CN117661606A - 一种边坡施工锚固系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种边坡施工锚固系统。包括成矩阵式安装在边坡坡面上的多个灌浆锚杆，在灌浆锚杆之间以十字交叉的方式安装有钢丝绳；灌浆锚杆包括外套管，在其上端安装有带有灌浆孔的顶板、下端安装有锥形端头，在外套管的中心安装有中部带有多个凸轮的中心管，在凸轮的外侧设有中部带有偏心孔的销块，在外套管侧壁上的相应位置设有销块窗口，在中心管内设有中心杆，在中心杆的下端安装有带有第一丝母的正旋丝杆以及带有第二丝母的反旋丝杆，在第一丝母与第二丝母之间安装有多组叉架，在外套管侧壁上的相应位置设有叉架窗口。本发明提供了一种结构设计合理的边坡施工锚固系统，与边坡之间结合强度高以提升锚定效果，对坡面具备锚固效果，施工便利。

Description

一种边坡施工锚固系统

技术领域

本发明属于边坡施工设施技术领域，尤其涉及一种边坡施工锚固系统。

背景技术

在边坡施工工程中，考虑到边坡存在变形甚至坍塌的可能性，通常需要采取技术手段对边坡进行加固处理，因此常用到锚固系统。现有的锚固系统一般基于锚杆组件进行构建，锚杆插入到边坡上钻好的锚孔内并采用砂浆固定在岩体中。常用的锚杆是由螺纹钢筋配合螺母组合而成，此类型的锚固系统存在的缺陷是：锚杆组件无法与坡面岩石及坡面土层紧密结合，导致锚固效果难以满足要求。为了解决前述问题，通常采用更深钻孔配合更长锚杆组件的方式，然而此种处理方式无疑增加了施工的成本、延长了施工的供气。另一方面，锚固系统通常还需要对坡面进行锚固，通过对坡面表层施加锚固作用，能够有效避免坡面松散、滑坡、崩塌等问题。

现有的锚固系统不仅与边坡的锚定效果较差，而且对坡面的锚固效果有限，同时存在施工不便的问题。因此，需要对边坡施工锚固系统进行开发设计，以解决前述问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、与边坡之间结合强度高以提升锚定效果、对坡面具备锚固效果、施工便利的边坡施工锚固系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种边坡施工锚固系统包括成矩阵式安装在边坡坡面上的多个灌浆锚杆，在灌浆锚杆之间以十字交叉的方式安装有钢丝绳，钢丝绳的端部与灌浆锚杆之间可拆卸连接；灌浆锚杆包括外套管，在外套管的上端安装有带有灌浆孔的顶板、下端安装有锥形端头，在外套管的中心安装有中部带有多个凸轮的中心管，在凸轮的外侧设有中部带有偏心孔的销块，在外套管侧壁上的相应位置设有供各销块伸出的多个销块窗口，在中心管内设有中心杆，在中心杆的下端安装有带有第一丝母的正旋丝杆以及带有第二丝母的反旋丝杆，在第一丝母与第二丝母之间安装有多组叉架，在外套管侧壁上的相应位置设有供各组叉架伸出的多个叉架窗口，中心管和中心杆两者的上端由顶板中心的轴孔伸出。

优选地：在中心杆的下部外壁上、正旋丝杆的上方设有杆翼板，中心管的下端抵靠在该杆翼板上，在中心管的上端外壁上设有管翼板，管翼板采用位于轴孔内的卡环安装固定。

优选地：叉架包括上端与第一丝母的侧部铰接连接的第一叉杆和下端与第二丝母的侧部铰接连接的第二叉杆，第一叉杆的下端与第二叉杆的上端铰接连接，第一叉杆的下端位于第二叉杆上端的内侧且第二叉杆的上端外侧具有尖端。

优选地：锥形端头为实心体，其顶部与外套管的下端焊接连接，在锥形端头的顶部中心设有轴孔，中心杆的下端位于该轴孔内。

优选地：在中心管上设有上下两个凸轮且这两个凸轮的中心线周向间隔180°；叉架设置有两组，周向间隔180°设置。

优选地：钢丝绳采用连接件与灌浆锚杆的顶板的侧部连接；在顶板的侧部设有螺纹孔，在钢丝绳的端部压接有带有内螺纹的连接套，连接件包括位于中心的螺母以及位于两端的短螺杆，一端的短螺杆与顶板螺纹连接，另一端的短螺杆与连接套螺纹连接。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种结构设计合理的边坡施工锚固系统，与现有的边坡锚固系统相比，本发明中的锚固系统由成矩阵式布置的灌浆锚杆以及成十字布置的钢丝绳构成，因此对于边坡深层以及坡面均具备锚固的效果，采用本锚固系统对边坡进行锚固施工后，边坡的稳定性显著提升，有效避免边坡出现松散、滑坡、崩塌等问题。钢丝绳采用连接件与灌浆锚杆之间连接，在边坡上构建本锚固系统时施工便利。

本发明中的边坡施工锚固系统基于灌浆锚杆进行构建，通过令灌浆锚杆具备可控驱动伸出的多个销块以及可控驱动伸出的多个叉架，在将灌浆锚杆的主体部分打设到边坡上预成型的锚孔内时，可控伸出的销块和叉架由灌浆锚杆的主体部分向外伸出并嵌入周围的岩石及土层中，因而能够与周围的岩石及土层更可靠地结合成为一体，显著提升了锚固的稳定性。另一方面，砂浆经由灌浆孔高压地向内部灌浆，砂浆进入外套管的内部后逐渐向下移动，由销块窗口和叉架窗口溢出至锚孔内，最终锚孔内以及灌浆锚杆的内部均灌满砂浆，砂浆凝固后进一步提升了锚固的效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中灌浆锚杆的结构示意图；

图3是图2中A部分的放大结构示意图；

图4是图2中B-B截面结构示意图；

图5是图2中C部分的放大结构示意图；

图6是灌浆锚杆与坡面的结合效果示意图，销块和叉架均处于伸出状态。

图中：

1、连接件；2、灌浆锚杆；2-1、灌浆孔；2-2、顶板；2-3、外套管；2-4、中心杆；2-5、中心管；2-6、销块；2-7、杆翼板；2-8、正旋丝杆；2-9、第一丝母；2-10、反旋丝杆；2-11、第二丝母；2-12、叉架窗口；2-13、叉架；2-14、锥形端头；2-15、螺纹孔；2-16、管翼板；2-17、销块窗口；2-18、偏心孔；2-19、凸轮；3、连接套；4、钢丝绳。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

请参见图1，本发明的边坡施工锚固系统包括成矩阵式安装在边坡坡面上的多个灌浆锚杆2，在灌浆锚杆2之间以十字交叉的方式安装有钢丝绳4，钢丝绳4的端部与灌浆锚杆2之间可拆卸连接。施工时，按照规划设定的位置在坡面上打设锚孔，将灌浆锚杆2向锚孔内置入安装，之后在相邻的灌浆锚杆2之间安装钢丝绳4，十字交叉形式的钢丝绳4对坡面起到锚固作用，可以想到的是，为了进一步提升对坡面的锚固效果，可以在安装完灌浆锚杆2之后，在坡面上铺设一层边坡防护网，之后再安装钢丝绳4，十字交叉形式的钢丝绳4对边坡防护网起到压持固定的作用。

请参见图2、图3、图4和图5，可以看出：

灌浆锚杆2包括外套管2-3，在外套管2-3的上端安装有带有灌浆孔2-1的顶板2-2、下端安装有锥形端头2-14，外套管2-3的上端与顶板2-2焊接固定。灌浆锚杆2向打设好的锚孔内置入安装时，应该令外套管2-3的大部分或者全部被置入锚孔内，此时顶板2-2位于锚孔的外部，通过灌浆孔2-1向内部进行高压砂浆灌注，在下端设置锥形端头2-14的作用是令外套管2-3更易于向锚孔内插入。

本实施例中，锥形端头2-14为实心体，整体铸造成型或者机加工成型，其顶部与外套管2-3的下端焊接连接。实心结构的锥形端头2-14结构强度高，在一些情况下，由于摩擦力的作用，灌浆锚杆2并不容易向打设好的锚孔内插入，此时就需要采用辅助的液压设备如现场的挖机设备等将灌浆锚杆2主动压入锚孔内，此时实心结构的锥形端头2-14在灌浆锚杆2的压入安装过程中接受挤压作用，能够避免产生形变问题。

在外套管2-3的中心安装有中部带有多个凸轮2-19的中心管2-5，在凸轮2-19的外侧设有中部带有偏心孔2-18的销块2-6，在外套管2-3侧壁上的相应位置设有供各销块2-6伸出的多个销块窗口2-17。通过转动中心管2-5，能够采用凸轮2-19驱动销块2-6由销块窗口2-17伸出，伸出的销块2-6能够嵌入外部周围岩石以及土层内，提升灌浆锚杆2与周围岩石及土层的结合强度。

各凸轮2-19与中心管2-5共同构成了类似汽车发动机中的凸轮轴结构，各凸轮2-19可以在中心管2-5的外部一体加工成型，也可以分体加工后将凸轮2-19向中心管2-5上焊接安装。

如图4中所示，初始条件下，销块2-6以居中的方式位于外套管2-3的内部，此时销块2-6的两端边缘位于外套管2-3上的销块窗口2-17内，因而销块2-6的轴向位置被限定并且在外套管2-3的侧壁上不会形成凸起物。当转动中心管2-5时，凸轮2-19随之转动，以图4中给出的位置为初始位置，当凸轮2-19转动180°时，销块2-6的右端由右侧的销块窗口2-17向外伸出，此时销块2-6的左端脱离左侧的销块窗口2-17，销块2-6伸出的部分与周围的岩石及土层结合。

本实施例中，在中心管2-5上设有上下两个凸轮2-19且这两个凸轮2-19的中心线周向间隔180°。此结构的作用是：当驱动中心管2-5转动180°时，上下两个凸轮2-19同步驱动上下两个销块2-6分别向左和向右移动，如图6中所示，此时其中一个销块2-6的外露端位于外套管2-3的左侧并且与左侧外侧的岩石及土层结合、另一个销块2-6的外露端位于外套管2-3的右侧并且与右侧外侧的岩石及土层结合，而并非两个销块2-6向同侧移动，这能够提升灌浆锚杆2在锚孔内的稳定性并提升与周围岩石及土层结合的效果。

在中心管2-5内设有中心杆2-4，中心杆2-4的外径等于中心管2-5的内径。在中心杆2-4的下端安装有带有第一丝母2-9的正旋丝杆2-8以及带有第二丝母2-11的反旋丝杆2-10，在第一丝母2-9与第二丝母2-11之间安装有多组叉架2-13，在外套管2-3侧壁上的相应位置设有供各组叉架2-13伸出的多个叉架窗口2-12。当驱动中心杆2-4转动时，第一丝母2-9和第二丝母2-11两者相向或者背向移动，相应地间距减小或者增大，因而叉架2-13产生伸缩形变，在图5中所示的初始状态中，叉架2-13充分展开，此时叉架2-13完全收缩在叉架窗口2-12的内侧，因而不会在外套管2-3的表面形成凸起物，当叉架2-13受到驱动作用而折叠收缩时，其中部就由叉架窗口2-12伸出并且嵌入周围的岩石及土层内。

本实施例中，叉架2-13设置有两组，周向间隔180°设置，当然可以想到的是，可以根据需要将叉架2-13的组数设置得更多，如设置三组或者四组。

本实施例中，叉架2-13包括上端与第一丝母2-9的侧部铰接连接的第一叉杆和下端与第二丝母2-11的侧部铰接连接的第二叉杆，第一叉杆的下端与第二叉杆的上端铰接连接，因而当第一丝母2-9和第二丝母2-11两者之间的距离减小时，第一叉杆与第二叉杆两者在中部铰接的位置折叠，并且中部折叠位置由叉架窗口2-12向外伸出。进一步地，本实施例中，第一叉杆的下端位于第二叉杆上端的内侧且第二叉杆的上端外侧具有尖端。

图6中给出了叉架2-13伸出时的状态，可以看出，通过令第一叉杆的下端位于第二叉杆上端的内侧且第二叉杆的上端外侧具有尖端，令叉架2-13伸出的部分能够更好地嵌入周围岩石及土层内，而且设置在第二叉杆上的尖端对灌浆锚杆2提供了更好的止退效果，也就是说当叉架2-13充分形变并且与周围的岩石及土层结合后，灌浆锚杆2将无法由所在的锚孔内拉拔出来。

由于中心杆2-4与中心管2-5两者是嵌套连接的关系，因此中心杆2-4和中心管2-5两者可以分别操作转动，两者的转动动作互不影响。如图中所示，中心管2-5和中心杆2-4两者的上端由顶板2-2中心的轴孔伸出，各自形成旋转驱动端头，安装时采用扳手等工具分别对中心杆2-4和中心管2-5进行驱动转动。

本实施例中，在中心杆2-4的下部外壁上、正旋丝杆2-8的上方设有杆翼板2-7，中心管2-5的下端抵靠在该杆翼板2-7上，在中心管2-5的上端外壁上设有管翼板2-16，管翼板2-16采用位于轴孔内的卡环安装固定。在锥形端头2-14的顶部中心设有轴孔，中心杆2-4的下端位于该轴孔内。

本实施例中，钢丝绳4采用连接件1与灌浆锚杆2的顶板2-2的侧部连接。具体地，在顶板2-2的侧部设有螺纹孔2-15，在钢丝绳4的端部压接有带有内螺纹的连接套3，连接件1包括位于中心的螺母以及位于两端的短螺杆，一端的短螺杆与顶板2-2的螺纹孔2-15螺纹连接，另一端的短螺杆与连接套3螺纹连接。

可以令连接件1的两个短螺杆的螺旋方向相反，这样连接件1不仅具备连接作用，而且具备一定的张紧作用。进行连接操作时，将连接件1设置在灌浆锚杆2上的顶板2-2与钢丝绳4上的连接套3之间，采用扳手等工具通过连接件1中部的螺母转动，则两个短螺杆同时向螺纹孔2-15和连接套3内旋入，这样就对钢丝绳4产生了张紧的作用。

组装方式：

在销块窗口2-17内置入上下两个销块2-6，将中心管2-5由顶板2-2上的轴孔向下插入，直至管翼板2-16进入轴孔内，在轴孔内安装卡环对管翼板2-16进行限定，此过程中中心管2-5依次穿过两个销块2-6的偏心孔2-18，最终上下两个凸轮2-19分别位于两个销块2-6的偏心孔2-18内；

将第一丝母2-9和第二丝母2-11分别安装到正旋丝杆2-8和反旋丝杆2-10上，在第一丝母2-19和第二丝母2-11之间安装叉架2-13，转动中心杆2-4令各叉架2-13充分展开；之后将前述组合体由下向上穿入，令中心杆2-4穿入中心管2-5内，直至杆翼板2-7抵靠在中心管2-5的下端；

之后在外套管2-3的下端焊接安装锥形端头2-14，令中心杆2-4的下端插入锥形端头2-14顶部中心的轴孔内。

施工方式：

在坡面上的规划位置打设锚孔，一般情况下，锚孔的有效深度应该大于灌浆锚杆2的外套管2-3及锥形端头2-14的长度之和；采用压力设备将灌浆锚杆2压入置入锚孔内；先从上端采用工具驱动中心杆2-4转动数周，此时第一丝母2-9和第二丝母2-11之间的距离减小，叉架2-13收缩并且中部由叉架窗口2-12伸出并且与周围的岩石及土层结合；之后从上端采用工具驱动中心管2-5转动180°，此时两个凸轮2-19分别驱动两个销块2-6向左和向右移动，销块2-6伸出的部分与周围的岩石及土层结合；此时如图6中所示；

之后采用高压灌浆工艺经由灌浆孔2-1向内部灌入砂浆，砂浆先进入外套管2-3的内部，逐渐下行，砂浆经由被解除占用的销块窗口2-17以及叉架窗口2-12排出，进入灌浆锚杆2与锚孔之间的空间，锚孔内的砂浆逐渐上行，直至由坡面观察有部分砂浆由锚孔的顶口溢出，此时停止灌浆；

一定时间之后，灌浆凝固建立强度，之后根据需要在边坡的坡面上铺设边坡防护网，之后在边坡防护网的上方设置钢丝绳4，具体地，在钢丝绳4的端部压接连接套3，采用连接件1将钢丝绳4以图1中所示的十字交叉方式安装在相邻的灌浆锚杆2之间，至此完成了边坡施工的锚固施工。

Claims (6)

1.一种边坡施工锚固系统，其特征是：包括成矩阵式安装在边坡坡面上的多个灌浆锚杆(2)，在灌浆锚杆(2)之间以十字交叉的方式安装有钢丝绳(4)，钢丝绳(4)的端部与灌浆锚杆(2)之间可拆卸连接；灌浆锚杆(2)包括外套管(2-3)，在外套管(2-3)的上端安装有带有灌浆孔(2-1)的顶板、下端安装有锥形端头(2-14)，在外套管(2-3)的中心安装有中部带有多个凸轮(2-19)的中心管(2-5)，在凸轮(2-19)的外侧设有中部带有偏心孔的销块(2-6)，在外套管(2-3)侧壁上的相应位置设有供各销块(2-6)伸出的多个销块窗口(2-17)，在中心管(2-5)内设有中心杆(2-4)，在中心杆(2-4)的下端安装有带有第一丝母(2-9)的正旋丝杆(2-8)以及带有第二丝母(2-11)的反旋丝杆(2-10)，在第一丝母(2-9)与第二丝母(2-11)之间安装有多组叉架(2-13)，在外套管(2-3)侧壁上的相应位置设有供各组叉架(2-13)伸出的多个叉架窗口(2-12)，中心管(2-5)和中心杆(2-4)两者的上端由顶板(2-2)中心的轴孔伸出。

2.如权利要求1所述的边坡施工锚固系统，其特征是：在中心杆(2-4)的下部外壁上、正旋丝杆(2-8)的上方设有杆翼板(2-7)，中心管(2-5)的下端抵靠在该杆翼板(2-7)上，在中心管(2-5)的上端外壁上设有管翼板(2-16)，管翼板(2-16)采用位于轴孔内的卡环安装固定。

3.如权利要求2所述的边坡施工锚固系统，其特征是：叉架(2-13)包括上端与第一丝母(2-9)的侧部铰接连接的第一叉杆和下端与第二丝母(2-11)的侧部铰接连接的第二叉杆，第一叉杆的下端与第二叉杆的上端铰接连接，第一叉杆的下端位于第二叉杆上端的内侧且第二叉杆的上端外侧具有尖端。

4.如权利要求3所述的边坡施工锚固系统，其特征是：锥形端头(2-14)为实心体，其顶部与外套管(2-3)的下端焊接连接，在锥形端头(2-14)的顶部中心设有轴孔，中心杆(2-4)的下端位于该轴孔内。

5.如权利要求4所述的边坡施工锚固系统，其特征是：在中心管(2-5)上设有上下两个凸轮(2-19)且这两个凸轮(2-19)的中心线周向间隔180°；叉架(2-13)设置有两组，周向间隔180°设置。

6.如权利要求5所述的边坡施工锚固系统，其特征是：钢丝绳(4)采用连接件(1)与灌浆锚杆(2)的顶板(2-2)的侧部连接；在顶板(2-2)的侧部设有螺纹孔，在钢丝绳(4)的端部压接有带有内螺纹的连接套(3)，连接件(1)包括位于中心的螺母以及位于两端的短螺杆，一端的短螺杆与顶板(2-2)螺纹连接，另一端的短螺杆与连接套(3)螺纹连接。