CN208870620U - 一种恒压锚头及锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锚杆锚头技术领域，具体提供了一种恒压锚头及锚杆，包括恒压锚头和锚杆，恒压锚头包括液压缸体、活塞、底板及至少两个活塞连杆，锚杆插入岩土体，液压缸体套在锚杆上，往液压缸体内注入液压油，通过恒压阀控制液压油的压力。锚头安装完成后，岩土体变形推动活塞连杆，进而带动活塞迫使液压油从恒压阀流出，当连杆的位移达到预设限制时，需要重新安装锚头，重复上述步骤直至岩土体变形基本结束。该恒压锚杆锚头使用方便，安装要求低，造价低，方便携带且能重复使用，具有广阔的使用前景。

Description

一种恒压锚头及锚杆

技术领域

本实用新型属于锚杆锚头技术领域，具体涉及一种恒压锚头及锚杆。

背景技术

随着我国公路及铁路建设的飞速发展，越来越多的隧道将穿越应力高、岩体软弱的地层。这类隧道在建设过程中经常面临围岩塑性区范围较大、支护难度大和施工难度大等问题。在高地应力条件下，大量监测数据及数值分析结果表明仅仅增大支护强度对塑性区范围改变较小，长锚杆技术能够有效地控制围岩塑性区的发展，逐渐被推广使用。

在钻凿岩孔，然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢筋，当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中，借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形，防止其滑动和坍塌，这种插入岩孔，锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆”。由于普通锚杆或锚索支护不能适应高地应力软岩隧道的大变形要求，让压锚杆技术应运而生，目前应用于高地应力软岩大变形隧道的让压锚杆主要分为锚头让压和杆体让压两类，分述如下：

常规锚头让压锚杆是在锚头增设让压管来实现让压功能，基本上能与隧道围岩的大变形相适应，但随着让压管变形，锚杆锚固力也呈非线性变化，且让压管变形量较小，不可重复利用，当隧道围岩变形较大时，需要通过多次更换让压管来防止锚杆被拉断，由于锚杆处于高应力受拉状态，更换让压管本身较为困难。

杆体让压锚杆主要有蒂森型、杆体弯曲波浪型及恒阻大变形锚杆等三种：蒂森型锚杆的两端为普通碳素钢中间焊接一段可拉伸的奥氏体钢，锚杆的极限拉伸量可达517mm，最大工作阻力为200kN；杆体弯曲可伸长锚杆是用普通碳素钢做成波浪形，当杆体所受拉应力达到一定值后则波浪形段杆体开始拉直，从而为锚杆提供一定的工作阻力和一定的伸长量；恒阻大变形锚杆主要是通过套筒将多段杆体连接在一起，并在套筒内部设置弹簧实现让压功能。杆体让压锚杆的共同缺点是，随着杆体变形锚固力非线性变化，极限拉升量是有限值，造价昂贵，安装要求高，不可重复利用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中高地应力软岩大变形隧道施工难的问题。

为此，本实用新型提供了一种恒压锚头，包括液压缸体、活塞、底板及至少两个活塞连杆，所述液压缸体一端与所述底板的一端连接，所述底板上设有供锚杆贯穿的通孔，所述液压缸体内设有腔室，所述活塞位于所述腔室内，所述活塞连杆的连接端与所述活塞连接，所述活塞连杆的抵接端伸出所述液压缸体的另一端，多个所述活塞连杆沿所述底板上的通孔的中心线对称均布在所述液压缸体内。

优选地，所述腔室上设有进液管及恒压孔，所述恒压孔上设有恒压阀。

优选地，所述液压缸体包括多个腔室，所述液压缸体内设有与各所述腔室一一对应的活塞连杆，各所述腔室沿所述底板上的通孔的中心线对称均布在所述液压缸体内。

优选地，所述液压缸体上设有进液管及恒压孔，所述恒压孔上设有恒压阀，各所述腔室均与所述进液管及所述恒压孔连通。

优选地，各所述腔室上分别一一对应设有进液管，各所述进液管分别一一对应设有恒压孔，各所述恒压孔上分别一一对应设有恒压阀。

优选地，所述液压缸体的个数至少为两个，各所述液压缸体内分别设有一一对应的腔室，各所述腔室设有分别一一对应设有活塞，各所述活塞分别一一对应连接有活塞连杆，各所述液压缸体沿所述底板上的通孔的中心线均匀分布在四周。

优选地，所述活塞连杆上设有刻度线。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种恒压锚头及锚杆，包括恒压锚头和锚杆，恒压锚头包括液压缸体、活塞、底板及至少两个活塞连杆，锚杆插入岩土体，液压缸体套在锚杆上，液压缸体一端抵住底板一端，活塞连杆从液压缸体伸出抵靠在岩土体表面，且活塞连杆对称均布在锚杆周围，锚杆连接螺母，螺母一端抵住底板的另一端，通过在液压缸体内压入液压油，使得活塞连杆顶住岩土体表面，这样活塞连杆与锚杆形成一对应力施加在岩土体上，通过恒压阀控制液压油的压力，一段时间后岩土体变会发生变形从而推动活塞连杆，进而带动活塞迫使液压油从恒压阀流出，当连杆的位移达到预设限制时，需要重新安装锚头，重复上述步骤直至岩土体变形基本结束。该恒压锚杆锚头使用方便，安装要求低，造价低，方便携带且能重复使用，具有广阔的使用前景。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型恒压锚头及锚杆的剖面结构示意图；

图2是本实用新型恒压锚头及锚杆的A-A截面示意图。

附图标记说明：锚杆1，螺母2，螺母垫板3，底板4，进液管5，阀门6，恒压阀7，液压缸体8，活塞9，活塞连杆10，垫环11。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1：

本实用新型提供了一种恒压锚头，包括液压缸体8、活塞9、底板4及至少两个活塞连杆10，所述液压缸体8一端与所述底板4的一端连接，所述底板4上设有供锚杆1贯穿的通孔，所述液压缸体8内设有腔室，所述活塞9位于所述腔室内，所述活塞连杆10的连接端与所述活塞9连接，所述活塞连杆10的抵接端伸出所述液压缸体8的另一端，多个所述活塞连杆10沿所述底板4上的通孔的中心线对称均布在所述液压缸体8内。如图1 所示，该恒压锚头及锚杆主要应用在高地应力软岩大变形隧道施工上，由此结构可知，在使用该恒压锚头及锚杆之前各个零部件是分散的，方便运输转移，节省空间，使用时，先施工锚杆1，将锚杆1插入岩土体内，锚杆 1施工完成后将岩土体表面用高标号水泥砂浆整平(目的是让锚头垂直于坡面)，液压缸体8中间是贯通的，呈圆环状，将液压缸体8穿套在锚杆1上，然后套上底板4，最后拧上螺母2，液压缸体8内设有腔室，腔室上设有进液管5和出液口，出液口上设有恒压阀7，液压油从进液口进入腔室，通过恒压阀7控制腔室内的压力，活塞连杆10在活塞9的压力带动下抵靠在被锚固的岩土体表面，以此形成锚固过程。其中底板4可以与液压缸体8一体造型，也可以是两个单独的零部件。具体使用过程中，恒压锚头与锚杆1 配合使用，锚杆1穿过液压缸体8插入岩土体内，锚杆1外露部分加工成螺纹状，将液压组件套在锚杆1上，液压组件包括液压缸体8、活塞9及活塞连杆10，液压缸体8抵靠在底板4的一端，然后在锚杆1上拧上螺母2，这样螺母2的一端便可抵靠在底板4的另一端，正反转螺母2便可带动底板4沿着锚杆1来回移动，以此调节液压缸体8相对被锚固岩土体表面的距离，然后加入液压油，活塞9带动活塞连杆10便可抵压在被锚杆1锚固的岩土体，通过恒压阀7来控制液压缸体8的压力，使得活塞连杆10以预设的压力抵靠在被锚固岩土体上，将液压缸体8调整至合适位置，即活塞连杆10的初始刻度值位置，从进液管5注入液压油，排出液压腔内的空气，空气排出后安装恒压阀7，从进液阀加压时，压力推动活塞连杆10压紧坡面，压力达到恒压阀7限制时，锚头安装结束。当岩土体发生变形时(主要指隧道围岩的变形)，坡面推动活塞连杆10及活塞9位移，使得液压缸体8内压力增大，迫使液压油从恒压阀7流出，液压油流出的同时，连杆发生位移，当连杆的位移达到限制后，需要重新安装锚头。在一个具体的实施场景中，活塞连杆10的抵接端设有垫环11，垫环11表面积比较大，有一个较大的平面，该平面抵靠在被锚固的岩土体表面，方便受力，提高了活塞连杆10的稳定性。

其中，液压缸体8上设有进液管5和恒压孔，进液管5上设有阀门6，恒压孔上设有恒压阀7，常见的恒压阀7如安全阀、溢流阀、减压阀、顺序阀或压力控制阀，属于现有技术。使用时，转动液压缸体8，使得与恒压孔位于最高位置，打开进液管5的阀门6，压入液压油，当液压油充满液压缸体时，即液压油可以从恒压孔处溢出时，拧紧恒压阀7，然后继续注入液压油，推动液压缸体，拉紧锚杆1，直至恒压阀7中排出的液压油不含气泡时为止，液压油可以用液体袋回收。此时液压油的压力通过活塞9传递到活塞连杆10，最后施加到岩土体表面，使锚杆产生需要的锚固力，限制岩土体变形。

优选地方案，所述活塞连杆10上设有刻度线。由此结构可知，恒压锚杆锚头为液压结构；所述液压缸体8的一端与所述螺母2之间设有螺母垫板3，所述锚杆1穿过所述螺母垫板3。锚杆1外露部分加工成螺纹状，通过螺母2及螺母垫板3与底板4的底部接触；通过活塞连杆10及其垫环11 与被锚固的岩土体接触；安装锚头时，使活塞连杆10相对于底板4处于零刻度位置；打开阀门6后，由进液管5向液压缸体8内注入液压油，当液压油充满液压缸体8后，安装恒压阀7，安装时确保恒压阀在最上面，继续向液压缸体8内注入液压油，推动液压缸体8发生位移，拉紧锚杆1；当液压缸体8内压力超过恒压阀7的允许压力后，少许残留气体及液压油从恒压阀7的减压孔中流出，该液压油可以回收后循环使用；当从恒压阀7的减压孔中流出的液压油不含气泡后，关闭阀门6，加压流程结束，观察活塞连杆10的刻度，记录此时活塞连杆10在底板4位置的刻度值为负值，该数值为初始刻度值。被加固岩土体发生持续变形时，通过活塞连杆10及其垫环11推动活塞9发生位移，活塞9位移时，液压缸体8内压力增大，一旦超过恒压阀7允许值，液压油从恒压阀7的减压孔中流出，直至活塞9 接近达到最大允许位移值，即活塞连杆10相对底板4接近达到最大刻度值，记录此时的刻度值为正值，该刻度值与初始刻度值的差值就是岩土体发生的变形位移值。

活塞连杆10接近达到最大刻度值、完成量测后，打开阀门6减压，拧下恒压阀7，调整螺母2及液压缸体4位置，使得活塞连杆10回到零刻度，重新由进液管5向液压缸体8内注入液压油，开始新一轮量测。只要外露锚杆1有足够的长度，可以通过多次调整恒压锚杆锚头的位置来适应岩土体的变形，也就是说恒压锚杆锚头对岩土体的位移是没有限制的。多次量测得到的位移值总和就是岩土体的总位移值。

当岩土体的变形稳定后，直接用螺母2及螺母垫板3将锚杆1固定在岩土体表面，可以通过在垫环下预置螺母垫板、活塞垫环的中间预置螺母来施加预应力，然后拆除恒压锚杆锚头；当岩土体尚有少量残余变形时，也可以拆除恒压锚杆锚头后，换用简单让压环锚头，此时的残余变形量很小，让压环能够满足岩土体的变形要求。

优选地，所述底板4的另一端与所述螺母2之间设有螺母垫板3，所述锚杆1穿过所述螺母垫板3。螺母垫板3起到缓冲的作用，一方面可以保护垫板4免受螺母2的摩擦，另一方面增大了与垫板4之间的接触面积，受力更均匀。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同点在于所述液压缸体8包括多个腔室，所述液压缸体8内设有与各所述腔室一一对应的活塞连杆10，各所述腔室沿所述底板4上的通孔的中心线对称均布在所述液压缸体8内。

优选地方案，所述液压缸体8上设有进液管5及恒压孔，所述恒压孔上设有恒压阀7，各所述腔室均与所述进液管5及所述恒压孔连通。由此结构可知，多个腔室共用一个进液管5，通过进液管5注入液压油到每个腔室内，多个腔室共用一个恒压阀7，这样保证每个腔室的压力相等，从而保证每个活塞连杆10作用在被锚固岩土体表面的压力也对等，维持了整个恒压锚头及锚杆的自稳定。

优选地方案，各所述腔室上分别一一对应设有进液管5，各所述进液管 5分别一一对应设有恒压孔，各所述恒压孔上分别一一对应设有恒压阀7。由此可知，每个腔室对应一个进液管5和恒压阀7，方便单独对不同的腔室施压，当在具体施工现场，锚杆1插入岩土体后，可能锚杆1周边的岩土体的体质不一样，这样活塞连杆10作用在被锚固的岩土体表面时，不同部位所能承受的对应的活塞连杆10的压力不同，通过分别控制每个腔室的压力来控制活塞连杆10施加在岩土体表面的压力，最终均匀的把被锚固岩土体破碎，避免出现某一岩土体局部破碎，而另一局部还没发生变形。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同点在于所述液压缸体8的个数至少为两个，各所述液压缸体8内分别设有一一对应的腔室，各所述腔室设有分别一一对应设有活塞9，各所述活塞9分别一一对应连接有活塞连杆10，各所述液压缸体8沿所述底板4上的通孔的中心线均匀分布在四周。由此可知，液压缸体8之间相对独立，彼此独立工作相互不影响，这样可以方便拆装运输，也方便维修更换。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种恒压锚头及锚杆，包括恒压锚头和锚杆，恒压锚头包括液压缸体、活塞、底板及至少两个活塞连杆，锚杆插入岩土体，液压缸体套在锚杆上，液压缸体一端抵住底板一端，活塞连杆从液压缸体伸出抵靠在岩土体表面，且活塞连杆对称均布在锚杆周围，锚杆连接螺母，螺母一端抵住底板的另一端，通过在液压缸体内压入液压油，使得活塞连杆顶住岩土体表面，这样活塞连杆与锚杆形成一对应力施加在岩土体上，通过恒压阀控制液压油的压力，一段时间后岩土体变会发生变形从而推动活塞连杆，进而带动活塞迫使液压油从恒压阀流出，当连杆的位移达到预设限制时，需要重新安装锚头，重复上述步骤直至岩土体变形基本结束。该恒压锚杆锚头使用方便，安装要求低，造价低，方便携带且能重复使用，具有广阔的使用前景。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种恒压锚头，其特征在于：包括液压缸体(8)、活塞(9)、底板(4)及至少两个活塞连杆(10)，所述液压缸体(8)一端与所述底板(4)的一端连接，所述底板(4)上设有供锚杆(1)贯穿的通孔，所述液压缸体(8)内设有腔室，所述活塞(9)位于所述腔室内，所述活塞连杆(10)的连接端与所述活塞(9)连接，所述活塞连杆(10)的抵接端伸出所述液压缸体(8)的另一端，多个所述活塞连杆(10)沿所述底板(4)上的通孔的中心线对称均布在所述液压缸体(8)内。

2.根据权利要求1所述的恒压锚头，其特征在于：所述腔室上设有进液管(5)及恒压孔，所述恒压孔上设有恒压阀(7)。

3.根据权利要求1所述的恒压锚头，其特征在于：所述液压缸体(8)包括多个腔室，所述液压缸体(8)内设有与各所述腔室一一对应的活塞连杆(10)，各所述腔室沿所述底板(4)上的通孔的中心线对称均布在所述液压缸体(8)内。

4.根据权利要求3所述的恒压锚头，其特征在于：所述液压缸体(8)上设有进液管(5)及恒压孔，所述恒压孔上设有恒压阀(7)，各所述腔室均与所述进液管(5)及所述恒压孔连通。

5.根据权利要求3所述的恒压锚头，其特征在于：各所述腔室上分别一一对应设有进液管(5)，各所述进液管(5)分别一一对应设有恒压孔，各所述恒压孔上分别一一对应设有恒压阀(7)。

6.根据权利要求1所述的恒压锚头，其特征在于：所述液压缸体(8)的个数至少为两个，各所述液压缸体(8)内分别设有一一对应的腔室，各所述腔室设有分别一一对应设有活塞(9)，各所述活塞(9)分别一一对应连接有活塞连杆(10)，各所述液压缸体(8)沿所述底板(4)上的通孔的中心线均匀分布在四周。

7.根据权利要求1所述的恒压锚头，其特征在于：所述活塞连杆(10)上设有刻度线。