CN1456790A - 一种砂固结内锚头预应力锚杆及其锚固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂固结内锚头预应力锚杆，该预应力锚杆包含荷载板1、空心砂柱体2、钢圆环3、钢管4、锚杆体5、承压板8和锁紧螺母9。用钢圆环3、钢管4和承压板8构成的刚性封口替代现有的木质封口，成本低、制作简单、操作方便、施工快捷，并大大提高了锚杆锚固的成功率。本发明还公开了该预应力锚杆的锚固方法，该方法可方便地将砂固结内锚头预应力锚杆应用于工程施工，能快速形成锚固所需的预应力。

Description

一种砂固结内锚头预应力锚杆及其锚固方法

技术领域：

本发明涉及岩土工程锚固技术，更具体涉及锚杆支护技术。

背景技术：

岩土工程是以岩土体为工作对象，涉及岩土体的利用、整治和改造的土木工程。岩土工程锚固技术，是以锚喷支护为主要技术措施，在岩土体的利用、整治和改造中，有效控制岩土体的稳定性，使之具有服务功能的加固技术的总称；岩土工程锚固技术，广泛应用于矿山、井巷、交通隧道与城市地铁、水利水电地下厂房与隧洞、边坡与坝基，以及国防与民用防空工程等。

锚杆支护作为一种支护方式，与传统支护方式有着根本的区别，传统的支护方式常常是被动地承受坍塌岩土体产生的荷载，而锚杆可以主动地加固岩土体，有效地控制其变形，防止坍塌的发生。锚杆支护主要在结构、材料与施工工艺上进行改进，向受力合理、快速承载、适应性强、效率高方面发展，以适应软弱破碎不良地质环境中工程构筑的需要。

砂固结内锚头预应力锚杆是近几年出现的新型锚固技术，它利用砂在压缩时的膨胀性产生与岩壁和锚杆表面的巨大摩擦力来提供锚固力。

现有砂固结内锚头预应力锚杆采用木质封口，它由荷载板、空心砂柱体、木质封口、小铁夹、锚杆体、混凝土锚墩、承压板和锁紧螺母构成。将其放入钻孔中锚固，可加固岩土体。锚杆体为一根直的钢筋，荷载板为圆形钢板，锚杆体的一端固定在荷载板上，空心砂柱体从锚杆体的另一端套入锚杆体，挨着荷载板，然后将木质封口放入水中浸泡后，再套入锚杆体，紧靠空心砂柱体；再将小铁夹靠着木质封口固定在锚杆体上，然后整体推入钻孔；木质封口充分膨胀后挤压钻孔孔壁产生摩擦力。当孔外的空心千斤顶施加拉拔力时，荷载板推动空心砂柱体向木质封口运动，空心砂柱体被压碎，随着拉拔力的继续作用，散砂将被压密，砂体与岩壁和锚杆表面产生摩擦力提供了锚固力。

在现有砂固结内锚头预应力锚杆结构中，封堵散砂是靠木质封口浸水膨胀与岩壁产生摩擦力来实现的，其不足之处：木质封口需要大量的优质木材，不但对环境有不利影响，且其来源困难；二是其制作须经选材、切割、干燥、压缩及车床加工等烦琐的工序；三是木质封口浸水后的膨胀速率受温度、吸水率等因素影响，操作困难；再就是经常出现木质封口无法到达预定位置，以及由于木质封口与钻孔孔壁的摩擦力不足，造成锚杆锚固失败。

发明内容：

本发明的目的是，提供一种砂固结内锚头预应力锚杆，包含荷载板、空心砂柱体、钢圆环、钢管、锚杆体、承压板和锁紧螺母。该锚杆用由钢圆环、钢管和承压板构成的刚性封口替代现有的木质封口，成本低、制作简单、操作方便、施工快捷，并大大提高了锚杆锚固的成功率。本发明的另一目的是，提供一种砂固结内锚头预应力锚杆的锚固方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种砂固结内锚头预应力锚杆，包含荷载板、空心砂柱体、钢圆环、钢管、锚杆体、承压板和锁紧螺母。将预应力锚杆放入钻孔中锚固，可加固岩土体。锚杆体为一端有外螺纹的钢筋，荷载板为圆形钢环，其内径正好可穿过锚杆体，其外径的大小可正好放入钻孔中，锚杆体无外螺纹的一端穿过荷载板固定在荷载板上，空心砂柱体从锚杆体有外螺纹的一端套入锚杆体，挨着荷载板，钢圆环的大小和形状与荷载板相同，将钢圆环套入锚杆体，紧挨着空心砂柱体，钢管的内径大于锚杆体的直径，钢管的外径小于钢圆环的外径，钢管套入锚杆体，紧挨钢圆环，承压板为钢板，其中心有可正好穿过锚杆体的圆孔，承压板套入锚杆体，并紧挨钢管，承压板的面积为钻孔面积的8～12倍，锁紧螺母的内螺纹与锚杆体的外螺纹相匹配，将锁紧螺母拧入锚杆体中并紧挨承压板。

本发明的锚固方法为：将本发明的一种砂固结内锚头预应力锚杆荷载板一端放入钻孔，并逐渐推进，直至承压板刚好压在钻孔孔口处，将传力架固定在承压板上，空心千斤顶固定在传力架上，张拉杆的一端固定在空心千斤顶上，另一端用张拉连接器与露出钻孔孔口的锚杆体外螺纹连接，然后空心千斤顶施加拉拔力，荷载板向钢圆环运动，其中的空心砂柱体先被压碎，然后被压成高度致密，直至拉拔力达到工程设计所需。高度致密的砂体与岩壁和锚杆表面会产生巨大的摩擦力，最后拧紧锁紧螺母，使承压板紧压住钻孔孔口，从而形成锚固所需的预应力。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：从制作工序上看，钢圆环和荷载板是一样的，不需要额外的工序，而钢管可以选用市场上的规格产品，避免了木制封口在制作上的烦琐工序；从使用操作上看，刚性封口作为装配式的部件，使用简单、操作方便；从力学角度上看，刚性封口封堵散砂是靠钢圆环与钢管、钢管与承压板之间相互作用的轴向反力产生阻力来实现的，大大提高了锚杆锚固的成功率；从施工时间上看，在锚杆整体送入钻孔内后即可开始施加拉拔力，无须像木制封口需要浸水等待膨胀，节约时间，施工快速，特别适用于临时支护和抢险工程。

从经济效益上看，对于工程中常用的9m长度的锚杆，采用刚性封口的成本比木制封口的成本低。锚杆长度越短，采用刚性封口的砂固结内锚头预应力锚杆结构的成本越低，这对于使用锚杆长度为2-3m的煤矿和矿山井巷，经济效益更加显著。

附图说明：

图1为本发明锚固后的结构示意图。

其中：1为荷载板、2为空心砂柱体、3为钢圆环、4为钢管、5为锚杆体、6为钻孔、7为混凝土锚墩、8为承压板、9为锁紧螺母。

图2为本发明的锚固示意图。

其中：1为荷载板、2为空心砂柱体、3为钢圆环、4为钢管、5为锚杆体、6为钻孔、7为混凝土锚墩、8为承压板、9为锁紧螺母、10为张拉连接器、11为传力架、12为空心千斤顶、13为张拉杆。

具体实施方式：

以下结合附图，对本发明作进一步的说明：

由图1可知，一种砂固结内锚头预应力锚杆，包含荷载板1、空心砂柱体2、钢圆环3、钢管4、锚杆体5、承压板8、锁紧螺母9。将其放入钻孔6中锚固，可加固岩土体。锚杆体5为一端有外螺纹的钢筋，荷载板1为圆形钢环，其内径正好可穿过锚杆体5，其外径的大小可正好放入钻孔6中，一般比钻孔6直径小3～4毫米，锚杆体5无外螺纹的一端穿过荷载板1固定在荷载板1上，空心砂柱体2的内、外径与荷载板1的内、外径相同，空心砂柱体2从锚杆体5有外螺纹的一端套入锚杆体5，挨着荷载板1，钢圆环3的大小和形状与荷载板1相同，将钢圆环3套入锚杆体，紧挨着空心砂柱体，钢管4的内径大于锚杆体5的直径，钢管4的外径小于钢圆环3的外径，钢管4套入锚杆体5，紧挨钢圆环3，承压板8为钢板，其中心有可正好穿过锚杆体5的圆孔，承压板8套入锚杆体5，并紧挨钢管4，承压板8的面积为钻孔6面积的8～12倍，锁紧螺母9的内螺纹与锚杆体5的外螺纹相匹配，将锁紧螺母拧入锚杆体中并紧挨承压板8。为了减小孔口不规则形状引起的预应力损失，可在钻孔6的孔口浇灌混凝土锚墩7，混凝土锚墩7为与钻孔6同心的棱台体，中间有与钻孔6孔径相同的孔。

由图2可知，本发明的锚固方法为：将本发明的一种砂固结内锚头预应力锚杆的荷载板1一端放入钻孔6，并逐渐推进，直至承压板8刚好压在混凝土锚墩7的孔口处，将传力架11固定在承压板8上，空心千斤顶12固定在传力架11上，张拉杆13的一端固定在空心千斤顶12上，另一端用张拉连接器10与露出混凝土锚墩7的孔口的锚杆体5外螺纹连接，然后空心千斤顶12施加拉拔力，荷载板1向钢圆环3方向运动，其中的空心砂柱体2先被压碎，然后被压成高度致密，直至拉拔力达到工程设计所需。

高度致密的砂体与岩壁和锚杆表面会产生巨大的摩擦力，最后拧紧锁紧螺母9，使承压板8紧压住混凝土锚墩7的孔口，从而形成锚固所需的预应力。

Claims (2)

1、一种砂固结内锚头预应力锚杆，包含荷载板(1)、空心砂柱体(2)、锚杆体(5)、承压板(8)和锁紧螺母(9)，其特征在于，该预应力锚杆还包含钢圆环(3)、钢管(4)，其中锚杆体(5)无外螺纹的一端固定在荷载板(1)中心，空心砂柱体(2)套入锚杆体(5)，钢圆环(3)的大小和形状与荷载板(1)相同，将钢圆环(3)套入锚杆体，钢管(4)的内径大于锚杆体(5)的直径，钢管(4)的外径小于钢圆环(3)的外径，钢管(4)套入锚杆体(5)，承压板(8)套入锚杆体(5)，将锁紧螺母拧入锚杆体中，使荷载板(1)、空心砂柱体(2)、钢圆环(3)、钢管(4)、承压板(8)和锁紧螺母依次相挨。

2、根据权利要求1所述的一种砂固结内锚头预应力锚杆的锚固方法，其特征在于，将所述的一种砂固结内锚头预应力锚杆的荷载板(1)一端放入钻孔(6)，并逐渐推进，直至承压板(8)刚好压在混凝土锚墩(7)的孔口处，将传力架(11)固定在承压板(8)上，空心千斤顶(12)固定在传力架(11)上，张拉杆(13)的一端固定在空心千斤顶(12)上，另一端用张拉连接器(10)与露出混凝土锚墩(7)的孔口的锚杆体(5)外螺纹连接，然后用空心千斤顶(12)施加拉拔力，最后拧紧锁紧螺母(9)，使承压板(8)紧压住混凝土锚墩(7)的孔口。

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