CN114352333A - 一种扩张式锚头、可伸缩螺旋注浆锚杆及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩张式锚头、可伸缩螺旋注浆锚杆及施工方法，该注浆锚杆包括中空锚杆体、缩旋转杆以及扩张式锚头，其中，扩张式锚头包括连接杆、固定帽以及固定螺栓，连接杆的一端与固定帽连接，连接杆之间通过固定螺栓连接，锚头受力后，连接杆向外扩张，固定螺上的锚头尖钉朝外嵌入土体中；中空锚杆体包括锚杆体首段、锚杆体尾段以及若干个锚杆体中间段，各段锚杆体通过螺纹连接；伸缩旋转杆包括依次套接的旋转杆首段、旋转杆中段以及旋转杆尾段，伸缩旋转杆的内部开设有供旋转杆各段轴向移动的限位滑槽。本发明的扩张式锚头具有较强的锚固力；另外，伸缩式螺旋注浆锚杆，在增强锚固支护作用同时，所占空间小、运输、储存方便、操作简单。

Description

一种扩张式锚头、可伸缩螺旋注浆锚杆及施工方法

技术领域

本发明涉及一种注浆锚杆，更具体地说，涉及一种扩张式锚头、可伸缩螺旋注浆锚杆及施工方法。

背景技术

锚杆作为一种支护结构，广泛应用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。锚杆支护施工方便、效率高，有利于加快施工进度，且施工成本低，支护效果好，它在岩土工程中的应用范围和地位随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。

我国目前使用的锚杆种类多样，其中注浆锚杆因为其中空设计，方便注浆的特点而被频繁使用。常用的是一种机械胀壳预应力锚杆，但其胀壳锚头嵌入岩土体的结构并不太多，形成的锚固力不够大，并且和其它各类锚杆一样存在不能根据岩土体所需锚固区域自由伸缩的缺点，当岩土体所需锚固区域较大时，锚杆长度太长会给其运输、储存和施工带来许多不便。

经检索，中国专利申请号为201910922747.5的申请案，公开了一种带锥形扩大头的中空注浆锚杆及施工方法，该申请案的注浆锚杆包括锥形固定件和中空注浆锚杆，锥形固定件包括锥形部和圆筒部，锥形部和圆筒部内均设有空腔，圆筒部上设有位于侧壁上的第一安装槽和位于端部的内螺纹，第一安装槽内转动连接有第一限位件，中空注浆锚杆上开设有溢浆孔，中空注浆锚杆的一端设有限位结构，限位结构延伸至空腔内并与第一限位件匹配，中空注浆锚杆上设有锚固结构，中空注浆锚杆的另一端螺纹连接有锚杆托盘和锁紧件。该申请案虽然有效地对周围破碎的岩体进行固结，锚杆拉拔力满足要求，加强了围岩的整体稳定性。但该申请案中的锚杆同样存在不能根据岩土体所需锚固区域自由伸缩的缺点。

又如，中国专利申请号为202110569653.1的申请案，公开了一种伸缩锚杆及其施工方法，该申请案中的伸缩锚杆包括一号锚杆和二号锚杆，二者通过螺纹转动连接，一号锚杆的顶端由下至上依次设有止浆塞，承压垫片和注浆头，并通过顶部的螺母固定连接，二号锚杆的底端连接有钻头，一号锚杆与二号锚杆的腔体内部设有螺旋杆件，驱动机构，阻挡件一和阻挡件二，驱动机构设于一号锚杆与二号锚杆之间，通过螺旋杆件实现与一号锚杆和二号锚杆相连，阻挡件一和阻挡件二分别设于一号锚杆和二号锚杆的内部，驱动机构的两侧，螺旋杆件的顶端与承压垫片相连接，其底端与阻挡件二相连接，驱动机构上设有容纳螺旋杆件的开孔。该申请案通过驱动机构实现锚杆长度可调节，调节稳定性好，具有一定的抗拉强度。但该申请案的锚杆长度调节范围小且安装操作麻烦。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的中空锚杆锚固力不够大，且锚杆长度太长导致的运输、施工不便的问题，本发明提供了一种扩张式锚头、可伸缩螺旋注浆锚杆及施工方法。本发明的扩张式锚头具有较强的锚固力，另外，伸缩式螺旋注浆锚杆，在增强锚固支护作用同时，还具有所占空间小、运输、储存方便、操作简单等优点。采用本发明的扩张式锚头可伸缩螺旋注浆锚杆进行的施工方法，快捷高效，有利于提升施工进度，保证工程施工质量。

2、技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种扩张式锚头，包括2组扩张组件，单组扩张组件包括连接杆和固定帽，所述的连接杆的一端与固定帽连接，且连接杆沿固定帽的周向分布，连接杆能够绕固定帽转动；2组扩张组件之间通过固定螺栓相连接，固定螺栓上设有锚头尖钉，锚头受力后，连接杆向外扩张，锚头尖钉朝外嵌入土体中。

进一步地，所述的连接杆具有圆环形的端部，一端圆环与固定帽相连接，另一端与固定螺栓的螺栓孔连接，圆环能绕固定帽和固定螺栓转动。

一种可伸缩螺旋注浆锚杆，包括中空锚杆体和如权利要求1或2所述的锚头，所述的中空锚杆体外壁开设有注浆孔，空锚杆体的一端设有垫板，另一端连接有锚头。

进一步地，所述的中空锚杆体包括锚杆体首段、锚杆体尾段以及若干个锚杆体中间段，锚杆体各段内外表面分别设有内螺纹、外螺纹，各段锚杆体通过螺纹连接。

进一步地，所述的锚杆体各段连接处均设有锚杆限位环，锚杆体中间段和锚杆体尾段上均设有锚杆限位器，锚杆体各段通过锚杆限位环和锚杆限位器的相互配合，限位和固定中空锚杆体的伸长距离。

进一步地，所述的锚杆限位环包括第一接头以及第二接头，其中，第一接头上设有外螺纹，第二接头的表面开设有锚杆限位孔，锚杆限位器包括限位器按钮和限位器弹簧，锚杆体各段端部开设有与第一接头相互配合的限位器接缝，锚杆体中间段和锚杆体尾段上开设有供限位器按钮穿出的固定孔，限位器按钮卡入锚杆限位孔，即可完成各段锚杆体的限位固定。

进一步地，上述可伸缩螺旋注浆锚杆还包括伸缩旋转杆，该伸缩旋转杆包括依次套接的旋转杆首段、旋转杆中段以及旋转杆尾段，伸缩旋转杆的内部开设有轴向的限位滑槽，伸缩旋转杆各段沿着限位滑槽伸缩移动。

进一步地，所述的旋转杆中段、旋转杆尾段上设有旋转杆定位器，旋转杆首段、旋转杆中段上开设有旋转杆限位孔，所述的旋转杆定位器包括按压钮、弹簧片，旋转杆中段、旋转杆尾段上开设有供按压钮穿出的固定孔，通过旋转杆定位器与旋转杆限位孔的相互配合，实现各段旋转杆的固定连接。

进一步地，所述的伸缩旋转杆的一端设有旋转把手，另一端设有弹性卡扣，中空锚杆体远离锚头的端部设有与弹性卡扣相互配合的卡扣孔。

利用上述可伸缩螺旋注浆锚杆进行施工的方法，包括以下步骤：

S1、根据所需锚固区域范围大小，选取安装有与之相适应数量的中间段的中空锚杆体和伸缩旋转杆；

S2、将梭形扩张式锚头安装在中空锚杆体的端部，通过弹性卡扣和卡扣孔连接中空锚杆体和伸缩旋转杆，将锚头插入清理后的岩土体钻孔中，直至孔底；

S3、按压伸缩旋转杆，使杆底的梭形扩张式锚头受力压缩向径向扩张，直到锚头扩张完毕，连接杆全部嵌入土体，限制螺旋注浆锚杆轴向和径向运动；

S4、转动旋转把手使各段中空锚杆体沿螺纹转动不断伸长，直至限位器按钮从锚杆限位孔中弹出杆体，限定并固定螺旋注浆锚杆伸长距离；

S5、按压弹性卡扣使其脱离卡扣孔，分离伸缩旋转杆和中空锚杆体，再通过锚杆端头螺纹安装螺母以及垫板。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种扩张式锚头，采用特殊结构的梭形扩张式锚头，该扩张式锚头受力压缩向径向扩张，直到锚头扩张完毕，锚头扩张连接杆全部嵌入土体，且嵌入岩土体结构深，能产生较强的锚固力，限制螺旋注浆锚杆轴向和径向运动，使用时还可施加预应力，进一步增强其锚固支护作用；

(2)本发明的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，锚杆体内外表面均设有螺纹，且杆体设有注浆孔，可使注浆均匀饱满；锚杆体内外表面螺纹结构不仅增强了各段杆体间连接的稳定性，还增加了锚杆体与注浆材料的粘结面积从而进一步提高锚固力；

(3)本发明的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，可伸缩螺旋中空锚杆收缩状态下所占空间小，运输、储存方便，使用时可沿螺纹转动不断伸长至所需长度，免去了在施工现场对锚杆的切割与焊接，使施工更安全，便捷。同时，通过锚杆限位环和锚杆限位器的相互配合，限位和固定中空锚杆体的伸长距离，防止转动过多，导致各段锚杆体之间的脱落，从而影响施工作业；

(4)本发明的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，伸缩旋转杆包括依次套接的旋转杆首段、旋转杆中段以及旋转杆尾段，伸缩旋转杆的内部开设有轴向的限位滑槽，缩旋转杆各段沿着限位滑槽伸缩移动；不使用时，各段旋转杆可依次套设在一起，进一步减小了储存的空间，方便运输。使用时，将各段旋转杆沿限位滑槽滑动，相互拔离，直至旋转杆定位器到达旋转杆限位孔位置，从限位孔中弹出杆体，限定并固定旋转杆伸长距离，操作方便、快捷。

附图说明

图1为本发明的中空锚杆体的结构示意图；

图2为本发明的扩张式锚头的结构示意图；

图3为本发明的扩张式锚头的局部结构示意图；

图4为本发明的中空锚杆体各段尾部的结构示意图；

图5为本发明的锚杆限位环的结构示意图；

图6为本发明的锚杆限位器的结构示意图；

图7为本发明的伸缩旋转杆的结构示意图；

图8为本发明的中空锚杆体与伸缩旋转杆的连接示意图；

图9为本发明的旋转杆定位器的结构示意图。

图中：100、中空锚杆体；110、注浆孔；120、锚杆体首段；130、锚杆体中间段；140、锚杆体尾段；150、外螺纹；160、内螺纹；170、限位器接缝；180、卡扣孔；190、螺母；

200、锚头；210、连接杆；220、固定帽；230、固定螺栓；231、螺栓孔；232、锚头尖钉；

300、垫板；

400、锚杆限位环；410、第一接头；420、第二接头；421、锚杆限位孔；

500、锚杆限位器；510、限位器按钮；520、限位器弹簧；

600、伸缩旋转杆；610、旋转杆首段；620、旋转杆中段；630、旋转杆尾段；640、旋转杆定位器；641、按压钮；642、弹簧片；650、旋转杆限位孔；660、旋转把手；670、弹性卡扣；680、限位滑槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图2、图3所示，本实施例的一种扩张式锚头，包括2组扩张组件，单组扩张组件包括连接杆210和固定帽220，所述的连接杆210的一端与固定帽220连接，且连接杆210沿固定帽220的周向分布，连接杆210能够绕固定帽220转动；2组扩张组件之间通过固定螺栓230相连接，固定螺栓230上设有锚头尖钉232。具体的，所述的连接杆210具有圆环形的端部，一端圆环与固定帽220相连接，另一端与固定螺栓230的螺栓孔231连接，圆环能绕固定帽220和固定螺栓230转动。

本实施例的扩张式锚头受力后，连接杆210向外扩张成梭形，锚头尖钉232朝外嵌入土体中，直到锚头扩张完毕，锚头扩张连接杆全部嵌入土体，且嵌入岩土体结构深，能产生较强的锚固力，使用时还可施加预应力，进一步增强其锚固支护作用。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，包括中空锚杆体100和上述的锚头200，所述的中空锚杆体100外壁开设有注浆孔110，空锚杆体100的一端设有垫板300，另一端连接有锚头200。所述的中空锚杆体100包括锚杆体首段120、锚杆体尾段140以及若干个锚杆体中间段130，锚杆体各段内外表面分别设有内螺纹160、外螺纹150，各段锚杆体通过螺纹连接。本实施例的锚杆体内外表面均设有螺纹，且杆体设有注浆孔，可使注浆均匀饱满；锚杆体内外表面螺纹结构不仅增强了各段杆体间连接的稳定性，还增加了锚杆体与注浆材料的粘结面积从而进一步提高锚固力。

具体的，所述的锚杆体各段连接处均设有锚杆限位环400，锚杆体中间段130和锚杆体尾段140上均设有锚杆限位器500，锚杆体各段通过锚杆限位环400和锚杆限位器500的相互配合，限位和固定中空锚杆体100的伸长距离。如图4、图5、图6所示，所述的锚杆限位环400包括第一接头410以及第二接头420，其中，第一接头410上设有外螺纹，第二接头420的表面开设有锚杆限位孔421。锚杆限位器500包括限位器按钮510和限位器弹簧520，锚杆体各段端部开设有与第一接头410相互配合的限位器接缝170，锚杆体中间段130和锚杆体尾段140上开设有供限位器按钮510穿出的固定孔，限位器按钮510卡入锚杆限位孔421，即可完成各段锚杆体的限位固定。

本实施例中中空锚杆体100的安装方法：将限位器按钮510压下，限位器弹簧520压缩，将锚杆限位器500放置在中空锚杆体各段的指定位置，限位器弹簧520复位使限位器按钮510部分伸出中空锚杆体预设固定孔，再将中空锚杆体各段内的限位器按钮510按下，将中空锚杆体中间段旋入中空锚杆体首段，根据所需锚固岩土体区域，按上述方式旋入多节中空锚杆体中间段，连接后的各锚杆段后部通过限位器接缝170连接锚杆限位环400。中空锚杆体收缩长度与中空锚杆体首段等长，便于运输、储存。

本实施例中的可伸缩螺旋中空锚杆收缩状态下所占空间小，运输、储存方便，使用时可沿螺纹转动不断伸长至所需长度，免去了在施工现场对锚杆的切割与焊接，使施工更安全，便捷。同时，通过锚杆限位环400和锚杆限位器500的相互配合，限位和固定中空锚杆体100的伸长距离，防止转动过多，导致各段锚杆体之间的脱落，从而影响施工作业。

实施例3

如图7所示，本实施例的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，还包括伸缩旋转杆600，该伸缩旋转杆600包括依次套接的旋转杆首段610、旋转杆中段620以及旋转杆尾段630，伸缩旋转杆600的内部开设有轴向的限位滑槽680，伸缩旋转杆各段沿着限位滑槽680伸缩移动。其中，所述的伸缩旋转杆600的一端设有旋转把手660，另一端设有弹性卡扣670，中空锚杆体100远离锚头200的端部设有与弹性卡扣670相互配合的卡扣孔180。如图8所示，伸缩旋转杆600和中空锚杆体100通过该弹性卡扣670与卡扣孔180之间的嵌合结构连接。

进一步地，所述的旋转杆中段620、旋转杆尾段630上设有旋转杆定位器640，旋转杆首段610、旋转杆中段620上开设有旋转杆限位孔650，如图9所示，所述的旋转杆定位器640包括按压钮641、弹簧片642，旋转杆中段620、旋转杆尾段630上开设有供按压钮641穿出的固定孔，通过旋转杆定位器640与旋转杆限位孔650的相互配合，实现各段旋转杆的固定连接。

本实施例中伸缩旋转杆600的安装方法：将按压钮641压下，由于弹簧片642的弹性可将其塞入伸缩旋转杆中间段和尾段的前部，直至按压钮641到达旋转杆指定位置，伸出预设的固定孔，再将旋转杆中间段的按压钮641按下，沿限位滑槽680套进旋转杆首段，并压至首段杆前部端头位置，根据所需锚固岩土体区域，按上述方式压入多节旋转杆中间段，最后压入旋转杆尾段。伸缩旋转杆收缩长度与旋转杆首段等长，便于运输、储存。

本实施例中的伸缩旋转杆600，在不使用时，各段旋转杆可依次套设在一起，进一步减小了储存的空间，方便运输。使用时，将各段旋转杆沿限位滑槽680滑动，相互拔离，直至旋转杆定位器640到达旋转杆限位孔650位置，从限位孔中弹出杆体，限定并固定旋转杆伸长600的距离，操作方便、快捷。

采用本实施的可伸缩螺旋注浆锚杆进行施工的方法，具体包括以下步骤：

S1、根据所需锚固区域范围大小，选取安装有与之相适应数量的中间段的中空锚杆体100和伸缩旋转杆600；

S2、将梭形扩张式锚头安装在中空锚杆体100的端部，将伸缩旋转杆600各节段沿限位滑槽680相互拔离，直至旋转杆定位器640到达旋转杆限位孔650位置，从限位孔中弹出杆体，限定并固定旋转杆伸长距离，再通过弹性卡扣670和卡扣孔180连接中空锚杆体100和伸缩旋转杆600，将锚头插入清理后的岩土体钻孔中，直至孔底；

S3、按压伸缩旋转杆600，使杆底的扩张式锚头受力压缩向径向扩张，在锚头尖钉232的破土作用下不断嵌入岩土体，直到锚头扩张完毕，连接杆210全部嵌入土体，限制螺旋注浆锚杆轴向和径向运动；

S4、转动旋转把手660使各段中空锚杆体100沿螺纹转动不断伸长，直至限位器按钮510从锚杆限位孔421中弹出杆体，限定并固定螺旋注浆锚杆伸长距离；同时可按压旋转杆定位器640，收缩伸缩旋转杆600，缩小所需施工空间；或使中空锚杆体100沿螺纹转动不断伸长，部分中空锚杆体中间段130的限位器到达限位环位置，就已达到钻孔深度要求，即可停止。由于其杆体内外螺纹的存在，增加了杆体的整体连接性，不必对螺旋注浆锚杆进行切割与焊接。

S5、按压弹性卡扣670使其脱离卡扣孔180，分离伸缩旋转杆600和中空锚杆体100，再通过锚杆端头螺纹安装螺母190以及垫板300。通过拧紧螺母190对锚杆施加低吨位的预应力，装锚后能立即发挥支护作用。

安装完毕后，即可向锚杆内注浆，杆体设有注浆孔，可使注浆均匀饱满，整体施工安全、便捷、效率高。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种扩张式锚头，其特征在于：包括2组扩张组件，单组扩张组件包括连接杆(210)和固定帽(220)，所述的连接杆(210)的一端与固定帽(220)连接，且连接杆(210)沿固定帽(220)的周向分布，连接杆(210)能够绕固定帽(220)转动；2组扩张组件之间通过固定螺栓(230)相连接，固定螺栓(230)上设有锚头尖钉(232)，锚头(200)受力后，连接杆(210)向外扩张，锚头尖钉(232)朝外嵌入土体中。

2.根据权利要求1所述的一种扩张式锚头，其特征在于：所述的连接杆(210)具有圆环形的端部，一端圆环与固定帽(220)相连接，另一端与固定螺栓(230)的螺栓孔(231)连接，圆环能绕固定帽(220)和固定螺栓(230)转动。

3.一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：包括中空锚杆体(100)和如权利要求1或2所述的锚头(200)，所述的中空锚杆体(100)外壁开设有注浆孔(110)，空锚杆体(100)的一端设有垫板(300)，另一端连接有锚头(200)。

4.根据权利要求3所述的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：所述的中空锚杆体(100)包括锚杆体首段(120)、锚杆体尾段(140)以及若干个锚杆体中间段(130)，锚杆体各段内外表面分别设有内螺纹(160)、外螺纹(150)，各段锚杆体通过螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：所述的锚杆体各段连接处均设有锚杆限位环(400)，锚杆体中间段(130)和锚杆体尾段(140)上均设有锚杆限位器(500)，锚杆体各段通过锚杆限位环(400)和锚杆限位器(500)的相互配合，限位和固定中空锚杆体(100)的伸长距离。

6.根据权利要求5所述的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：所述的锚杆限位环(400)包括第一接头(410)以及第二接头(420)，其中，第一接头(410)上设有外螺纹，第二接头(420)的表面开设有锚杆限位孔(421)，锚杆限位器(500)包括限位器按钮(510)和限位器弹簧(520)，锚杆体各段端部开设有与第一接头(410)相互配合的限位器接缝(170)，锚杆体中间段(130)和锚杆体尾段(140)上开设有供限位器按钮(510)穿出的固定孔，限位器按钮(510)卡入锚杆限位孔(421)，即可完成各段锚杆体的限位固定。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：还包括伸缩旋转杆(600)，该伸缩旋转杆(600)包括依次套接的旋转杆首段(610)、旋转杆中段(620)以及旋转杆尾段(630)，伸缩旋转杆(600)的内部开设有轴向的限位滑槽(680)，伸缩旋转杆各段沿着限位滑槽(680)伸缩移动。

8.根据权利要求7所述的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：所述的旋转杆中段(620)、旋转杆尾段(630)上设有旋转杆定位器(640)，旋转杆首段(610)、旋转杆中段(620)上开设有旋转杆限位孔(650)，所述的旋转杆定位器(640)包括按压钮(641)、弹簧片(642)，旋转杆中段(620)、旋转杆尾段(630)上开设有供按压钮(641)穿出的固定孔，通过旋转杆定位器(640)与旋转杆限位孔(650)的相互配合，实现各段旋转杆的固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种可伸缩螺旋注浆锚杆，其特征在于：所述的伸缩旋转杆(600)的一端设有旋转把手(660)，另一端设有弹性卡扣(670)，中空锚杆体(100)远离锚头(200)的端部设有与弹性卡扣(670)相互配合的卡扣孔(180)。

10.利用权利要求9所述的可伸缩螺旋注浆锚杆进行施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据所需锚固区域范围大小，选取安装有与之相适应数量的中间段的中空锚杆体(100)和伸缩旋转杆(600)；

S2、将梭形扩张式锚头安装在中空锚杆体(100)的端部，通过弹性卡扣(670)和卡扣孔(180)连接中空锚杆体(100)和伸缩旋转杆(600)，将锚头插入清理后的岩土体钻孔中，直至孔底；

S3、按压伸缩旋转杆(600)，使杆底的梭形扩张式锚头受力压缩向径向扩张，直到锚头扩张完毕，连接杆全部嵌入土体，限制螺旋注浆锚杆轴向和径向运动；

S4、转动旋转把手(660)使各段中空锚杆体(100)沿螺纹转动不断伸长，直至限位器按钮(510)从锚杆限位孔(421)中弹出杆体，限定并固定螺旋注浆锚杆伸长距离；

S5、按压弹性卡扣(670)使其脱离卡扣孔(180)，分离伸缩旋转杆(600)和中空锚杆体(100)，再通过锚杆端头螺纹安装螺母(190)以及垫板(300)。

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