CN112963182B - 一种锚固装置及基于该锚固装置的电机拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种锚固装置及基于该锚固装置的电机拆卸方法，包括锚固头，锚固头内设置有若干个钻头，锚固头上设置有供钻头伸出的通孔，锚固头上安装有驱动若干个钻头同步转动并钻入岩土体的驱动装置，驱动装置包括驱动组件，驱动组件包括驱动件，驱动件包括驱动电机，锚固头上设置有卡板，驱动电机上设置有卡块，卡板上设置有卡槽，驱动电机的转轴上凸设有凸块或凹槽，锚固头上设置有压板，压板与凸块或凹槽抵接，当驱动电机正转时，卡块与卡槽卡接，当驱动电机反转时，压板与凸块或凹槽抵紧。通过将驱动电机与锚固头可拆卸连接，在将锚固头锚固在岩土体上之后，可以将电机拆卸下来进行循环使用，减少驱动电机的浪费，节约了工程成本。

Description

一种锚固装置及基于该锚固装置的电机拆卸方法

技术领域

本发明涉及岩土工程抗拉构件的技术领域，尤其是涉及一种锚固装置及基于该锚固装置的电机拆卸方法。

背景技术

目前城市化高速发展的时代，岩土工程施工、地质灾害处理、抢险等工程建设中抗拉构件（锚杆、锚索、抗拔桩等）大量使用，传统的机械抗拉构件是将抗拉构件置入岩土中，利用加压、注浆或化学粘固剂的方法，通过抗拉构件与岩土体之间的摩擦力来达到锚固的目的。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在当前的岩土工程施工、地质灾害治理、抢险、环境保护工作中，抗拉构件的传统锚固方法存在因岩土参数的不准确、设计计算、施工、岩土体的变化等因素导致锚固作用失效，抗拉构件获得有效拉力时间较长，化学物质进入地下之后给环境造成危害，需要对此进行改进。

发明内容

为了降低锚固的成本，本申请提供一种锚固装置及基于该锚固装置的电机拆卸方法。

第一方面，本申请提供一种锚固装置，采用如下的技术方案：

一种锚固装置，包括锚固头，所述锚固头内设置有若干个钻头，所述锚固头上设置有供所述钻头伸出的通孔，所述锚固头上安装有驱动若干个钻头同步转动并钻入岩土体的驱动装置，驱动装置包括驱动钻头转动的驱动组件，所述驱动组件包括驱动件，所述驱动件包括驱动电机，所述锚固头上设置有至少两块卡板，所述驱动电机上设置有卡块，所述卡板上设置有卡槽，当所述驱动电机转动时，所述卡块在所述卡槽内滑动，所述卡块与所述卡槽卡接，所述驱动电机的转轴上凸设有凸块或凹槽，所述锚固头上朝向所述凸块或凹槽设置有限制凸块或凹槽转动的弹性的压板，所述压板与所述凸块或凹槽抵接，当所述驱动电机正转时，所述卡块与所述卡槽卡接，当所述驱动电机反转时，所述压板与所述凸块或凹槽抵紧。

通过采用上述技术方案，通过驱动装置驱动钻头钻进岩土体内，钻头部分留在岩土体中，钻头在锚固头和岩土体之间形成销钉的作用，以增加锚固体和岩土层之间的连接强度，增强了岩土体的承受拉力的强度，使得锚固头的放置处不易出现松动。驱动电机上的转轴反转，此时因钻头已经与岩土体锚固，使得主动斜齿轮卡住不动，此时驱动电机自转，转轴上的凸块或凹槽随着转轴出现反转，直到凸块或凹槽与压板抵接，此时卡块脱离卡槽，然后便可将驱动电机从锚固孔内取出，进行再次的利用，减少了施工工程的成本。

可选的，所述驱动组件还包括弹性件，所述驱动组件包括活动套，所述活动套与所述驱动件转动连接，所述钻头放置在所述活动套内，所述钻头与所述活动套滑动连接，所述弹性件放置在所述钻头末端和活动套之间。

通过采用上述技术方案，通过将钻头放置在活动套内，活动套在驱动件驱动下带动钻头实现同轴转动，活动套给钻头提供绕钻头轴向转动的动力，配合弹性件在钻头转动时对钻头施加顶推力，进一步向外运动钻进岩土体，配合锚固头与岩土体之间形成插销的作用，由此利用岩土体的抗压、抗剪力资源，提高了锚固杆的抗拉力。

可选的，所述驱动件包括主动斜齿轮、与钻头数量配备的从动斜齿轮以及用于驱动主动斜齿轮转动的驱动电机，所述驱动电机的转轴与所述主动斜齿轮同轴心，每个所述从动斜齿轮均与所述主动斜齿轮咬合，每个所述活动套对应与一从动斜齿轮固定连接，所述活动套与所述从动斜齿轮同轴心。

通过采用上述技术方案，通过主动斜齿轮和从动斜齿轮的咬合，驱动电机驱动主动斜齿轮转动间接带动活动套转动，可以通过控驱动电机的转动圈数来控制钻头伸进岩土体的长度处于合适的长度，使得钻头与锚固头配合达到较优值，钻头在受力时，不易发生折断。主动斜齿轮和从动斜齿轮上的齿牙呈45°倾斜，使得主动斜齿轮轴与钻头轴线成不共面垂直，可在主动斜齿轮的同一横截面上安装多个从动斜齿轮，通过主动斜齿轮的转动可以同步将若干个钻头伸出并钻入岩土体中，钻头从平行于锚固头横截面直径一定距离处钻入岩土体，使得钻头实际抗剪切面积较其横截面积大，提高若干钻头的整体与岩土体之间的连接强度，增强了抗拉构件承受拉力的能力。

可选的，若干所述从动斜齿轮绕所述主动斜齿轮圆周形均匀设置。

通过采用上述技术方案，通过设置呈圆周均匀分布的钻头，使得锚固体的四周均有钻头钻进岩土体中，增大了钻头与岩土体之间的抗压面积，从而提高了钻头与岩土体之间的抗压能力，增强了锚固头承受的抗拉拉力。

可选的，所述锚固头上设置有用于通闭所述通孔的防沙盖。

通过采用上述技术方案，通过防沙盖在钻头未工作时，防沙盖遮挡在通孔上，在安装锚固头时，泥土和石英砂等硬颗粒物质不易从通孔处进入到锚固头的内部，颗粒物质不易卡在从动斜齿轮和主动斜齿轮上相邻两条齿牙之间的槽内，在驱动电机驱动主动斜齿轮和从动斜齿轮咬合时，造成主动斜齿轮和从动斜齿轮无法啮合，主动斜齿轮和从动斜齿轮的齿牙被磨损，进一步造成驱动电机的损坏，钻头无法伸出通孔，影响锚固头的锚固效果。

可选的，所述防沙盖的一侧与所述锚固头活动连接。

通过采用上述技术方案，通过防沙盖与锚固头活动连接，钻头在弹性件的顶推力的作用下，将防沙盖钻开，进而伸出通孔。一端与锚固头活动连接的防沙盖使得在制造锚固头时，防沙盖不易丢失，降低了制造成本。

可选的，压板与锚固头的内侧壁之间固定连接有伸缩弹簧。

通过采用上述技术方案，通过设置伸缩弹簧，以在压板运动是给压板提供缓冲力，以使得在电机转动的过程中，压板始终保持与凸块或者是凹槽对准，以便在电机反转时，电机与锚固头脱离。

第二方面，本实施例还提供一种锚固装置的电机拆卸方法，采用如下方案：

一种基于上述权利要求中任一权利要求所述的锚固装置的电机拆卸方法，包括步骤：

驱动电机上的转轴反转；

转轴上的凸块或凹槽随着转轴出现反转，直到凸块或凹槽与压板抵接，此时卡块脱离卡槽，然后便可将驱动电机从锚固孔内取出。

通过采用上述技术方案，驱动电机上的转轴反转，此时因钻头已经与岩土体锚固，使得主动斜齿轮卡住不动，此时驱动电机自转，转轴上的凸块或凹槽随着转轴出现反转，直到凸块或凹槽与压板抵接，此时卡块脱离卡槽，然后便可将驱动电机从锚固孔内取出，进行再次的利用，减少了施工工程的成本。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将驱动电机与锚固头可拆卸连接，在将锚固头锚固在岩土体上之后，可以将电机拆卸下来进行循环使用，减少驱动电机的浪费，节约了工程成本。

2.通过将钻头放置在活动套内，活动套在驱动件驱动下带动钻头实现同轴转动，活动套给钻头提供绕钻头轴向转动的动力，配合弹性件在钻头转动时对钻头施加顶推力，进一步向外以旋转的方式钻进岩土体，配合锚固头与岩土体之间形成插销的作用，由此利用岩土体的抗压、抗剪力资源，提高了锚固杆的抗拉力。

3.通过设置伸缩弹簧，以在压板运动是给压板提供缓冲力，以使得在电机转动的过程中，压板始终保持与凸块或者是凹槽对准，以便在电机反转时，电机与锚固头脱离。

附图说明

图1是主动斜齿轮和从动斜齿轮的关系示意图；

图2是图1中A的放大示意图；

图3是本实施例的结构示意图；

图4是图3中B的放大示意图；

图5是本实施例中钻头与活动套的示意图。

图中，1、锚固头；11、通孔；12、安全阀；13、钻头；2、驱动装置；21、驱动组件；211、驱动件；2111、主动斜齿轮；2112、从动斜齿轮；2113、驱动电机；212、活动套；213、限制块；22、弹性件；3、锚固件衔接口；4、防沙盖；41、扣合块；42、扣合槽；5、卡板；51、卡槽；52、固定板；6、卡块；7、凸块；71、第一侧面；72、第二侧面；8、压板；9、伸缩弹簧；10、注浆孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开一种锚固装置。参见图1，包括锚固头1，锚固头1内设置有若干钻头13，锚固头1上设置有供钻头13伸出的通孔11，锚固头1上设置有驱动若干个钻头13同步转动并钻入岩土体的驱动装置2，锚固头1上设置有限制所述钻头13未工作时伸出通孔11的限制件。

锚固头1呈圆形中空且顶端开口，锚固头1的侧壁上从锚固头1的顶端贯穿底端形成有锚固件衔接口3，用来固定锚杆或者锚索，锚固头1上贯穿锚固头1的底端形成有注浆孔10。通孔11上安装有用于通闭通孔11的弧形的防沙盖4，防沙盖4的一侧与锚固头1铰接，防沙盖4上在防沙盖4与锚固头铰接端相对的一端凸出形成有扣合块41，防沙盖4的外壁凹陷有与扣合块41插接配合的扣合槽42。

驱动装置2包括驱动钻头13伸出通孔11的弹性件22以及驱动钻头13转动的驱动组件21，驱动组件21包括驱动件211和中空圆柱状的活动套212，驱动件211包括主动斜齿轮2111、从动斜齿轮2112和驱动主动斜齿轮2111转动的驱动电机2113，驱动电机2113的转轴伸进主动斜齿轮2111的中心轴处，驱动电机2113的转轴与主动斜齿轮2111同轴心。从动斜齿轮2112的数量与钻头13的数量一致，每个从动斜齿轮2112均与主动斜齿轮2111咬合。若干个从动斜齿轮2112绕主动斜齿轮2111呈圆周形均匀分布。在本实施例中，从动斜齿轮2112有四个，每个从动斜齿轮2112的中轴线与主动斜齿轮2111的中轴线在竖直面上呈90°分布。在其他的实施例中，若干从动斜齿轮2112和主动斜齿轮2111之间还可以呈轴向线性型分布。每个从动斜齿轮2112对应与一个活动套212固定连接。

参照图1和图2，驱动电机2113与锚固头1可拆卸连接，驱动电机2113的转轴固定有凸块7或凹槽，在本实施例中，转轴上固定的为凸块7，锚固头1的内侧壁上固定有朝向凸块7的压板8，压板8与锚固头1的内侧壁之间固定连接有伸缩弹簧9，压板8与凸块7抵接。当压板8与凸块7抵紧时，驱动电机2113的转轴停止转动。凸块7截面呈三角形，凸块7的厚度从其中一个顶点到与顶点相对的一边逐渐增加。凸块7包括第一侧面71、和第二侧面72，当驱动电机2113正转时，压板8抵接在凸块7的第一侧面71，当驱动电机2113反转时，压板8抵紧凸块7的第二侧面72。

参照图3和图4，锚固头1的内壁上内固定有至少两块卡板5，驱动电机2113的侧边凸出形成有圆柱形的卡块6，卡板5朝向卡块6设置，卡板5靠近卡块6的一端固定有矩形且一侧呈弧形的固定板52，固定板52呈弧形的一侧与驱动电机2113贴合，固定板52贴合电机的一侧凹陷有弧形的卡槽51，卡槽51的一端设置为供卡块6进入的入口，卡块6与卡槽51插接。当驱动电机2113转动时，卡块6在卡槽51内滑动。在本实施例中，卡板5有两块，两块卡板5上的卡槽51上开口相对。

当驱动电机2113正转时，凸块7与卡槽51抵接，当驱动电机2113反转时，压板8与凸块7抵紧。

参照图5，活动套212与从动斜齿轮2112同轴心，活动套212的一端开口，钻头13的横截面呈四分之三圆弧面，活动套212开口端的截面与钻头13横截面一致，钻头13插接在活动套212内，钻头13的前端与活动套212的开口端同侧。钻头13与活动套212滑动连接，钻头13的前端固定有圆饼形的限制块213，限制块213与活动套212的开口端抵接。

弹性件22放置在活动套212内，弹性件22固定连接在活动套212的底壁与钻头13的末端之间，当限制件限制钻头13伸出时，钻头13的尾端抵紧弹性件22。在本实施例中，弹性件22为弹簧。限制件为固定在通孔11内壁上的矩形的安全阀12，安全阀12与限制块213抵接。

使用上述锚固装置的步骤如下：

S1钻探锚固孔；

S2锚固，具体如下：

先将注浆管插接在注浆孔10上，将锚杆固定在锚固件衔接口3上，在其他的实施例中，还可以是将锚索固定在锚固件衔接口3上，然后将锚固头1放入锚固孔中，驱动电机2113转动时，卡块6卡入卡槽51内，驱动电机2113带动主动斜齿轮2111转动，与主动斜齿轮2111转动咬合的从动斜齿轮2112带动活动套212转动，钻头13在活动套212和弹性件22的配合下钻开安全阀14并钻开防沙盖伸出通孔11外，进一步钻入岩土体中。通过设置在锚固头1的侧面伸出钻头13，钻头13与岩土体之间具有摩擦力，增强了锚固头1与岩体层之间的连接强度，进而增强了岩土体的承受拉力的强度。

S3注浆。往注浆管内高压注浆，浆液通过注浆孔10将入到锚固头1的头部，浆液从锚固头1的头部往锚固头1的末端逐渐淹没锚固头1，在边注浆的过程中，不断的将注浆管往锚固头1放入锚固孔的方向退出，直到将锚固孔全部注满浆液，停止注浆，浆液填满整个锚固孔，以此，整个锚固工作完成。

通过将浆液从注浆口10处注入锚固头1内，浆液从锚固头1的头部往末端填充，使得锚固头1的头部与岩土体之间充满浆液，在浆液凝固之后，锚固头1与岩土体之间连接稳固，锚固头1不易发生松动。

本实施例1的工况及原理为：

开启驱动电机2113，驱动电机2113带动主动斜齿轮2111转动，主动斜齿轮2111通过带动从动斜齿轮2112转动使得活动套212转动，钻头13与活动套212同轴转动，钻头13将安全阀12顶开，弹性件22将钻头13向外推出，钻头13在弹性件22的顶推力和活动套212的转动下钻进岩土体内。

通过设置驱动电机2113驱动若干个钻头13同步钻进岩土层体中，钻头13在锚固头1和岩土体之间起到销钉的作用，使得锚固头1与岩土体固定，从锚固头1侧向伸出的钻头13增强了锚固头1与岩土体连接强度，从而增加了岩土体的承载拉力的强度。

通过设置安全阀12在钻头13未工作时，与钻头13的前端抵接，使得钻头13收放在活动套212内，使得在将锚固头1安装在锚固孔内时，钻头13不易伸出在通孔11外，割伤工作人员。放置在活动套212内的钻头13，减小了锚固头1占用锚固头1外部的空间，锚固头1的体积较小，方便锚固头1的搬运，其体积较小的锚固头1不易碰到锚固孔的侧壁，方便将锚固头1放入到指定的位置处。

通过设置防沙盖4，使得在锚固头1安装的过程中，锚固孔内的砂石不易从通孔11处进入到锚固头1的内部，卡在主动斜齿轮2111和从动斜齿轮2112上的槽内，影响主动斜齿轮2111和从动斜齿轮2112的咬合，损坏主动斜齿轮2111和从动斜齿轮2112上的齿牙，进一步造成驱动电机2113与主动斜齿轮2111的连接处出现长时间卡死，造成驱动电机2113损坏。

通过设置活动套212和弹性件22的配合，通过与从动斜齿轮2112固定的活动套212带动钻头13同轴转动，弹性件22对钻头13施加推离活动套212的推力，弹性件22和活动套212的配合，使得钻头13在转动的过程中，在弹性件22的推力的作用下，钻开安全阀12、防沙盖4之后，钻进岩土体中，因钻头13与岩土体之间存在较大的摩擦力，钻头13固定在岩土体中。钻头13的转动减小了钻头13与岩土体的接触面积和局部的压强，有利于将钻头13伸进岩土体中。

通过将钻头13呈圆周均匀分布，使得锚固头1的受力呈大致均匀分布，钻头13和岩土体之间的抗压面积较大，增强了锚固头1与岩土体之间的连接强度，增强了岩土体的承受拉力的强度。

通过主动斜齿轮2111和从动斜齿轮2112的咬合，驱动电机2113驱动主动斜齿轮2111转动间接带动活动套212转动，通过控驱动电机2113的转动圈数来控制钻头13伸进岩土体的长度处于合适的长度，钻头13在受力时，不易发生折断。与岩土体固定的钻头13，在取出驱动电机2113时，钻头13限制主动斜齿轮2111反向转动，方便将驱动电机2113的转轴从主动斜齿轮2111上取出。

主动斜齿轮2111和从动斜齿轮2112上的齿牙呈45°倾斜，使得主动斜齿轮2111轴与钻头13轴线成不共面垂直，可在主动斜齿轮2111的同一横截面上安装多个从动斜齿轮2112，通过主动斜齿轮2111的转动可以同步将若干个钻头13伸出并钻入岩土体中，钻头13从平行于锚固头1横截面直径一定距离处钻入岩土体，使得钻头13实际抗剪切面积较其横截面积大，提高若干钻头13的整体与岩土体之间的连接强度，增强了岩土体的承受拉力的强度。此锚固头1可用在保护地质环境、地下水环境的环保施工部件。

本申请还提供一种锚固装置的电机拆卸方法，包括以下步骤：

驱动电机2113上的转轴反转；

转轴上的凸块7或凹槽随着转轴出现反转，直到凸块7或凹槽与压板8抵接，此时卡块6脱离卡槽51，然后便可将驱动电机2113从锚固孔内取出。

通过将驱动电机2113与锚固头1可拆卸连接，使得在锚固头1锚固之后，驱动电机2113上的转轴反转，此时因钻头13已经与岩土体锚固，钻头13被固定，以进一步使得主动斜齿轮2111被卡住，此时驱动电机2113自转，转轴上的凸块7随着转轴出现反转，直到凸块7与压板8抵接，此时卡块6脱离卡槽51的限制，电机2113脱离了卡块的限制，然后便可将驱动电机2113从锚固孔内取出，进行再次的利用，减少了施工工程的成本。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锚固装置，包括锚固头(1)，其特征在于：所述锚固头(1)内设置有若干个钻头(13)，所述锚固头(1)上设置有供所述钻头(13)伸出的通孔(11)，所述锚固头(1)上安装有驱动若干个钻头(13)同步转动并钻入岩土体的驱动装置(2)，驱动装置(2)包括驱动钻头(13)转动的驱动组件(21)，所述驱动组件(21)包括驱动件(211)，所述驱动件(211)包括驱动电机(2113)，所述锚固头(1)上设置有至少两块卡板(5)，所述驱动电机(2113)上设置有卡块(6)，所述卡板(5)上设置有卡槽(51)，当所述驱动电机(2113)转动时，所述卡块(6)在所述卡槽(51)内滑动，所述卡块(6)与所述卡槽(51)卡接，所述驱动电机(2113)的转轴上凸设有凸块(7)或凹槽，所述锚固头(1)上朝向所述凸块(7)或凹槽设置有限制凸块(7)或凹槽转动的弹性的压板(8)，所述压板(8)与所述凸块(7)或凹槽抵接，当所述驱动电机(2113)正转时，所述卡块(6)与所述卡槽(51)卡接，当所述驱动电机(2113)反转时，所述压板(8)与所述凸块(7)或凹槽抵紧。

2.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于：所述驱动组件(21)还包括弹性件(22)，所述驱动组件(21)包括活动套(212)，所述活动套(212)与所述驱动件(211)转动连接，所述钻头(13)放置在所述活动套(212)内，所述钻头(13)与所述活动套(212)滑动连接，所述弹性件(22)放置在所述钻头(13)末端和活动套(212)之间。

3.根据权利要求2所述的一种锚固装置，其特征在于：所述驱动件(211)包括主动斜齿轮(2111)以及与钻头(13)数量配备的从动斜齿轮(2112)，所述驱动电机(2113)的转轴与所述主动斜齿轮(2111)同轴心，每个所述从动斜齿轮(2112)均与所述主动斜齿轮(2111)咬合，每个所述活动套(212)对应与一从动斜齿轮(2112)固定连接，所述活动套(212)与所述从动斜齿轮(2112)同轴心。

4.根据权利要求3所述的一种锚固装置，其特征在于：若干所述从动斜齿轮(2112)绕所述主动斜齿轮(2111)圆周形均匀设置。

5.根据权利要求2或3任一所述的一种锚固装置，其特征在于：所述锚固头(1)上设置有用于通闭所述通孔(11)的防沙盖(4)。

6.根据权利要求5所述的一种锚固装置，其特征在于：所述防沙盖(4)的一侧与所述锚固头(1)活动连接。

7.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于：压板(8)与锚固头(1)的内侧壁之间固定连接有伸缩弹簧(9)。

8.一种基于权利要求1-7中任一权利要求所述的锚固装置的电机拆卸方法，其特征在于：包括步骤：

驱动电机(2113)上的转轴反转；

转轴上的凸块(7)或凹槽随着转轴出现反转，直到凸块(7)或凹槽与压板(8)抵接，此时卡块(6 )脱离卡槽，然后便可将驱动电机(2113)从锚固孔内取出。

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