CN208564597U - 一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：包括紧固螺母、半球金属管、球面支撑垫板、塑料管、锚杆体、限位螺母、锚固头塑料套圈和涨壳式锚固头；所述的涨壳式锚固头由涨壳内楔和涨壳外夹片组成，所述的涨壳外夹片为多瓣式，所述的涨壳内楔为中空结构且内设螺纹并通过螺纹与锚杆体连接；所述的锚杆体设有与涨壳内楔所设螺纹相匹配的外螺纹，所述塑料管套设于锚杆体外表面，其于锚杆体之间存在的空腔可以提供浇注料的流通通道，所述球面支撑垫板呈草帽状结构且中心部位设有用于贯穿锚杆体的圆孔并预留有用于排气孔，锚固过程中，中空锚杆体带动涨壳内楔滑动，涨壳外夹片向外涨开与岩壁充分接触，迅速形成锚固力。

Description

一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆

技术领域

本实用新型属于锚杆技术领域，具体地说是涉及一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆。

背景技术

在岩土工程涉及的地下工程、矿山巷道、基坑与边坡工程过程中，为防止地层变形坍塌或失稳而危及安全，对地层进行加固的一种主要的支护技术是采用锚杆。通过设置在地层中的锚杆所具有高强度抗拉能力及通过锚杆与锚杆周围的注浆体与地层之间密实结合等方式将地层加固起来，以提高地层的整体性，起着抗剪，抗拉，抗压等多种力学作用，以控制地层变形，使之达到稳定安全状态。

根据地层环境和对锚杆耐久性要求，锚杆可分为临时支护锚杆和永久支护锚杆；临时支护锚杆使用寿命要求保证施工期的支护安全，一般为24-36个月内；永久支护锚杆使用寿命要求保证工程项目投产后营运期的安全，一般要求在几十年，现在欧美国家对于永久支护型锚杆的使用寿命均为100-120年。因此锚杆在地层中的防腐问题是很重要的。根据目前技术研究成果，钢锚杆在地层中的腐蚀有化学腐蚀、电化学腐蚀、高应力腐蚀和散乱电流腐蚀4种，以电化学腐蚀和散乱电流腐蚀为主。这主要由地层中土的酸碱度和导电性等腐蚀介质通过地下水和空气与锚杆的接触引起。目前国内锚杆防腐技术主要分为隔离和绝缘两个方面。其方法有注浆固结保护、锚杆镀锌层保护、锚杆环氧树脂涂层、套管包裹等。采用上述一种方法时为单重防腐，采用两种为双重防腐，三种及以上为多重防腐。“注浆固结”为目前普遍被采用的单重防腐方式。另外，目前国内还有采用“注浆固结+镀锌涂层”，“注浆固结+环氧涂层”,“注浆固结+套管”等双重防腐方式。根据相关技术规范显示，目前所出现的单重防腐和双重防腐方式难以满足永久支护锚杆，100年以上使用寿命的要求。

现有技术中涉及的大部分粗钢筋锚杆，仅适合于临时支护，或属于单重防腐锚杆，如：

⑴粗钢筋砂浆锚杆：浆体饱满度难以保证，且因插入钢筋时存在偏离现象，钢筋保护层厚度不易均匀，锚固力不大，故钢筋锈蚀而破坏；同时因不能实施预应力，注浆体随钢筋变形而开裂，使水汽直接侵入钢筋，影响使用寿命；不适用于破碎地层；因锚杆支护力是在砂浆缓慢结硬后形成的，故不适用于需迅速形成支护力的场合。难以用于永久支护。

⑵早强水泥卷锚杆和树脂药卷锚固全粘结实心锚杆：虽是对普通砂浆实心锚杆进行了改进，可适用地层范围扩大，并能迅速形成支护力，但锚固浆体饱满度及钢筋保护层厚度因构造方面问题依然难以保证，影响锚杆体的可靠性。也难以用于永久支护。

⑶水胀式锚杆和管缝式锚杆：利用锚杆体与孔壁面摩擦形成支护力。属于非注浆锚杆，一般仅适用于临时支护和良好岩层中。

⑷涨壳式锚杆：利用锚固头的涨壳力形成点锚固，为非粘结型锚固产生的锚力。由于涨壳力通过涨壳与孔壁摩擦形成，故仅适用于较好的岩层中。

⑸中空自钻式锚杆：如中国专利（ZL95202848.4）所示技术方案，通过中空杆体做钻杆加钻头实现钻杆和锚杆合一，钻进后再注浆。该技术方案侧重于极软弱与破碎岩层的注浆支护，但其缺点是注浆体锚固时间过长，因工艺原因不能迅速形成锚固力，故不适用需快速支护的地层。

综上所述，上述锚杆类型均存在各自的缺点，且仅适用于某种场合。不论锚杆的支护理论如何，从支护特性对锚杆提出的理想要求为：⑴安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形；⑵能通过可靠的注浆使锚杆具永久支护力和耐久性（锚杆寿命100年）；⑶能通过预应力使锚杆注浆体处于零应力或注浆体不出现开裂保证锚杆在长期工作下不锈蚀；⑷施工工艺简单。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其意在解决现有技术中存在的诸多不足。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是这样实现的：

一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：包括紧固螺母、半球金属管、球面支撑垫板、塑料管、锚杆体、限位螺母、锚固头塑料套圈和涨壳式锚固头；所述的涨壳式锚固头由涨壳内楔和涨壳外夹片组成，所述的涨壳外夹片为多瓣式，所述的涨壳内楔为中空结构且内设螺纹并通过螺纹与锚杆体连接；所述的锚杆体设有与涨壳内楔所设螺纹相匹配的外螺纹，所述塑料管套设于锚杆体外表面，其于锚杆体之间存在的空腔可以提供浇注料的流通通道，所述球面支撑垫板呈草帽状结构且中心部位设有用于贯穿锚杆体的圆孔并预留有用于排气孔，所述半球金属管中心预留有用于贯穿锚杆体的圆孔，同时其半球部开设有注浆孔，半球金属管与塑料管相连通，所述紧固螺母通过螺纹连接于锚杆体另一端，限位螺母位于紧固螺母的相对侧，二者相互压紧半球金属管。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述塑料管表面具有多个凸起，既可以实现锚杆对中，同时在浇注料凝固后其可以与浇注料具有很强的接触面积，增加其结合力。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述半球金属管由半球部和金属管组成，二者为焊接，金属管用于压接塑料管，半球管用于与球面支撑垫板配合调整锚杆的角度。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述锚杆体为带肋钢筋。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述锚杆体表面具有至少三层结合防腐保护层，其中底层为热浸镀锌层，中层为磷化涂层，面层为热固性粉末涂层。既增强了锚杆的防腐效果，又创造性的解决了热浸镀锌与热固性粉末涂层之间结合力差的问题。极大的增强了锚杆的耐久性，简化了施工工艺，为永久支护锚杆提供了一种新型的优异的防腐模式。热固性粉末涂层可以是环氧粉末涂层、聚酯粉末涂层或者聚氨酯粉末涂层等。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述涨壳内楔通过內楔夹条与涨壳外夹片进行夹持固定。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述內楔夹条为凵形，其夹持涨壳内楔后两纵边固连于涨壳外夹片。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述内楔夹条两纵边的端部均具有向外的折边，两折边用于卡紧在钻孔内壁，在旋动紧固螺母的时候起到防止涨壳式锚固头一同转动的作用。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：⑴锚杆体热固性粉末涂层、锌锰磷化涂层和热浸镀锌层的结合运用，极大增强锚杆耐腐蚀性能，提高了锚杆永久支护的可靠性。⑵通过涨壳式锚固头和岩壁形成涨压力，安装锚杆后可以迅速形成支护力，控制岩体变形。⑶锚杆安装完成后能施加预应力，使锚杆注浆固结体处于零应力状态，从而保证固结体不出现开裂现象，保护锚杆体在长期工作下不受地层介质的侵蚀，提高锚杆的使用寿命。⑷热固性粉末涂层+锌锰磷化+热浸镀锌三层防腐层结合保护以及锚杆体中空注浆技术的应用简化了锚杆结构，优化了施工工艺。同时，锚杆能360℃任意方向安装及注浆，降低了施工难度，提高了施工效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是锚杆体结构示意图；

图3是半球金属管结构示意图；

图4是半球金属管与塑料管装配结构示意图；

图5是球面支撑垫板结构示意图；

图6是涨壳式锚固头结构示意图；

图7是涨壳外夹片结构示意图；

图8是涨壳外夹片分布结构示意图；

图9是锚固头塑料套圈；

图10是內楔夹条夹持涨壳内楔结构示意图；

图11是涨壳内楔结构示意图；

图12是內楔夹条结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，

一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，包括紧固螺母10、半球金属管20、球面支撑垫板30、塑料管40、锚杆体50、限位螺母60、锚固头塑料套圈70和涨壳式锚固头80；

所述的涨壳式锚固头80由涨壳内楔90和涨壳外夹片81组成，所述涨壳内楔90通过內楔夹条100与涨壳外夹片81进行夹持固定，所述的涨壳内楔90具有中空结构的楔形本体91且内设螺纹92，并通过螺纹与锚杆体第二端53连接；所述的锚杆体50设有与涨壳内楔90所设螺纹相匹配的外螺纹，所述塑料管40为中空结构，其套设于锚杆体50外表面，所述球面支撑垫板30具有呈草帽状结构的垫板本体31且垫板本体31中心部位设有用于贯穿锚杆体50的第一圆孔33，所述半球金属管20中心预留有用于贯穿锚杆体50的第二圆孔24，所述紧固螺母10通过螺纹连接于锚杆体第一端52，限位螺母60位于紧固螺母10的相对侧，二者相互压紧半球金属管20。

本实施例中，优选所述的涨壳外夹片81为四瓣式且其表面具有倒齿82；球面支撑垫板30预留有用于排气孔32；所述塑料管40表面均布有凸起42。

进一步的，所述半球金属管20由半球部21和金属管22组成，且其为中空结构，其半球部21开设有注浆孔23，塑料管40一端插入金属管22内进行压接，使半球金属管20的中空内腔与塑料管40相连通，这样注浆孔23就可以与塑料管40和锚杆体50之间的形成的空腔连通，形成一个注浆料流通的通路，这样注浆料就可以从注浆孔23进入到岩石上预先开设的锚杆孔内进行填充。

所述锚杆体本体51为带肋钢筋，带肋钢筋具有较高的抗拉强度同时其成本也较低，易于加工。

所述锚杆体50表面具有至少三层结合防腐保护层，其中底层为热浸镀锌层，中层为磷化涂层，面层为热固性粉末涂层。

所述內楔夹条100为凵形，其夹持涨壳内楔90后两纵边采用铆钉铆接于涨壳外夹片81。

所述内楔夹条100两纵边的端部均具有向外的折边101，所述两折边101的最远端的距离稍大于钻孔的内径，且两折边向锚杆插入钻孔的方向相反向倾斜。

作为优选的，锚固头塑料套圈70尺寸比钻孔稍大，其在锚杆插入前自然脱落；锚固头塑料套圈70在涨壳式锚固头80进入钻孔之前，限制涨壳外夹片81的张开，使其容易进入到钻孔内。

安装过程中，锚杆体50带动涨壳内楔90运动，涨壳外夹片81涨开，与锚杆孔壁紧密接触，促使锚杆迅速形成支护锚固力；然后通过注浆孔23以及塑料管40和锚杆体50之间的形成的空腔，根据需要进行注浆；球面支撑垫板30与半球金属管20为球面接触，在锚杆轴线与岩面非垂直安装情况下，通过调整，使球面支撑垫板30能与岩面紧密贴合。

具体安装过程进行说明如下：

⑴首先根据锚杆的尺寸在岩壁上钻孔并清扫钻孔。

⑵现场将涨壳式锚固头80与锚杆体50连接好，并以涨壳式锚固头80在前的方式插入钻孔内，将锚杆送到预定位置。

⑶在锚杆体50相对涨壳式锚固头80的另一端依次安装上球面支撑垫板30、旋入限位螺母60、套设半球金属管20与塑料管40的装配体，最后安装紧固螺母10，并用扳手拧紧同时保证球面支撑垫板30与岩壁紧密贴合。

⑷如需对锚杆进行预应力时，可直接使用扭力扳手旋紧紧固螺母10对中空锚杆体50进行张拉预应力，使涨壳式锚固头80内的涨壳外夹片81进一步撑开，直到达到设计预应力要求。

⑸完成上述步骤后，用注浆泵将浆液通过注浆孔23注入，浆液通过注浆孔23以及塑料管40和锚杆体50之间的形成的空腔到达钻孔底部，然后逐渐充满整个钻孔及岩壁缝隙，在这过程中，气体从球面支撑垫板3上的排气孔32排出。当浆液从排气孔32溢出，说明注浆完成，注浆泵停止工作，注浆结束。

经过上述步骤，锚杆安装完成。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：包括紧固螺母(10)、半球金属管(20)、球面支撑垫板(30)、塑料管(40)、锚杆体(50)、限位螺母(60)、锚固头塑料套圈(70)和涨壳式锚固头(80)；所述的涨壳式锚固头(80)由涨壳内楔(90)和涨壳外夹片(81)组成，所述的涨壳外夹片(81)为多瓣式，所述的涨壳内楔(90)为中空结构且内设螺纹并通过螺纹与锚杆体(50)连接；所述的锚杆体(50)设有与涨壳内楔(90)所设螺纹相匹配的外螺纹，所述塑料管(40)套设于锚杆体(50)外表面，所述球面支撑垫板(30)呈草帽状结构且中心部位设有用于贯穿锚杆体(50)的圆孔并预留有用于排气孔(32)，所述半球金属管(20)中心预留有用于贯穿锚杆体(50)的圆孔，同时其半球部开设有注浆孔(23)，半球金属管(20)与塑料管(40)相连通，所述紧固螺母(10)通过螺纹连接于锚杆体(50)另一端，限位螺母(60)位于紧固螺母(10)的相对侧，二者相互压紧半球金属管(20)。

2.根据权利要求1所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述塑料管(40)表面具有多个凸起(42)。

3.根据权利要求1所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述半球金属管(20)由半球部(21)和金属管(22)组成。

4.根据权利要求1所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述锚杆体(50)为带肋钢筋。

5.根据权利要求1所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述锚杆体(50)表面具有至少三层结合防腐保护层，其中底层为热浸镀锌层，中层为磷化涂层，面层为热固性粉末涂层。

6.根据权利要求1所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述涨壳内楔(90)通过内楔夹条(100)与涨壳外夹片(81)进行夹持固定。

7.根据权利要求6所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述内楔夹条(100)为凵形，其夹持涨壳内楔(90)后两纵边固连于涨壳外夹片(81)。

8.根据权利要求7所述的一种多重防腐型涨壳式预应力组合注浆锚杆，其特征在于：所述内楔夹条(100)两纵边的端部均具有向外的折边(101)。