CN113586114A - 径向膨胀挤压型锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种径向膨胀挤压型锚杆，属于锚杆技术领域，包括锚杆体、托盘、牵拉组件和膨胀组件，托盘滑动设置在锚杆体外端部，用于抵在锚杆孔的孔口或固定在锚杆孔外端；牵拉组件沿锚杆体的轴线方向设在锚杆体上，且外端与托盘连接，内端延伸至锚杆体的中部或内端部，并用于随托盘与锚杆体产生相对运动；膨胀组件沿锚杆体的轴线方向设在锚杆体外部，且外端与锚杆体外端部连接，内端与牵拉组件连接，用于在牵拉组件的运动而膨胀、以进一步挤压锚杆孔的孔壁。本发明能够在后期岩体发生变形时，通过膨胀组件的膨胀进一步挤压锚杆孔的孔壁，增强锚固效果，减缓锚杆体外端的相对移动和岩体变形。

Description

径向膨胀挤压型锚杆

技术领域

本发明属于锚杆技术领域，更具体地说，是涉及一种径向膨胀挤压型锚杆。

背景技术

在隧道和边坡工程中，锚杆作为一种经济实惠的建筑工具而被广泛应用，在当前的锚杆锚固技术领域中，锚杆通常为实心螺纹杆，或者使用锚索等进行加固裂隙岩体，常用方式为通过钻头钻孔后，将锚杆直接安置在锚孔中注浆，利用锚杆与注浆体之间的摩擦力实现对裂隙岩体的加固，这样会产生一些不足之处：例如锚杆与注浆体之间的接触面有限产生的摩擦力不足以支撑围岩变形，以至于锚杆从注浆体中拔出；或者在钻孔过程中导致围岩产生松动圈致使周边岩体与锚杆的接触产生松动，使得锚杆容易从岩体中滑落，不能有效发挥锚杆的锚固效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种径向膨胀挤压型锚杆，以解决现有技术中存在的锚杆锚固性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种径向膨胀挤压型锚杆，包括锚杆体、托盘、牵拉组件和膨胀组件，托盘滑动设置在锚杆体外端部，用于抵在锚杆孔的孔口或固定在锚杆孔外端；牵拉组件沿锚杆体的轴线方向设在锚杆体上，且外端与托盘连接，内端延伸至锚杆体的中部或内端部，并用于随托盘与锚杆体产生相对运动；膨胀组件沿锚杆体的轴线方向设在锚杆体外部，且外端与锚杆体外端部连接，内端与牵拉组件连接，用于在牵拉组件的运动而膨胀、以进一步挤压锚杆孔的孔壁。

在一种可能的实现方式中，牵拉组件包括滑动件和若干拉杆，滑动件滑动设置在中部或内端部，并与膨胀组件内端连接；若干拉杆围绕锚杆体的外周设置，且每个拉杆的两端均分别与滑动件和托盘连接。

在一种可能的实现方式中，牵拉组件还包括若干调节螺母，若干调节螺母与若干拉杆一一对应设置，每个拉杆的外端均与托盘滑动配合，且均设有与对应的调节螺母配合的外螺纹，拉杆通过对应的调节螺母调节滑动件与托盘之间的距离；滑动件为套设在锚杆体上的环形板状结构。

在一种可能的实现方式中，膨胀组件包括膨胀套，膨胀套为弹性胶套结构，且内端与牵拉组件的内端连接，外端与锚杆体固定连接，用于在牵拉组件受托盘的牵引而向外运动时、受到牵拉组件内端的挤压而产生径向膨胀。

在一种可能的实现方式中，膨胀组件包括若干曲杆，若干曲杆围绕锚杆体的外周环向设置，且每个曲杆均外端与锚杆体外端部固定连接，内端与牵拉组件的内端固定连接；每个曲杆均沿锚杆体径向弯曲、以使曲杆在受到牵拉组件挤压时产生沿锚杆体径向的凸出变形、进一步挤压锚杆孔的孔壁。

在一种可能的实现方式中，膨胀组件还包括导向套，导向套滑动套设在锚杆体上，且设有与曲杆配合的导向槽，导向槽用于限制曲杆沿锚杆体周向的变形。

在一种可能的实现方式中，曲杆为波浪形杆件，导向套套设在曲杆上靠近锚杆体的部位，导向槽为V型槽，导向槽中部与曲杆抵接、且两端用于供曲杆沿锚杆体径向滑动。

在一种可能的实现方式中，膨胀组件还包括滑动顶针和导向套管，导向套管沿锚杆体径向设置、且一端与锚杆体固定连接，滑动顶针一端滑动设置在导向套管内、且中部与曲杆外凸的部位连接、另一端用于插入岩壁中。

在一种可能的实现方式中，导向套管的内壁和滑动顶针位于导向套管内的一端设有互相配合的倒齿结构，倒齿结构用于使滑动顶针向外滑出后被卡住而不能退回。

在一种可能的实现方式中，锚杆体为中空注浆锚杆结构，锚杆体内部沿轴向设有注浆孔，锚杆体内端设有锚固段，且锚杆体中部靠近锚固段一侧设有与注浆孔连通的出浆孔，锚杆体外端设有用于封堵注浆孔的止浆帽。

本发明提供的径向膨胀挤压型锚杆的有益效果在于：与现有技术相比，本发明在使用时，将锚杆体插入事先打好的锚杆孔内直至托盘抵在锚杆孔的孔口或能固定在锚杆孔外端，使牵拉组件和膨胀组件进入锚杆孔内，并根据锚杆体的具体型号事先或之后对锚杆体前段进行注浆锚固；在后期岩体发生变形时，锚杆体与锚杆孔的孔口发生相对移动，使锚杆体向孔内移动，由于托盘抵在锚杆孔的孔口或固定在锚杆孔外端，因此托盘会与锚杆体产生相对运动，从而使得与托盘相连的牵拉组件与锚杆体产生相对运动，进而使膨胀组件受压膨胀，进一步挤压锚杆孔的孔壁，增强锚固效果，减缓锚杆体外端的相对移动和岩体变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的径向膨胀挤压型锚杆的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例提供的径向膨胀挤压型锚杆的主视向局部剖视结构示意图，其中隐去膨胀套，其用虚线加以表示；

图3为本发明另一种实施例提供的径向膨胀挤压型锚杆的导向套部位的侧视结构示意图。

其中，图中各附图标记如下：

10、锚杆体；11、锚固段；12、出浆孔；13、止浆帽；

20、托盘；

30、牵拉组件；31、滑动件；32、拉杆；33、调节螺母；

40、膨胀组件；41、膨胀套；42、曲杆；43、导向套；

44、导向槽；45、滑动顶针；46、导向套管；47、拉杆孔。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现对本发明提供的径向膨胀挤压型锚杆进行说明。

请一并参阅图1及图2，本发明第一实施方式提供的径向膨胀挤压型锚杆，包括锚杆体10、托盘20、牵拉组件30和膨胀组件40，托盘20滑动设置在锚杆体10外端部，用于抵在锚杆孔的孔口或固定在锚杆孔外端；牵拉组件30沿锚杆体10的轴线方向设在锚杆体10上，且外端与托盘20连接，内端延伸至锚杆体10的中部或内端部，并用于随托盘20与锚杆体10产生相对运动；膨胀组件40沿锚杆体10的轴线方向设在锚杆体10外部，且外端与锚杆体10外端部连接，内端与牵拉组件30连接，用于在牵拉组件30的运动而膨胀、以进一步挤压锚杆孔的孔壁。本文中所指的内为朝向锚杆孔内的方向，外指朝向锚杆孔外的方向。

本实施例提供的径向膨胀挤压型锚杆，与现有技术相比，在使用时，将锚杆体10插入事先打好的锚杆孔内直至托盘20抵在锚杆孔的孔口或能固定在锚杆孔外端，使牵拉组件30和膨胀组件40进入锚杆孔内，并根据锚杆体10的具体型号事先或之后对锚杆体10前段进行注浆锚固；在后期岩体发生变形时，锚杆体10与锚杆孔的孔口发生相对移动，使锚杆体10向孔内移动，由于托盘20抵在锚杆孔的孔口或固定在锚杆孔外端，因此托盘20会与锚杆体10产生相对运动，从而使得与托盘20相连的牵拉组件30与锚杆体10产生相对运动，进而使膨胀组件40受压膨胀，进一步挤压锚杆孔的孔壁，增强锚固效果，减缓锚杆体10外端的相对移动和岩体变形。

进一步地，请一并参阅图2和图3，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

牵拉组件30包括滑动件31和若干拉杆32，滑动件31滑动设置在中部或内端部，并与膨胀组件40内端连接；若干拉杆32围绕锚杆体10的外周设置，且每个拉杆32的两端均分别与滑动件31和托盘20连接。

通过环设若干拉杆32能够对膨胀组件40稳定地施加环向拉力，使其均匀膨胀。

牵拉组件30还包括若干调节螺母33，若干调节螺母33与若干拉杆32一一对应设置，每个拉杆32的外端均与托盘20滑动配合，且均设有与对应的调节螺母33配合的外螺纹，拉杆32通过对应的调节螺母33调节滑动件31与托盘20之间的距离；滑动件31为套设在锚杆体10上的环形板状结构。

在施工时，将锚杆体10插入锚杆孔后，可以通过调节螺母33牵引滑动件31将膨胀组件40初步张紧膨胀，使膨胀组件40先初步卡在锚杆孔中，而在后期岩体发生变形时，锚杆体10运动能够继续带动膨胀组件40进一步膨胀，起到更好地锚固效果。

进一步地，请一并参阅图2和图3，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

膨胀组件40包括膨胀套41，膨胀套41为弹性胶套结构，且内端与牵拉组件30的内端连接，外端与锚杆体10固定连接，用于在牵拉组件30受托盘20的牵引而向外运动时、受到牵拉组件30内端的挤压而产生径向膨胀。膨胀套41能够均匀向外膨胀，与锚杆孔孔壁产生面接触，将整个锚杆孔堵塞，既能起到较好的锚固效果，又能避免注浆时漏浆。

膨胀组件40包括若干曲杆42，若干曲杆42围绕锚杆体10的外周环向设置，且每个曲杆42均外端与锚杆体10外端部固定连接，内端与牵拉组件30的内端固定连接；每个曲杆42均沿锚杆体10径向弯曲、以使曲杆42在受到牵拉组件30挤压时产生沿锚杆体10径向的凸出变形、进一步挤压锚杆孔的孔壁。曲杆42与锚杆孔孔壁产生点接触，对锚杆孔孔壁局部产生强烈挤压，进而产生较强的锚固效果。

在具体应用时，膨胀组件40可以仅为上述的膨胀套41，也可以仅为上述的曲杆42，还可以是上述膨胀套41和上述曲杆42的组合，在组合时膨胀套41上可以开槽、以让出曲杆42的变形空间，这样曲杆42就不会被注浆时渗入的浆液封死，而且能够综合发挥膨胀套41和曲杆42各自的优势，获得更好的锚固效果。

同时，膨胀组件40还可以是其他形式的能够产生膨胀的结构或组件。

进一步地，请一并参阅图2和图3，本发明在上述实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

膨胀组件40还包括导向套43，导向套43滑动套设在锚杆体10上，且设有与曲杆42配合的导向槽44，导向槽44用于限制曲杆42沿锚杆体10周向的变形。导向套43能降低曲杆42沿锚杆体10周向的变形，使曲杆42集中沿锚杆体10径向方向变形，增强锚固效果。

曲杆42为波浪形杆件，导向套43套设在曲杆42上靠近锚杆体10的部位，导向槽44为V型槽，导向槽44中部与曲杆42抵接、且两端用于供曲杆42沿锚杆体10径向滑动，以加剧曲杆42远离锚杆体10的部位的局部变形。

导向套43上还设有用于拉杆穿过的拉杆孔47。

膨胀组件40还包括滑动顶针45和导向套管46，导向套管46沿锚杆体10径向设置、且一端与锚杆体10固定连接，滑动顶针45一端滑动设置在导向套管46内、且中部与曲杆42外凸的部位连接、另一端用于插入岩壁中。滑动顶针45和导向套管46配合能够对曲杆42的完全方向进行导向、并避免曲杆42发生扭转。

导向套管46的内壁和滑动顶针45位于导向套管46内的一端设有互相配合的倒齿结构，倒齿结构用于使滑动顶针45向外滑出后被卡住而不能退回，以增强锚固性能。

进一步地，请一并参阅图1和图2，本发明在上述实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

锚杆体10可以是普通锚杆，也可以是其他形式的锚杆。

具体地，锚杆体10为中空注浆锚杆结构，锚杆体10内部沿轴向设有注浆孔，锚杆体10内端设有锚固段11，且锚杆体10中部靠近锚固段一侧设有与注浆孔连通的出浆孔12，锚杆体10外端设有用于封堵注浆孔的止浆帽13。

在隧道或者边坡防护上均适用本发明提供的锚杆，其具体施工方法，包括以下几个步骤，具体以中空注浆锚杆形式的锚杆体10为例。

1、一般采用液压凿岩台车或者搭置简易脚手架钻设锚杆孔，在进行找顶作业之后，对围岩软弱层先进行初喷作业，在进行锚杆钻孔。

2、开孔时钻杆应垂直于锚孔开挖轮廓线，钻孔时保证水压与水量以及时排除碎砂碎石。

3、在凿岩台车离开锚孔后，直接用高压水冲洗锚孔，直至锚孔中流出清水为止，对于下倾锚孔，还要使用高压风吹出孔内残渣，泥屑等以防止锚杆推不进去。

4、对于下倾锚孔，在进行完清孔作业后直接将本发明锚杆结构安置于孔洞中即可注浆，对于上倾锚孔宜采用双管注浆工艺，在锚杆体10外壁绑扎排气管后进行注浆。

5、在安置本发明锚杆结构后，托盘20紧贴岩壁，这时需将调节螺母33安装在拉杆32上，紧贴托盘20后再继续旋转拧动调节螺母33，以带动拉杆32向外伸出，使滑动件31向后滑移，挤压膨胀套41和/或曲杆42轴向压缩，并在径向外伸膨胀。

6、在径向膨胀装置初步膨胀后，通过锚杆体10的注浆孔注浆，并通过出浆孔12完成注浆，待到灰浆泵压力值突然增大说明注浆完成，拧紧止浆帽13完成注浆。

在围岩产生变形后，带动托盘20、调节螺母33沿着锚杆体10向外移动，其中锚固螺母因与拉杆32螺纹相接，所以拉杆32继续向外部拉伸带动滑动件31沿着杆体向外滑移，使膨胀套41和/或曲杆42进一步轴向压缩，并在径向进一步外伸膨胀，达到二次膨胀的效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于，包括：

锚杆体(10)；

托盘(20)，滑动设置在所述锚杆体(10)外端部，用于抵在锚杆孔的孔口或固定在锚杆孔外端；

牵拉组件(30)，沿所述锚杆体(10)的轴线方向设在所述锚杆体(10)上，且外端与所述托盘(20)连接，内端延伸至所述锚杆体(10)的中部或内端部，并用于随所述托盘(20)与所述锚杆体(10)产生相对运动；

膨胀组件(40)，沿所述锚杆体(10)的轴线方向设在所述锚杆体(10)外部，且外端与所述锚杆体(10)外端部连接，内端与所述牵拉组件(30)连接，用于在所述牵拉组件(30)的运动而膨胀、以进一步挤压锚杆孔的孔壁。

2.如权利要求1所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述牵拉组件(30)包括滑动件(31)和若干拉杆(32)，所述滑动件(31)滑动设置在所述中部或内端部，并与所述膨胀组件(40)内端连接；若干所述拉杆(32)围绕所述锚杆体(10)的外周设置，且每个所述拉杆(32)的两端均分别与所述滑动件(31)和所述托盘(20)连接。

3.如权利要求2所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述牵拉组件(30)还包括若干调节螺母(33)，若干所述调节螺母(33)与若干所述拉杆(32)一一对应设置，每个所述拉杆(32)的外端均与所述托盘(20)滑动配合，且均设有与对应的所述调节螺母(33)配合的外螺纹，所述拉杆(32)通过对应的所述调节螺母(33)调节所述滑动件(31)与所述托盘(20)之间的距离；所述滑动件(31)为套设在所述锚杆体(10)上的环形板状结构。

4.如权利要求1所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述膨胀组件(40)包括膨胀套(41)，所述膨胀套(41)为弹性胶套结构，且内端与所述牵拉组件(30)的内端连接，外端与所述锚杆体(10)固定连接，用于在所述牵拉组件(30)受所述托盘(20)的牵引而向外运动时、受到所述牵拉组件(30)内端的挤压而产生径向膨胀。

5.如权利要求1-4任一项所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述膨胀组件(40)包括若干曲杆(42)，若干曲杆(42)围绕所述锚杆体(10)的外周环向设置，且每个所述曲杆(42)均外端与所述锚杆体(10)外端部固定连接，内端与所述牵拉组件(30)的内端固定连接；每个所述曲杆(42)均沿所述锚杆体(10)径向弯曲、以使所述曲杆(42)在受到所述牵拉组件(30)挤压时产生沿锚杆体(10)径向的凸出变形、进一步挤压锚杆孔的孔壁。

6.如权利要求5所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述膨胀组件(40)还包括导向套(43)，所述导向套(43)滑动套设在所述锚杆体(10)上，且设有与所述曲杆(42)配合的导向槽(44)，所述导向槽(44)用于限制所述曲杆(42)沿所述锚杆体(10)周向的变形。

7.如权利要求6所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述曲杆(42)为波浪形杆件，所述导向套(43)套设在所述曲杆(42)上靠近所述锚杆体(10)的部位，所述导向槽(44)为V型槽，所述导向槽(44)中部与曲杆(42)抵接、且两端用于供所述曲杆(42)沿锚杆体(10)径向滑动。

8.如权利要求5所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述膨胀组件(40)还包括滑动顶针(45)和导向套管(46)，所述导向套管(46)沿所述锚杆体(10)径向设置、且一端与所述锚杆体(10)固定连接，所述滑动顶针(45)一端滑动设置在所述导向套管(46)内、且中部与所述曲杆(42)外凸的部位连接、另一端用于插入岩壁中。

9.如权利要求8所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述导向套管(46)的内壁和所述滑动顶针(45)位于所述导向套管(46)内的一端设有互相配合的倒齿结构，所述倒齿结构用于使滑动顶针(45)向外滑出后被卡住而不能退回。

10.如权利要求1所述的径向膨胀挤压型锚杆，其特征在于：所述锚杆体(10)为中空注浆锚杆结构，所述锚杆体(10)内部沿轴向设有注浆孔，所述锚杆体(10)内端设有锚固段(11)，且所述锚杆体(10)中部靠近所述锚固段一侧设有与所述注浆孔连通的出浆孔(12)，所述锚杆体(10)外端设有用于封堵所述注浆孔的止浆帽(13)。

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