CN113969799B - 一种长短螺旋锚 - Google Patents
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Abstract
一种长短螺旋锚，所属基建施工技术领域，长短螺旋锚包括异形钻头、第一锚杆、第二锚杆、第一实心单层螺旋叶片、第二实心单层螺旋叶片、第三环形单层螺旋叶片、第四环形多层螺旋叶片和顶板。本发明的长短螺旋锚，利用特殊锚杆钻头和三种不同形式的螺旋结构，实现稳固钻孔洞，减少离心力间隙，钻孔离心力间隙较现有技术锚杆减小80%，并且能够顺利排浆防止锚杆螺旋底部被腐蚀，增强侧拉力、上拔力和下压力。本发明长短螺旋锚用于电力，水力，铁路，建筑行业基础施工，施工方法简单快捷，施工速度提高2倍以上。
Description
技术领域
本发明属于基建施工技术领域，具体涉及一种长短螺旋锚。
背景技术
锚杆是基建工程中常用的一种结构，是一种锚固于地层中的受拉杆件及其体系，用于将外部结构的荷载传递到地层之中以使外部结构保持稳定。目前，现有的锚杆结构在钻孔洞时，由于锚杆的转动时产生离心力，因此锚杆所钻的孔洞将与锚杆之间存在间隙，从而降低了锚杆的侧拉力，降低了锚杆的钻孔精度。此外，孔洞间隙也为锚杆提供了腐蚀环境，导致承载能力降低，耐久性和承载力难以得到有效保障。常规锚杆在大型施工时其侧拉力、上拔力和下压力也有待提高。因此需要开发一种钻孔速度快，减少离心间隙，防止腐蚀的锚杆，同时增强侧拉力、上拔力和下压力，以提高基建锚固质量，延长使用寿命。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种长短螺旋锚，利用特殊锚杆钻头和三种不同形式的螺旋结构，实现稳固钻孔洞，减少离心力间隙，并且能够顺利排浆防止锚杆螺旋底部被腐蚀。其具体技术方案如下：
一种长短螺旋锚，包括异形钻头1、第一锚杆4、第二锚杆6、第一实心单层螺旋叶片2、第二实心单层螺旋叶片3、第三环形单层螺旋叶片5、第四环形多层螺旋叶片7和顶板8；
所述第一锚杆4底端设置异形钻头1，所述第一锚杆4位于异形钻头1的上部设置有第一实心单层螺旋叶片2，所述第一锚杆4中部向上依次设置有第二实心单层螺旋叶片3和第三环形单层螺旋叶片5，所述第一锚杆4顶端连接第二锚杆6，所述第二锚杆6外围设置有第四环形多层螺旋叶片7，所述第二锚杆6顶部设置有顶板8；
所述第三环形单层螺旋叶片5为中空环形结构，所述中空环形结构的外径为内径1.5-3倍；所述第三环形单层螺旋叶片5的两个端点分别焊接于第一锚杆4的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片7为中空环形结构，所述中空环形结构的外径尺寸相对于内径尺寸的2-3倍；所述第四环形多层螺旋叶片7的叶片环层为N层，2≤N≤6；所述叶片环层呈倒梯形直径递增；所述第四环形多层螺旋叶片7的顶端和底端分别焊接于第二锚杆6的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片7包括底层螺旋叶片7.1和顶层螺旋叶片7.2；所述顶层螺旋叶片（7.2）的外径尺寸为550mm-650mm；所述顶层螺旋叶片7.2的外径为底层螺旋叶片7.1的外径的1.2-2倍；所述底层螺旋叶片7.1的外径为第三环形单层螺旋叶片5外径的1.2-2倍；
所述第二实心单层螺旋叶片3的直径为第一实心单层螺旋叶片2的直径的1.2-2倍；所述第三环形单层螺旋叶片5的外径为第二实心单层螺旋叶片3的直径的1.2-2倍；
所述第二锚杆6直径为第一锚杆4直径的2-6倍；所述第二锚杆6的底部为内凹锯齿形；
所述顶板8的直径为顶层螺旋叶片7.2的内径的1-1.2倍；
所述异形钻头1为呈锯齿形内凹钻头、十字花形钻头、螺纹内锥形钻头、球齿钻头、PDC复合片四翼钻头、PDC内凹弧角三翼钻头或金刚石取芯钻头；
所述第一实心单层螺旋叶片2与异形钻头1的距离为5-8厘米；
所述长短螺旋锚总长为大于9米，材质为锰钢管材，表面采用浸锌防腐镀层；所述长短螺旋锚顶端与驱动机构相连接，驱动机构为长短螺旋锚提供钻孔动力，锚固时间小于20分钟。
所述长短螺旋锚用于建筑材料填充成型前锚固，或材料填充成型后锚固，特别适用于水泥材料填充凝固前锚固。
本发明的一种长短螺旋锚，与现有技术相比，有益效果为：
一、常规锥型钻头在高速旋转时，尖头触点小且单一，容易偏离钻点，导致旋转离心变大，从而导致孔洞与锚杆之间的间隙变大，降低锚固的侧拉力；本发明长短螺旋锚设置锚杆钻头为异形钻头，特别是锯齿形内凹钻头，钻头接触点多，钻孔钻程稳定不易偏离，且钻孔时钻头抗磨损，提高钻头锐度和钻孔精度，减小钻孔离心间隙。
二、在长短螺旋锚的钻头上方5-8厘米处设置第一实心单层螺旋叶片，第一实心单层螺旋叶片为了平衡钻头旋转稳定性，防止钻头钻孔路线偏移，从而减小钻孔离心力产生的间隙。
三、在第一锚杆上设置第二实心单层螺旋叶片和第三环形单层螺旋叶片主要为了辅助钻孔，加快转孔速度，提高排浆速度。
四、本发明设置四组螺旋叶片在辅助转孔，提高钻孔速度的同时，四组螺旋叶片直径从下至上呈梯形递增构造，能够减少离心力产生的振动，减震效果好，转孔稳定性高，同时四组螺旋叶片的嵌入能大幅增强螺旋锚的侧拉力、上拔力和下压力。
五、长短螺旋锚设置第一锚杆和第二锚杆，增大第二锚杆的直径，嵌入大直径的锚杆为了增强整体锚杆的侧拉力，上拔力，下压力。
六、本发明长短螺旋锚设置顶板，防止后续使用时的侵蚀腐蚀，同时结合第四环形多层螺旋叶片的中空结构，顶板的尺寸不会阻碍锚固时的排浆。
七、本发明的第二锚杆底部为内凹锯齿状，能够辅助转孔的同时，减少钻孔阻力，提高钻孔速度，另外内凹锯齿状具有较强的抓力，能够增强锚杆的侧拉力。
八、本发明长短螺旋锚的第三环形单层螺旋叶片为中空环形结构，能够减轻锚杆总重量，由于上部叶片尺寸较大，阻碍排浆，设置内环中空，便于排浆，避免叶片排浆不顺使浆液富集在叶片根部导致腐蚀叶片根部的锚杆，同时叶片的嵌入能够增强第一锚杆的侧拉力、上拔力和下压力。
九、本发明长短螺旋锚的第四环形多层螺旋叶片设置为N层且为中空环形结构，减轻锚杆总重量，由于叶片尺寸较大，阻碍排浆，设置内环中空，便于顺利排浆，同时避免叶片排浆不顺使浆液富集在叶片根部导致腐蚀叶片根部的锚杆，同时多层叶片的嵌入能够大幅度增强第二锚杆的侧拉力、上拔力和下压力。
十、现有技术锚杆为6米，而本发明锚杆能够达9米以上，也不会产生离心力导致的间隙扩大和偏离钻孔路线问题，能够大幅增强锚固力，提高基建质量。
综上所述，本发明的长短螺旋锚是采用高强度锰钢管材制作，叶片采用高精度螺旋液压制作，达到精度误差5毫米之内，主体采用浸锌防腐的制作工艺，长螺旋配合短螺旋组合施工，钻孔离心力间隙较现有技术锚杆减小80%以上，增强侧拉力、上拔力和下压力，从而也防止浸入腐蚀。本发明长短螺旋锚用于电力，水力，铁路，建筑行业基础施工，施工方法简单快捷，施工速度提高2倍以上。
附图说明
图1为本发明一种长短螺旋锚的结构示意图；
图2为本发明一种长短螺旋锚的顶板俯视图；
图3为本发明一种长短螺旋锚的第四环形多层螺旋叶片的俯视图；
图4为本发明一种长短螺旋锚的锯齿形内凹钻头示意图；
图中：1-异形钻头，2-第一实心单层螺旋叶片，3-第二实心单层螺旋叶片，4-第一锚杆，5-第三环形单层螺旋叶片，6-第二锚杆，7-第四环形多层螺旋叶片，7.1-底层螺旋叶片，7.2-顶层螺旋叶片，8-顶板。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图1-4和具体实施例对本发明进行进一步的详细描述，但并不限于以下实施例。
实施例1
一种长短螺旋锚，如图1、2、3、4所示，包括异形钻头1、第一锚杆4、第二锚杆6、第一实心单层螺旋叶片2、第二实心单层螺旋叶片3、第三环形单层螺旋叶片5、第四环形多层螺旋叶片7和顶板8；
所述第一锚杆4底端设置异形钻头1，所述第一锚杆4位于异形钻头1的上部设置有第一实心单层螺旋叶片2，所述第一锚杆4中部向上依次设置有第二实心单层螺旋叶片3和第三环形单层螺旋叶片5，所述第一锚杆4顶端连接第二锚杆6，所述第二锚杆6外围设置有第四环形多层螺旋叶片7，所述第二锚杆6顶部设置有顶板8；
所述第三环形单层螺旋叶片5为中空环形结构，所述中空环形结构的外径为内径1.5-3倍；所述第三环形单层螺旋叶片5的两个端点分别焊接于第一锚杆4的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片7为中空环形结构，所述中空环形结构的外径尺寸相对于内径尺寸的2-3倍；所述第四环形多层螺旋叶片7的叶片环层为3层；所述叶片环层呈倒梯形直径递增；所述第四环形多层螺旋叶片7的顶端和底端分别焊接于第二锚杆6的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片7包括底层螺旋叶片7.1和顶层螺旋叶片7.2；所述顶层螺旋叶片7.2的外径为底层螺旋叶片7.1的外径的1.2-2倍；所述底层螺旋叶片7.1的外径为第三环形单层螺旋叶片5外径的1.2-2倍；
所述第二实心单层螺旋叶片3的直径为第一实心单层螺旋叶片2的直径的1.2-2倍；所述第三环形单层螺旋叶片5的外径为第二实心单层螺旋叶片3的直径的1.2-2倍；
所述第二锚杆6直径为第一锚杆4直径的2-6倍；所述第二锚杆6的底部为内凹锯齿形；
所述顶板8的直径为顶层螺旋叶片7.2的内径的1-1.2倍；
所述异形钻头1为锯齿形内凹钻头；
所述第一实心单层螺旋叶片2与异形钻头1的距离为5厘米；
本实施例长短螺旋锚总长为9.5m，第一锚杆直径70mm，第二锚杆直径140mm，第一实心单层螺旋叶片直径250mm，第二实心单层螺旋叶片直径350mm，第三环形单层螺旋叶片内径300mm、外径450mm，第四环形多层螺旋叶片为两层，第四环形多层螺旋叶片的底层螺旋叶片，内径270mm、外径540mm， 第四环形多层螺旋叶片的顶层螺旋叶片，内径380mm、外径570mm，顶板直径390mm；材质为锰钢管材，表面采用浸锌防腐镀层；所述长短螺旋锚顶端与驱动机构相连接，驱动机构为长短螺旋锚提供钻孔动力。
本实施例在某建筑物水泥浇筑凝固前进行锚固，锚固时间为16分钟，相比于没有螺旋叶片和普通钻头的施工速度提高2倍以上，钻孔离心力间隙较没有螺旋叶片和普通钻头形式减小80%。实现高效环保，省人工的机械化施工。
实施例2
一种长短螺旋锚，如图1、2、3所示，包括异形钻头1、第一锚杆4、第二锚杆6、第一实心单层螺旋叶片2、第二实心单层螺旋叶片3、第三环形单层螺旋叶片5、第四环形多层螺旋叶片7和顶板8；
所述第一锚杆4底端设置异形钻头1，所述第一锚杆4位于异形钻头1的上部设置有第一实心单层螺旋叶片2，所述第一锚杆4中部向上依次设置有第二实心单层螺旋叶片3和第三环形单层螺旋叶片5，所述第一锚杆4顶端连接第二锚杆6，所述第二锚杆6外围设置有第四环形多层螺旋叶片7，所述第二锚杆6顶部设置有顶板8；
所述第三环形单层螺旋叶片5为中空环形结构，所述中空环形结构的外径为内径1.5-3倍；所述第三环形单层螺旋叶片5的两个端点分别焊接于第一锚杆4的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片7为中空环形结构，所述中空环形结构的外径尺寸相对于内径尺寸的2-3倍；所述第四环形多层螺旋叶片7的叶片环层为4层；所述叶片环层呈倒梯形直径递增；所述第四环形多层螺旋叶片7的顶端和底端分别焊接于第二锚杆6的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片7包括底层螺旋叶片7.1和顶层螺旋叶片7.2；所述顶层螺旋叶片7.2的外径为底层螺旋叶片7.1的外径的1.2-2倍；所述底层螺旋叶片7.1的外径为第三环形单层螺旋叶片5外径的1.2-2倍；
所述第二实心单层螺旋叶片3的直径为第一实心单层螺旋叶片2的直径的1.2-2倍；所述第三环形单层螺旋叶片5的外径为第二实心单层螺旋叶片3的直径的1.2-2倍；
所述第二锚杆6直径为第一锚杆4直径的2-6倍；所述第二锚杆6的底部为内凹锯齿形；
所述顶板8的直径为顶层螺旋叶片7.2的内径的1-1.2倍；
所述异形钻头1为球齿钻头；
所述第一实心单层螺旋叶片2与异形钻头1的距离为6厘米；
本实施例长短螺旋锚总长为9.5m，第一锚杆直径70mm，第二锚杆直径140mm，第一实心单层螺旋叶片直径250mm，第二实心单层螺旋叶片直径350mm，第三环形单层螺旋叶片内径300mm、外径450mm，第四环形多层螺旋叶片为两层，第四环形多层螺旋叶片的底层螺旋叶片，内径270mm、外径540mm， 第四环形多层螺旋叶片的顶层螺旋叶片，内径380mm、外径570mm，顶板直径390mm；材质为锰钢管材，表面采用浸锌防腐镀层；所述长短螺旋锚顶端与驱动机构相连接，驱动机构为长短螺旋锚提供钻孔动力。
本实施例在某建筑物水泥浇筑凝固前进行锚固，锚固时间为18分钟，相比于没有螺旋叶片和普通钻头的施工速度提高2倍以上，钻孔离心力间隙较没有螺旋叶片和普通钻头形式减小82%。实现高效环保，省人工的机械化施工。
Claims (4)
1.一种长短螺旋锚，其特征在于，包括异形钻头（1）、第一锚杆（4）、第二锚杆（6）、第一实心单层螺旋叶片（2）、第二实心单层螺旋叶片（3）、第三环形单层螺旋叶片（5）、第四环形多层螺旋叶片（7）和顶板（8）；
所述第一锚杆（4）底端设置异形钻头（1），所述第一锚杆（4）位于异形钻头（1）的上部设置有第一实心单层螺旋叶片（2），所述第一锚杆（4）中部向上依次设置有第二实心单层螺旋叶片（3）和第三环形单层螺旋叶片（5），所述第一锚杆（4）顶端连接第二锚杆（6），所述第二锚杆（6）外围设置有第四环形多层螺旋叶片（7），所述第二锚杆（6）顶部设置有顶板（8）；
所述第三环形单层螺旋叶片（5）为中空环形结构，所述中空环形结构的外径为内径1.5~3倍；所述第三环形单层螺旋叶片（5）的两个端点分别焊接于第一锚杆（4）的杆壁；
所述第四环形多层螺旋叶片（7）为中空环形结构，所述中空环形结构的外径尺寸相对于内径尺寸的2~3倍；所述第四环形多层螺旋叶片（7）的叶片环层为N层，2≤N≤6；所述叶片环层呈倒梯形直径递增；所述第四环形多层螺旋叶片（7）的顶端和底端分别焊接于第二锚杆（6）的杆壁；
所述第二实心单层螺旋叶片（3）的直径为第一实心单层螺旋叶片（2）的直径的1.2~2倍；所述第三环形单层螺旋叶片（5）的外径为第二实心单层螺旋叶片（3）的直径的1.2~2倍；
所述第一实心单层螺旋叶片（2）与异形钻头（1）的距离为5~8厘米；
所述第二锚杆（6）直径为第一锚杆（4）直径的2~6倍；所述第二锚杆（6）的底部为内凹锯齿形；
所述长短螺旋锚总长为大于9米，材质为锰钢管材，表面采用浸锌防腐镀层；所述长短螺旋锚顶端与驱动机构相连接，驱动机构为长短螺旋锚提供钻孔动力，锚固时间小于20分钟。
2.根据权利要求1所述的一种长短螺旋锚，其特征在于，所述第四环形多层螺旋叶片（7）包括底层螺旋叶片（7.1）和顶层螺旋叶片（7.2）；所述顶层螺旋叶片（7.2）的外径尺寸为550mm~650mm；所述顶层螺旋叶片（7.2）的外径为底层螺旋叶片（7.1）的外径的1.2~2倍；所述底层螺旋叶片（7.1）的外径为第三环形单层螺旋叶片（5）外径的1.2~2倍。
3.根据权利要求1所述的一种长短螺旋锚，其特征在于，所述顶板（8）的直径为顶层螺旋叶片（7.2）的内径的1~1.2倍。
4.根据权利要求1所述的一种长短螺旋锚，其特征在于，所述异形钻头（1）为呈锯齿形内凹钻头、十字花形钻头、螺纹内锥形钻头、球齿钻头、PDC复合片四翼钻头、PDC内凹弧角三翼钻头或金刚石取芯钻头。
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