CN203769658U - 边坡齿状锚索扩孔头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种边坡齿状锚索扩孔头，包括两端分别设有连接件与扩孔器的液压油缸；扩孔器包括筒形的机架，机架外设有多块可沿垂直于机架轴线的方向往复移动的撑土板；机架侧壁上设有多排安装孔，每排安装孔均由与撑土板数量相同的滑块孔组成，每个滑块孔内设有一块滑块，滑块一端位于机架内，滑块另一端伸出机架与一块撑土板相连；机架内设有与液压油缸相连的驱动轴，驱动轴上安装有与安装孔排数相同的动力锥，一个动力锥与一个安装孔中的所有滑块相连，液压油缸通过动力锥驱动与滑块沿垂直于机架轴线的方向往复移动。该扩孔头直接挤压土层扩孔，避免了扩孔叶片卡住及切削土排出的问题，实现扩孔长度范围内的变径需求，并实现齿形孔。

Description

边坡齿状锚索扩孔头

技术领域

本实用新型属于岩土工程机械制造领域，涉及一种应用于边坡防治、滑坡治理的边坡锚索扩孔头，特别涉及一种边坡齿状锚索扩孔头，该扩孔头是实现“边坡齿状锚索”的必要设备。 

背景技术

边坡松弛、滑坡等地质灾害的防治和治理中，锚固技术是重要的治理技术之一，尤其扩孔锚索（杆）能够提供足够的锚固力以抵抗边坡的变形与滑坡的滑动。使用扩孔锚索（杆）时，其外端固定于坡面外锚结构物上，另一端锚固在边坡松弛范围以外和滑动滑床稳定岩土体中，因而当边坡变形和滑坡滑动时可将下滑力通过外锚结构物和锚索（杆）传递至稳定岩土体中，从而达到治理边坡和滑坡病害的作用。使用扩孔锚索时，必须通过扩孔设备在边坡的岩体或土体中形成一定直接的锚索孔。

该边坡锚索扩孔头属于机械扩孔设备，机械扩孔设备按其原理可以分为离心式扩孔头、压水张开式扩孔头、压张式扩孔头、弹簧张开式扩孔头。

离心力扩孔头是机械扩孔中出现比较早的，依靠离心力向外张开扩孔叶片切削土体，实现扩孔。离心力扩孔头操作比较简单。但在钻进过程中遇到硬土层可能会自动收缩，扩孔效果难以保证，使得孔径扩大程度难以把握，一般不适合于硬土层扩孔。较有代表性的设备是台湾学者卢锡焕实用新型的保壮PCBA扩孔钻头，该扩孔钻头与钢绞线连接，钻头作为锚索的一部分，注浆凝结之后永存于土层，所以只能一次性使用，不能回收，成本较高。

压水张开式扩孔头采用置于钢套管内并可前后移动的活塞，活塞与扩孔叶片连接，通过循环水加压，能够使活塞向前移动将扩孔叶片张开，实现扩孔。压水张开式扩孔头的缺点：1）不能应用于干成孔施工，如边坡支护；2）扩孔叶片张开之前，循环水不能从钻头中喷出，否则无法保证扩孔叶片张开，因此，不宜应用于坚硬土层。

压张式扩孔头的技术应用特点与离心式扩孔头相似。扩孔原理与扩底桩的扩孔原理相似，即扩孔器端部设置一圆形钢板与扩孔叶片铰接，圆形钢板在扩孔器扩孔过程中只原地旋转，支承于孔底岩土层，通过钻杆与圆形钢板对扩孔器施加相对的压力迫使扩孔叶片向外扩张，达到扩孔的目的。压张式扩头的缺点是扩孔端较短，在较软的岩土层中圆形钢板的支撑并不稳定。

弹簧张开式扩孔头内安装有根据地层情况调整好扩张力的弹簧，旋转钻头扩孔时，扩孔叶片依靠离心力展开，然后通过弹簧对张开的扩孔叶片施加很大的压力，以确保扩孔。虽然，施加的弹簧力改变了仅靠离心力进行扩孔时的效果不稳定。钻头在结构上可以实现，但一旦扩孔叶片打开，往前钻进时无论遇到任何地层，叶片都不会自动收缩。但是，弹簧力的控制又存在这不确定性，在扩孔效果上便大打折扣。

上述四种机械扩孔头，都是通过扩孔叶片张开切削土层来实现扩孔。切削过程中，除了孔径扩大程度难以把握外，扩孔叶片容易被土层卡住，影响操作的连续性，同时，切削下来的土如何顺利的排出也是一个难题。

中国建筑研究总院有限公司和中国京冶工程技术有限公司共同研发的“承压型囊式扩体锚固新技术”采用压力注浆挤压周壁土体，注浆压力可以提高至2MPa，使软质土体挤压而孔径扩大，孔壁土体受挤压密实而强度提高，但是孔壁光滑，施工较复杂。同时，由于囊式扩体的设备限制，在整个锚固段范围内，扩孔的直径是一定的，不能满足变径要求。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种满足变径要求、能把握孔径扩大程度、扩孔孔壁有齿状齿坑的边坡齿状锚索扩孔头。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种边坡齿状锚索扩孔头，包括液压油缸，液压油缸一端设有连接件，液压油缸另一端与扩孔器的一端相连接； 

所述扩孔器包括筒形的机架，机架外设有多块撑土板，机架的一端与液压油缸相连接；沿机架的轴线方向、机架侧壁上依次设有多排安装孔，每排安装孔均由数量与撑土板数量相同的滑块孔组成，每个滑块孔内均设有一块滑块，滑块的一端位于机架内，滑块的另一端伸出机架外，与一块撑土板相连接；机架内设有驱动轴，驱动轴的一端与液压油缸相连接；驱动轴上安装有数量与安装孔数量相同的动力锥，一个动力锥与一个安装孔中的所有滑块相连接，液压油缸通过动力锥驱动与该动力锥相连接的所有滑块沿垂直于机架轴线的方向往复移动。

本实用新型扩孔头属于机械扩孔头，类似于压张式扩孔头。在设备和使用性方面较传统压张式扩孔头有较大提高：1）使用液压油循环液压，增强了动力来源。2）直接挤压土层扩孔，无需切削，避免了切削土卡住扩孔叶片以及切削土的排出问题。3）可以实现扩孔长度范围内的变径需求。4）挤压土体的撑土板上焊接有一定数量的齿状凸齿，注浆之后形成的齿状锚固段锚索更能大幅度提高锚索与土体之间的锚固力；同时，被挤压的土层强度增大，又进一步提高了后期注浆凝结的锚固段的锚固力。具有整体结构简单、体积小、更换方便、移动灵活等优点。

附图说明

图1是本实用新型扩孔头的外形结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图中：1.连接件，2.液压油缸，3.连接法兰，4.扩孔器，5.导向锥头，6.凸齿，7.机架，8.撑土板，9.滑块，10.动力锥，11.驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型扩孔头，包括液压油缸2，液压油缸2一端设有连接件1，另一端通过法兰3与扩孔器4的一端相连接，扩孔器4另一端设有可沿液压油缸2轴线往复移动的导向锥头5。

扩孔器4包括筒形的机架7，机架7外包裹有一个筒形结构，该筒形结构由多块撑土板8构成，每块撑土板8均可沿垂直于机架7轴线的方向往复移动，每块撑土板8外壁上均设有多个凸起的凸齿6；机架7的一端与法兰3相连接，另一端为自由端，机架7侧壁上、沿机架7的轴线方向依次设有多排安装孔，每排安装孔均由数量与撑土板8数量相同的滑块孔组成，所有滑块孔均布于机架7侧壁上，每个滑块孔内均设有一块滑块9，滑块9的一端位于机架7内，滑块9的另一端伸出机架7外，与一块撑土板8相连接；同一安装孔的所有滑块孔中的所有滑块9位于机架7内的一端形成圆台孔，该圆台孔中直径较大的一端朝向液压油缸2；机架7内、与机架7同轴设有驱动轴11，驱动轴11的一端与液压油缸2的活塞杆相连接，驱动轴11的另一端穿过机架7从机架7的另一端伸出，与导向锥头5相连接；驱动轴11上安装有数量与安装孔排数相同的动力锥10，动力锥10为圆台体，动力锥10直径较大的一端朝向液压油缸2，直径较小的一端位于圆台孔内，一个动力锥10与和该动力锥10相对应的所有滑块9相连接。

撑土板8也称为挡土板。

撑土板8、滑块9、动力锥10、驱动轴11和凸齿6采用硬质合金制成。

使用本实用新型扩孔头时，通过连接件1将该扩孔头连接在外界机械设备的钻杆上，将液压油缸2与液压站连通。然后，将该扩孔头缓慢伸入预先钻好的锚孔内。当扩孔头到达需要变径部位时，通过控制阀使液压油进入液压油缸2，推动液压油缸2的活塞杆动作，并推动驱动轴11向远离液压油缸2的方向移动，驱动轴11带动动力锥10和导向锥头5同向缓缓运行。动力锥10运行时，推动与其相连接的滑块9向远离驱动轴11轴线的方向运行，滑块9推动撑土板8向外撑开，挤压土体，使土体被挤压一定的深度。挤压到达预先设定的深度时，调节控制阀，使液压油缸2内的液压油流回液压站，液压油缸2的活塞杆回缩，带动驱动轴11朝向液压油缸2的方向运行，驱动轴11带动动力锥10同向运行，动力锥10拉动滑块9向机架7内回缩，撑土板8收拢至原始状态，扩孔头能够进入下一个工作程序。扩孔过程中导向锥头5作为扩孔的导向构件。

另一方面，在撑土板8的外壁上焊接有一定形状、一定间距、一定大小、排布均匀的凸齿6，可看作齿状。凸齿6的作用是在撑土板8撑开挤压土体时，随撑土板8一并挤压土体，这样可在孔壁上形成齿坑。在具有齿坑的孔内注浆形成锚固段，该锚固段不仅改变了传统光滑锚固段仅仅依靠摩擦力来提供承载力的单一性，使锚固段的锚固力大大提高。

根据具体扩孔要求，更换不同尺寸的扩孔头，可实现不同数值的最大工作直径。例如，撑土板8的最大撑开直径为Ф=140mm，如果预成孔的直径为Ф=110mm，扩孔完毕，直径方向增大30mm，达到了扩孔目的。本实用新型扩孔头可以根据土质硬度设定不同的压力，最高工作压力为31.5MPa。 

Claims (4)

1.一种边坡齿状锚索扩孔头，其特征在于，包括液压油缸（2），液压油缸（2）一端设有连接件（1），液压油缸（2）另一端与扩孔器（4）的一端相连接； 

所述扩孔器（4）包括筒形的机架（7），机架（7）外设有多块撑土板（8），机架（7）的一端与液压油缸（2）相连接；沿机架（7）的轴线方向、机架（7）侧壁上依次设有多排安装孔，每排安装孔均由数量与撑土板（8）数量相同的滑块孔组成，每个滑块孔内均设有一块滑块（9），滑块（9）的一端位于机架（7）内，滑块（9）的另一端伸出机架（7）外，与一块撑土板（8）相连接；机架（7）内设有驱动轴（11），驱动轴（11）的一端与液压油缸（2）相连接；驱动轴（11）上安装有数量与安装孔数量相同的动力锥（10），一个动力锥（10）与一个安装孔中的所有滑块（9）相连接，液压油缸（2）通过动力锥（10）驱动与该动力锥（10）相连接的所有滑块（9）沿垂直于机架（7）轴线的方向往复移动。

2.根据权利要求1所述边坡齿状锚索扩孔头，其特征在于，所述同一安装孔中的所有滑块（9）位于机架（7）内的一端形成圆台孔，该圆台孔中直径较大的一端朝向液压油缸（2）；所述动力锥（10）为圆台体，动力锥（10）直径较大的一端朝向液压油缸（2），一个动力锥（10）直径较小的一端位于与该动力锥（10）相对应的一个安装孔中的所有滑块（9）形成的圆台孔内。

3.根据权利要求1所述边坡齿状锚索扩孔头，其特征在于，所述驱动轴（11）的另一端穿过机架（7）与导向锥头（5）相连接，导向锥头（5）位于扩孔器（4）远离液压油缸（2）的一端。

4.根据权利要求1所述边坡齿状锚索扩孔头，其特征在于，沿撑土板（8）的长度方向、撑土板（8）外壁上设有多个凸齿（6）。