CN201539270U - 新型预应力支护装置 - Google Patents

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万振江
杨彦民
焦建宏
韦虎
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陕西省公路勘察设计院
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Abstract

本实用新型涉及一种岩石工程的支护或加固技术——新型预应力支护装置。该装置主要由杆体、锚头、内承压板、保护罩、胀开器、排气管、外承压板、止浆塞、上垫墩、下垫墩、螺帽、波纹管构成;杆体有数根,其中至少有一根为有预应力的杆体,两端设螺纹,内端装有锚头、保护罩、胀开器、内承压板;锚头由胀壳和倒楔组成。锚头的胀壳为圆柱形面,内表面为锥面;胀壳上设有不少于两条通长胀缝,在胀缝中设有不少于一个连接点,胀壳尾端内孔壁设有不少于两个环状突起,外表面镂空;倒楔为圆锥体,中间有孔,有局部螺纹,倒楔外侧设有不少于两条纵向突起,倒楔壁镂空,尾端收缩为圆柱形,外侧局部有螺纹,胀壳尾端内孔壁设有不少于两个环状突起,外表面镂空。本实用新型与传统的砂浆锚杆支护技术相比,具有支护刚度大、支护反力高、控制围岩的变形能力强的特点,能减少隧道收敛位移,提高支护对地压的承载力。

Description

新型预应力支护装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种岩石工程的支护或加固技术。
背景技术
[0002] 在岩石工程中,目前普通采用支护或加固的方法,是采用单一杆体的砂浆锚杆。此 种技术,由于存在滞后效应和被动承载,锚杆受力小,控制变形能力差。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于,提供一种为软岩工程,特别是软土工程施工的构造简单、 价格低廉、能早期承载的支护或加固装置。
[0004] 本实用新型之预应力支护装置,主要由杆体、锚头、内承压板、保护罩、胀开器、排 气管、外承压板、止浆塞、上垫墩、下垫墩、波纹管构成;杆体有数根,其中至少有一根为有预 应力的杆体,两端设螺纹,内端装有锚头、保护罩、胀开器、内承压板;杆体用高强度材质制 成。
[0005] 所述锚头之胀壳为圆柱形面,胀缝外表面镂空,内表面为锥面;胀壳上设有不少于 两条通长胀缝,在胀缝中设有不少于一个连接点;胀壳尾端内孔壁设有不少于两个环状突 起。
[0006] 所述锚头2之倒楔14为圆锥体,中间有孔,倒楔外侧设有不少于两条纵向突起,倒 楔壁镂空,尾端收縮为圆柱形,外侧局部有螺纹。
[0007] 所述垫墩由上垫墩、下垫墩两部分组成,均为圆柱形,下垫墩的底面为斜面,上表 面为截球面;上垫墩开有不少于两个孔,底部设有与止浆塞配合的大孔;上下垫墩组成球 铰支座。
[0008] 所述胀开器为弹簧压縮式胀开器或针轮式式胀开器。弹簧压縮式胀开器,由胀壳
释放环、扭力弹簧、压縮弹簧、支承环、定位梢、引线组成;压縮弹簧下端置于支承环上,支承
环用螺钉或套装在杆体上,压縮弹簧上端压紧胀壳尾端;胀壳释放环为圆柱形组合体,其上
部外侧设有不少于两个环状突起,与胀壳尾端内孔环状突起配合;中心钻孔局部有螺纹,与
杆体螺纹配合;扭力弹簧上下各伸出一支,其中一支插入支承环套管的预留孔中,另一支固
定在柱状突起上;定位梢将胀壳释放环定位在胀壳尾端的梢孔中,定位梢尾端的引线延伸
至钻孔外。针轮式胀开器,由渐开轮、定位针杆、弹簧、外壳组成,胀开器穿入杆体,通过渐开
轮内孔上的突起与杆体的缺口结合,转动杆体带动渐开轮,将针杆自胀开器侧壁外壳挤出。
该针轮式胀开器构造简单,适于短锚杆,弹簧压縮式胀开器可用于更长的杆体。
[0009] 所述止浆塞,为圆柱形,上端部分插入上垫墩下表面的圆孔内,并相互连为一体,
止浆塞上部设有不少于两个不同直径的圆孔,与上垫墩的预留孔配合,供杆体、注浆管等插
入用;止浆塞的下部为一大的圆孔,以减轻止浆塞的重量。
[0010] 所述保护罩,为圆柱形与椭球形的组合体,中空以容纳螺帽,内孔端局部设螺纹与 倒楔端部螺纹配合。[0011] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0012] 1.球形绞支座能适应孔口不同斜面以及各种进锚方向钻孔,从而可简化孔口找平 工序,张拉时自动调整杆体轴线与钻孔轴线平行,减少张拉时预应力损失; [0013] 2.与现有砂浆锚杆支护相比,具有支护刚度大、支护反力高、控制围岩的变形能力 强的特点,能减少隧道收敛位移,提高支护对地压的承载力。
附图说明
[0014] 图1.实施例1之双杆预应力支护装置示意图; [0015] 图2..实施例2之单杆预应力支护装置示意图;
[0016] 图3-1.、图3-2、图3-3,分别是锚头的主视示意图和其A-A、B-B剖面示意图; [0017] 图4.上、下垫墩的结构示意图; [0018] 图5-1 、图5-2.弹簧压縮式胀开器;
[0019] 图6. -1.、图6. -2.分别是针轮式胀开器的主视图及其剂视图。 具体实施方式
[0020] 下面结合附图叙述两个实施例: [0021] 实施例1.双杆预应力支护装置
[0022] 图1显示了该装置的示意图,由一根无粘结杆体1、一根钢管2、内承压板3、锚头 4、保护罩5、胀开器6、排气管7、外承压板8、止浆塞9、上垫墩10、下垫墩11、螺帽12组成。 锚头4由胀壳13和倒楔14组成。胀壳外表面为圆柱形并设有三条通长胀缝,在胀缝中部 和尾部设有连接点;胀缝外表面镂空成间断的长方形方块,胀壳内表面为圆锥形;胀壳尾 端内孔壁设有不连续的三段平口螺纹;倒楔壁镂空成辐射形车轮状,两侧外表面仍为连续 锥面;对采用弹簧压縮式胀开器的锚具,胀壳尾端内孔壁设有不少于两个环状突起,倒楔壁 镂空,外表面仍保持连续锥面;倒楔外侧设有三条纵向突起,与胀壳缝配合;在尾端收縮的 柱面上,局部设有螺纹,与保护罩的内螺纹结合。
[0023] 图3_1.、图3-2、图3-3,分别是锚头的主视示意图和其A-A、B-B剖面示意图。锚 头4的胀壳13为圆柱形面,内表面为锥面;胀壳13上设有不少于两条通长胀缝15,在胀缝 中设有不少于一个连接点16 ;胀壳尾端内孔壁设有不少于两个环状突起40,外表面镂空。 [0024] 图4.显示了上、下垫墩的结构。垫墩14由上下两个部分,下垫墩11的底面为椭 圆形面,上表面为截球面;上垫墩10中央设锚杆体孔,两侧设注浆孔和排气管孔,底部设有 与止浆塞配合的大孔,用螺钉连接止浆塞9。垫墩实体部分镂空,用高强度塑料制成。 [0025] 图5-l、图5-2显示了弹簧压縮式胀开器的结构。由弹簧压縮式胀开器,由胀壳释 放环31、扭力弹簧32、压縮弹簧33、支承环38、定位梢36、引线37组成;压縮弹簧下端置于 支承环上,支承环用螺钉或套装在杆体上,压縮弹簧上端压紧胀壳尾端;胀壳释放环为圆柱 形组合体,其上部外侧设有不少于两个环状突起,与胀壳尾端内孔环状突起配合;中心钻孔 局部有螺纹,与杆体1螺纹配合;扭力弹簧上下各伸出一支,其中一支插入支承环套管的预 留孔中,另一支固定在柱状突起上;定位梢将胀壳释放环定位在胀壳尾端的梢孔中,定位梢 尾端的引线延伸至钻孔外;
[0026] 图6,1.、图6,2.显示了针轮式胀开器的结构。由渐开轮41、定位针杆42、弹簧43、外壳44组成,胀开器5穿入杆体l,通过渐开轮内孔上的突起45与杆体的缺口结合。 [0027] 止浆塞9为圆柱形,上端部分插入上垫墩10下表面的圆孔内,止浆塞上部设有不 少于两个不同直径的圆孔,与上垫墩的预留孔配合,止浆塞的下部为一大的圆孔。 [0028] 本实施例的安装、注浆、张拉程序为:钻孔、清孔,顺序将内承压板、螺帽、胀开器、 锚具、保护罩组合到杆体上,挂上胀壳释放环,拧紧扭力箦、插上定位梢,用螺钉将支承环固 定在杆体上,释放压縮簧,将排气管插入承压板的预留孔中;将组合好的杆体连同排气管徐 徐送入钻孔,到位后,拉动引线,拔出定位梢,扭簧拨转胀壳释放环,使其脱开胀壳尾端瓶口 螺纹,压簧推动胀壳打开;插入空心杆体,顺序戴上外承压板、下垫墩11、穿入止浆塞9和上 垫墩10,戴上螺帽,按位移控制进行初张,使胀壳完全打开,安装即告结束。注入早强水泥 浆,达设计强度后,即可张拉。该实施例适于二类以上软岩,锚杆长度超过4米以上的隧道 或边坡支护。
[0029] 实施例2.单杆预应力支护装置
[0030] 图2显示了该装置的示意图,由一根滚压螺纹筋1、临时用注浆管2、内承压板3、锚 头4、保护罩5、胀开器6、排气管7、外承压板8、止浆塞9、上垫墩10、下垫墩11、螺帽12、塑 料波纹管20组成。它与实施例1不同之处在于:胀开器6采用针轮式结构,胀开器的渐开 轮与杆体,通过榫、槽结合;在杆体外侧设塑料波纹管,其内端与内承压板3紧密结合,外端 与止浆塞9紧密结合,注浆管在压浆后拆除。
[0031] 本实施例的安装与实施例1相似。该实施方案适于二类以下软弱岩土和锚杆较短 的隧道或边坡支护。

Claims (6)

  1. 新型预应力支护装置,其特征在于:由杆体(1)、锚头(4)、内承压板(3)、保护罩(5)、胀开器(6)、排气管(7)、外承压板(8)、止浆塞(9)、上垫墩(10)、下垫墩(11)、螺帽(12)、波纹管(20)构成;杆体(1)有数根,其中至少有一根为有预应力的杆体,两端设螺纹,内端装有锚头(4)、保护罩(5)、胀开器(6)、内承压板(3);锚头(4)由胀壳(13)和倒楔(14)组成。
  2. 2. 根据权利要求1所述预应力支护装置,其特征在于:锚头(4)的胀壳(13)为圆柱形 面,内表面为锥面;胀壳(13)上设有不少于两条通长胀缝(15),在胀缝中设有不少于一个 连接点(16);胀壳尾端内孔壁设有不少于两个环状突起(40),外表面镂空。
  3. 3. 根据权利要求1所述预应力支护装置,其特征在于:倒楔(14)为圆锥体,中间有孔, 有局部螺纹,倒楔外侧设有不少于两条纵向突起(17),倒楔壁镂空,尾端收縮为圆柱形,外 侧局部有螺纹(18)。
  4. 4. 根据权利要求l所述预应力支护装置,其特征在于:垫墩由上垫墩(10)、下垫墩 (11)两部分组成,均为圆柱形,下垫墩的底面为椭圆形面,上表面为截球面(22);上垫墩 (10)中央设锚杆体孔,两侧设注浆孔和排气管孔,底部设有与止浆塞配合的大孔,用螺钉连接止浆塞(9);垫墩实体部分镂空。
  5. 5. 根据权利要求1所述预应力支护装置,其特征在于:胀开器(6)为弹簧压縮式胀开 器或针轮式胀开器;弹簧压縮式胀开器,由胀壳释放环(31)、扭力弹簧(32)、压縮弹簧(33)、支承环(38)、 定位梢(36)、引线(37)组成;压縮弹簧下端置于支承环上,支承环用螺钉或套装在杆体上, 压縮弹簧上端压紧胀壳尾端;胀壳释放环为圆柱形组合体,其上部外侧设有不少于两个环 状突起,与胀壳尾端内孔环状突起配合;中心钻孔局部有螺纹,与杆体(1)螺纹配合;扭力 弹簧上下各伸出一支,其中一支插入支承环套管的预留孔中,另一支固定在柱状突起上;定 位梢将胀壳释放环定位在胀壳尾端的梢孔中,定位梢尾端的引线延伸至钻孔外;针轮式胀开器(6),由渐开轮(41)、定位针杆(42)、弹簧(43)、外壳(44)组成,胀开器 (5)穿入杆体(l),通过渐开轮内孔上的突起(45)与杆体的缺口结合。
  6. 6. 根据权利要求l所述预应力支护装置,其特征在于:止浆塞(9)为圆柱形,上端部分 插入上垫墩(10)下表面的圆孔内,止桨塞上部设有不少于两个不同直径的圆孔,与上垫墩 的预留孔配合,止浆 塞的下部为一大的圆孔。
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