CN210483773U - 一种预应力灌浆锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种预应力灌浆锚杆，包括中空螺杆、锚固件和安装套管，中空螺杆包括第一、第二和无螺纹段，中空螺杆端部设有卡接头、内部设有注浆通道；锚固件包括底座、推进螺母和至少三个支撑单元，各支撑单元包括上支撑件、下支撑件和顶头；底座上设有卡接槽；推进螺母安装在第一螺纹段上，卡接槽卡接在卡接头上，限制中空螺杆只能绕中空螺杆的轴线旋转；安装套管套接在安装了锚固件的中空螺杆外，顶头从安装套管的限位槽中伸出，旋转中空螺杆能带动推进螺母在第一螺纹段上移动，从而调整各支撑单元的顶头与钻孔壁之间的距离。该锚杆的锚固力大、可回收、可适应不同锚固目的。

Description

一种预应力灌浆锚杆

技术领域

本实用新型属于岩土工程支护领域，涉及一种预应力灌浆锚杆。

背景技术

随着我国地下工程不断向深部发展，深部工程的围岩控制理论与技术对保证深部地下工程的安全、高效建设与生产具有举足轻重的意义，对地下围岩进行控制最有效的途径就是对钻孔施加锚杆，因此锚杆对于保证地下工程建设的安全具有决定性的作用。

锚杆作为一种安装在围岩内部的由高抗拉强度材料（如钢材）制成的支护构件，用于露天边坡、地下洞室、井巷工程以及建筑基坑等工程的支护。在进行锚杆支护时，首先在围岩上钻孔，然后在钻孔中安装锚杆，在锚杆与围岩的作用下，配合托盘与螺母控制围岩移动，对围岩进行加固，起到支护锚固的作用，提高岩体的承载力，有效防止发生落石、滑坡和岩爆等问题。

由于锚固区域的地质情况与施工状况的差异，在进行锚杆支护时通常采用不同类型的锚杆，现如今国内外所采用的锚杆类型主要有：楔缝式和胀壳式等机械性锚杆，这类锚杆对围岩所施加的力只能被动承受，不能提供主动支护力，并且在松软破碎地质条件下的支护力小，锚固效果差；管缝式锚杆和水力膨胀式锚杆等摩擦性锚杆，这类锚杆通过锚杆杆体的膨胀与围岩作用产生摩擦力从而起到锚固作用，其锚固强度取决于锚杆杆体的塑性变形，锚固力随着锚杆杆体的改变而改变，锚固状态不稳定、甚至可能由于锚杆杆体的弯曲而使锚固失效；注浆锚杆，该类锚杆是目前支护工程中使用的主流锚杆，注浆锚杆的锚固效果取决于锚固粘结剂的强度，锚杆会因为锚固粘结剂的破坏而失效。以上的这些锚杆基本都不可回收，安装在围岩中之后无法取出，仅可一次性利用，不但造成大量材料资源浪费，而且废弃的锚杆残留在围岩内部可能会对之后的工程进展造成困难。根据支护目的的不同，锚杆支护可分为临时支护和永久支护，目前的锚杆大多只能针对单一目的进行支护，无法适应不同的支护目的。因此，在当下岩土工程向深部发展的大背景下，开发出锚固力大、可回收、可适应不同锚固目的的锚杆是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锚固力大、可回收、可适应不同锚固目的预应力灌浆锚杆，以解决现有锚杆存的锚固效果有待提高、难以回收利用以及无法适应不同支护目的的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种预应力灌浆锚杆，包括中空螺杆、固定螺母、托盘、止浆塞、锚固件和安装套管，

所述中空螺杆包括第一螺纹段、第二螺纹段和无螺纹段，第一螺纹段与第二螺纹段上的螺纹方向相反，第一螺纹段的一端端部连接无螺纹段，无螺纹段的端部设有卡接头，中空螺杆内设有注浆通道，注浆通道的入口位于第二螺纹段的端部、注浆通道的出口位于卡接头的端部；

所述锚固件包括底座、推进螺母以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件、一组下支撑件和一个顶头，上支撑件的一端与顶头铰接、另一端与底座铰接，下支撑件的一端与顶头铰接、另一端与推进螺母铰接，各支撑单元均匀分布在底座和推进螺母上；底座上设有与卡接头匹配的卡接槽，卡接槽的中心位置设有注浆通孔，底座的底面上设有支撑脚；

所述安装套管的一端上设有用于限制锚固件随着中空螺杆的转动而转动的限位槽，限位槽的数量与锚固件的支撑单元的数量相同；

锚固件的推进螺母安装在中空螺杆的第一螺纹段上，锚固件的底座的卡接槽卡接在中空螺杆的卡接头上，卡接槽限制中空螺杆只能绕中空螺杆的轴线旋转；安装套管套接在安装了锚固件的中空螺杆外，锚固件的顶头从安装套管的限位槽中伸出，旋转中空螺杆能带动推进螺母在第一螺纹段上移动，从而调整各支撑单元的顶头与钻孔壁之间的距离；托盘和止浆塞通过固定螺母安装在中空螺杆的第二螺纹段上。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，锚固件的底座、推进螺母、上支撑件、下支撑件和顶头的表面优选为粗糙表面，锚固件的底座、推进螺母、上支撑件、下支撑件和顶头表面粗糙度的增加能增加锚固件与注浆材料的粘接面积，进而增加锚固件与注浆材料之间的咬合度，从而有效提高锚固力。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，各支撑单元的上支撑件和下支撑件的长度应满足当推进螺母在第一螺纹段上移动至顶头与钻孔壁接触时，上支撑件与下支撑件之间的夹角为钝角。顶头与钻孔壁接触时，上支撑件与下支撑件之间的夹角为钝角可以确保上支撑件和下支撑件对顶头起到较好的支撑作用，有利于提高锚杆在钻孔中的锚固效果，上支撑件与下支撑件之间的夹角优选为100°~140°，进一步优选为110°~130°，更进一步优选为115°~125°。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，锚固件中支撑单元的数量根据实际的围岩条件进行确定，支撑单元越多锚固效果越好，但通常锚固件中支撑单元的数量不超过八个。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，卡接头由卡接头体和卡接头颈组成，卡接头体和卡接头颈均呈圆柱形，卡接头体和卡接头颈的轴线与中空螺杆的轴线重合，卡接头颈的直径小于卡接头体的直径。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，锚固件的底座由左右两部分组成，左右两部分上设有螺栓通孔并通过螺栓副固定为一体，左右两部分上均设有凹槽，经螺栓副固定为一体后左右两部分上的凹槽组成底座的卡接槽和注浆通孔，卡接槽包括与卡接头体匹配的卡接头体容纳部和与卡接头颈匹配的卡接头颈容纳部，左右两部分的底面上分别设有1~3个支撑脚。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，底座和推进螺母上均设有用于铰接上支撑件和下支撑件的凸块，上支撑件和下支撑件铰接在凸块上。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，上支撑件和下支撑件为支撑条，每一组上支撑件包括两根支撑条，每一组下支撑件包括两根支撑条，各支撑条的长度相等。同一组上支撑件中的各支撑条相互平行，同一组下支撑件中的各支撑条相互平行。所述的支撑条可以为钢条，支撑条的长度主要根据待安装预应力灌浆锚杆的钻孔的直径进行确定，通常支撑条的长度可为20~40 cm。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，限位槽的设置位置与各支撑单元的位置匹配，限位槽的长度至少为上支撑件与下支撑件的长度之和的0.8倍，限位槽的长度优选为上支撑件与下支撑件的长度之和的1~1.5倍。限位槽的宽度能够供锚固件的顶头、上支撑件和下支撑件伸出即可。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，之所以在中空螺杆上设计两个螺纹方向相反的第一螺纹段和第二螺纹段，是为了避免将中空钻杆和锚固件安装的钻孔中之后，在钻孔口的第二螺纹段通过固定螺母固定托盘时，因拧动固定螺母造成中空螺杆转动，进而造成锚固件的顶头与钻孔壁脱离接触的问题出现，以保障锚固件在钻孔内的稳定锚固。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，顶头与钻孔壁接触的面为平面或者与钻孔壁弧度匹配的弧面，由于弧面与钻孔壁的接触面积相对于平面更大，因此顶头与钻孔壁接触的面的形状优选为与钻孔壁弧度匹配的弧面；在推进螺母在第一螺纹段上移动带动顶头运动的过程中，各支撑单元的顶头与钻孔壁接触的面始终与中空钻杆的轴线平行；对于顶头与钻孔壁接触的面的形状为与钻孔壁弧度匹配的弧面的情况而言，当推进螺母在第一螺纹段上移动带动顶头运动的过程中，各支撑单元的顶头与钻孔壁接触的面始终与钻孔壁平行。

上述预应力灌浆锚杆的技术方案中，待安装预应力灌浆锚杆的钻孔的内径为安装套管外径的1.1~1.3倍，安装套管的长度大于待安装该预应力灌浆锚杆的钻孔的长度，中空螺杆的长度大于安装套管的长度，中空螺杆的长度可根据工程实际需要进行确定，中空螺杆的长度通常为2~3 m。托盘的直径大于钻孔的直径，止浆塞呈圆台状，圆台的上底直径小于钻孔直径，圆台的下底直径大于钻孔直径，托盘和止浆塞上均设有供第二螺纹段穿过的通孔。

上述预应力灌浆锚杆的安装和回收方法如下：

①在围岩中钻取钻孔；

②将安装套管套接在安装了锚固件的中空螺杆外，调整上支撑件与下支撑件之间的夹角使锚固件的顶头从安装套管的限位槽中伸出且在放入钻孔后顶头不接触钻孔壁，然后将安装套管放入钻孔中使锚固件的底座上的支撑脚和安装套管抵住钻孔底使中空螺杆的轴线与钻孔轴线重合，固定安装套管，转动中空螺杆带动锚固件的推进螺母向钻孔底方向运动并带动顶头向钻孔壁运动，直至顶头与钻孔壁接触产生预应力，持续转动中空螺杆至预应力施加完毕，将安装套管取出；

③当不需要注浆时，将托盘通过第二螺纹段上的固定螺母固定在钻孔口，以实现中空螺杆在钻孔中的固定，完成预应力灌浆锚杆的安装；在支护任务完成后，取下固定螺母和托盘，旋转中空螺杆带动锚固件的推进螺母向钻孔口方向运动并带动顶头向中空螺杆运动，直至顶头与钻孔壁脱离接触，将中空螺杆和锚固件从钻孔中取出，即完成预应力灌浆锚杆的回收；

或者，

当需要注浆时，将止浆塞和托盘通过第二螺纹段上的固定螺母固定在钻孔口，以实现中空螺杆在钻孔中的固定，通过中空螺杆的注浆通道向钻孔内注入注浆材料，注浆材料注入完毕后封堵注浆通道的入口，即完成预应力灌浆锚杆的安装。

上述方法的步骤②中，将安装套管放入钻孔中使锚固件的底座和安装套管抵住钻孔底后，由于安装套管的长度比钻孔的长度，因此安装套管位于钻孔口的一端是位于钻孔外的，对安装套管朝钻孔底的方向施力，即可固定安装套管。

与现有技术相比，本实用新型产生了以下有益的技术效果：

1.本实用新型提供了一种预应力灌浆锚杆，该锚杆设计了用于对围岩施加预应力的锚固件，锚固件依靠底座、推进螺母、多个支撑单元以及中空螺杆的配合实现对围岩预应力的施加，同时该锚杆的中空螺杆上设有注浆通道，在需要向注浆时，通过注浆通道注入粘结剂等注浆材料，因此，该锚杆的支护效果并不完全取决于注浆材料，由于锚固件能够施加较大的预应力，即使粘结剂破坏，依靠锚固件的作用，本实用新型提供的锚杆自身仍然能提供主动支护力起到稳定围岩的作用，相对于现有注浆锚杆而言，本实用新型提供的锚杆具有锚固件和注浆材料提供的双重支护作用，不会因粘结剂等注浆材料的破坏而失效，具有锚固力大和锚固效果更好的优势。

2.本实用新型提供的预应力灌浆锚杆，由于锚固件的顶头与钻孔壁之间的距离是可以调节的，通过中空螺杆与安装套管的配合，可以使顶头与钻孔壁接触，从而对钻孔壁施加预应力，在未注入注浆材料的情况下，通过反方向转动中空螺杆又可以使顶头与钻孔壁脱离接触，自由取出，因此本实用新型提供的锚杆既可以用作临时支护，也可以用作永久支护，可以适应不同的支护目的。在临时支护时，可以不进行注浆，完成支护任务后可将锚杆回收，资源再利用，同时避免废弃锚杆残留在围岩内部对之后的工程进展造成困难；在永久支护时，可进行注浆，进一步增加锚杆力，强化锚固效果。

3.本实用新型提供的预应力灌浆锚杆具有安装、回收方便的特点，其安装方法简单，在钻孔钻进完成后进行锚杆安装，仅需配合安装套管按一定方向转动中空螺杆即可使推进螺母在中空螺杆上向钻孔底运动支撑起顶头，之后取出安装套管，拧紧固定螺母将托盘固定即完成安装，由于推进螺母与固定螺母所处的第一螺纹段和第二螺纹段上的螺纹方向相反，因此在拧紧固定螺母的过程中并不会造成第一螺纹段上的推进螺母向钻孔口方向运动，即不会造成顶头与钻孔壁脱离接触，这就保障了锚固件在钻孔内的稳定锚固。在未注入注浆材料的情况下，本实用新型提供的锚杆可以回收，回收方法简单，在取下托盘后转动中空螺杆使顶头与钻孔壁脱离接触即可将锚杆取出。

附图说明

图1是本实用新型提供的预应力灌浆锚杆在钻孔中锚固后的示意图。

图2是安装套管的结构示意图。

图3是锚固单元安装在第一螺纹段上的示意图。

图4是底座的左/右部分的结构示意图。

图5是中空螺杆的卡接头的结构示意图。

图6是中空螺杆的顶头卡接在底座的卡接槽中的结构示意图。

图7是在钻孔中安装本实用新型的预应力灌浆锚杆时，锚固件与安装套管配合使用的示意图。

图中，1—中空螺杆、1-1—第一螺纹段、1-2—第二螺纹段、1-3—无螺纹段、2—固定螺母、3—托盘、4—止浆塞、5—锚固件、5-1—底座、5-2—推进螺母、5-3—上支撑件、5-4—下支撑件、5-5—顶头、6—安装套管、6-1—限位槽，7—卡接头、7-1—卡接头体、7-2—卡接头颈、8—注浆通道、9—卡接槽、9-1—注浆通孔、9-2—支撑脚、10—凸块、11—钻孔、12—螺栓副。

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本实用新型提供的预应力灌浆锚杆作进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本实用新型作进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述实用新型内容，对本实用新型做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例中，预应力灌浆锚杆的结构示意图如图1所示，包括中空螺杆1、固定螺母2、托盘3、止浆塞4、锚固件5和安装套管6。

所述中空螺杆1包括第一螺纹段1-1、第二螺纹段1-2和无螺纹段1-3，第一螺纹段1-1与第二螺纹段1-2之间设有一端不具有螺纹的空白段，第一螺纹段1-1与第二螺纹段1-2上的螺纹方向相反，具体地，第一螺纹段为左旋螺纹段，第二螺纹段为右旋螺纹段，第一螺纹段的一端端部连接无螺纹段1-3，无螺纹段的端部设有卡接头7。如图5所示，卡接头7由卡接头体7-1和卡接头颈7-2组成，卡接头体和卡接头颈均呈圆柱形，卡接头体和卡接头颈的轴线与中空螺杆的轴线重合，卡接头颈的直径小于卡接头体的直径，第二螺纹段位于中空螺杆未设置卡接头的一端，中空螺杆内部设有注浆通道8，注浆通道8的入口位于第二螺纹段1-2的端部、注浆通道的出口位于卡接头7的端部。

所述锚固件5包括底座5-1、推进螺母5-2以及四个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件5-3、一组下支撑件5-4和一个顶头5-5。上支撑件5-3的一端与顶头5-5铰接、另一端与底座5-1铰接，下支撑件5-4的一端与顶头5-5铰接、另一端与推进螺母5-2铰接，四个支撑单元均匀分布在底座5-1和推进螺母5-2上，各支撑单元的上支撑件5-3和下支撑件5-4的长度应满足当推进螺母5-2在第一螺纹段1-1上移动至顶头5-5与钻孔壁接触时，上支撑件5-3与下支撑件5-4之间的夹角为110°~130°。具体地，底座5-1和推进螺母5-2上均设有四个用于铰接上支撑件5-3和下支撑件5-4的凸块10；上支撑件5-3和下支撑件5-4为支撑条，支撑条的材质为钢条，每一组上支撑件包括两根支撑条，每一组下支撑件包括两根支撑条，各支撑条的长度相等；顶头为长方体钢块，长方体钢块的左右侧面上各设有两个铰接点，各铰接点位于同一平面上，且各铰接点组成的平面与长方体钢块的前后侧面平行，靠近上侧面的两个铰接点的连线、靠近下侧面的两个铰接点的连线均与上下侧面平行，靠近上侧面的两个铰接点的连线到上侧面的距离等于靠近下侧面的两个铰接点的连线到下侧面的距离；各支撑单元中，作为上支撑件的两根支撑条的一端分别铰接在底座的凸块上，另一端分别铰接在顶头上靠近顶头上侧面的两个铰接点上，作为下支撑件的两根支撑条的一端分别铰接在推进螺母的凸块上，另一端分别铰接在顶头上靠近顶头下侧面的两个铰接点上，这样可以保证在推进螺母带动顶头移动时，顶头靠近钻孔壁的平面始终平行于中空钻杆的轴线而不发生倾斜。锚固件的底座5-1上设有与卡接头匹配的卡接槽9，卡接槽的中心位置设有注浆通孔9-1，注浆通孔的内径大于中空螺杆的灌浆通道的直径且小于中空螺杆的直径，底座的底面上设有两个支撑脚9-2。锚固件5的底座5-1由如图4所示的左右两部分组成，左右两部分通过螺栓副12固定为一体，左右两部分上均设有凹槽，经螺栓副固定为一体后左右两部分上的凹槽组成底座的卡接槽9和注浆通孔9-1，卡接槽包括与卡接头体匹配的卡接头体容纳部和与卡接头颈匹配的卡接头颈容纳部，左右两部分的底面上分别设有一个支撑脚。锚固件5的底座5-1、推进螺母5-2、上支撑件5-3、下支撑件5-4和顶头5-5的表面均为粗糙表面。

如图2所示，所述安装套管6的一端上设有四个用于限制锚固件随着中空螺杆的转动而转动的限位槽6-1，限位槽的设置位置与各支撑单元的位置匹配，限位槽6-1的长度为上支撑件5-3与下支撑件5-4的长度之和。安装套管6的长度大于待安装该预应力灌浆锚杆的钻孔的长度，中空螺杆1的长度大于安装套管6的长度，待安装预应力灌浆锚杆的钻孔11的内径为安装套管外径的1.3倍。托盘的直径大于钻孔的直径，止浆塞呈圆台状，圆台的上底直径小于钻孔直径，圆台的下底直径大于钻孔直径，托盘和止浆塞上均设有供第二螺纹段穿过的通孔。

如图3、6所示，锚固件5的推进螺母5-2安装在中空螺杆1的第一螺纹段1-1上，锚固件5的底座的卡接槽9卡接在中空螺杆的卡接头7上，卡接槽9限制中空螺杆只能绕中空螺杆的轴线旋转；安装套管6套接在安装了锚固件的中空螺杆外，锚固件5的顶头5-5从安装套管6的限位槽6-1中伸出，旋转中空螺杆1能带动推进螺母5-2在第一螺纹段1-1上移动，从而调整各支撑单元的顶头5-5与钻孔壁之间的距离；托盘3和止浆塞4通过固定螺母2安装在中空螺杆的第二螺纹段1-2上。

实施例2

本实施例中，预应力灌浆锚杆的结构示意图类似于图1，包括中空螺杆1、固定螺母2、托盘3、止浆塞4、锚固件5和安装套管6，

所述中空螺杆1包括第一螺纹段1-1、第二螺纹段1-2和无螺纹段1-3，第一螺纹段1-1与第二螺纹段1-2之间设有一端不具有螺纹的空白段，第一螺纹段1-1与第二螺纹段1-2上的螺纹方向相反，具体地，第一螺纹段为左旋螺纹段，第二螺纹段为右旋螺纹段，第一螺纹段的一端端部连接无螺纹段1-3，无螺纹段的端部设有卡接头7。如图5所示，卡接头7由卡接头体7-1和卡接头颈7-2组成，卡接头体和卡接头颈均呈圆柱形，卡接头体和卡接头颈的轴线与中空螺杆的轴线重合，卡接头颈的直径小于卡接头体的直径，第二螺纹段位于中空螺杆未设置卡接头的一端，中空螺杆内部设有注浆通道8，注浆通道8的入口位于第二螺纹段1-2的端部、注浆通道的出口位于卡接头7的端部。

所述锚固件5包括底座5-1、推进螺母5-2以及三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件5-3、一组下支撑件5-4和一个顶头5-5。上支撑件5-3的一端与顶头5-5铰接、另一端与底座5-1铰接，下支撑件5-4的一端与顶头5-5铰接、另一端与推进螺母5-2铰接，三个支撑单元均匀分布在底座5-1和推进螺母5-2上，各支撑单元的上支撑件5-3和下支撑件5-4的长度应满足当推进螺母5-2在第一螺纹段1-1上移动至顶头5-5与钻孔壁接触时，上支撑件5-3与下支撑件5-4之间的夹角为110°~130°钝角。具体地，底座5-1和推进螺母5-2上均设有三个用于铰接上支撑件5-3和下支撑件5-4的凸块10；上支撑件5-3和下支撑件5-4为支撑条，支撑条的材质为钢条，每一组上支撑件包括两根支撑条，每一组下支撑件包括两根支撑条，各支撑条的长度相等；顶头为一个侧面为弧面的长方体钢块，弧面的弧度与钻孔壁的弧度一致，与弧面相邻的左右侧面上各设有两个铰接点，各铰接点位于同一平面上，且各铰接点组成的平面和与弧面相对的后侧面平行，靠近与弧面相邻的上侧面的两个铰接点的连线、靠近与弧面相邻的下侧面的两个铰接点的连线均与上下侧面平行，靠近上侧面的两个铰接点的连线到上侧面的距离等于靠近下侧面的两个铰接点的连线到下侧面的距离；各支撑单元中，作为上支撑件的两根支撑条的一端分别铰接在底座的凸块上，另一端分别铰接在顶头上靠近顶头上侧面的两个铰接点上，作为下支撑件的两根支撑条的一端分别铰接在推进螺母的凸块上，另一端分别铰接在顶头上靠近顶头下侧面的两个铰接点上，这样可以保证在推进螺母带动顶头移动时，顶头靠近钻孔壁的面始终平行于中空钻杆的轴线而不发生倾斜。锚固件的底座5-1上设有与卡接头匹配的卡接槽9，卡接槽的中心位置设有注浆通孔9-1，注浆通孔的内径大于中空螺杆的灌浆通道的直径且小于中空螺杆的直径，底座的底面上设有四个支撑脚9-2。锚固件5的底座5-1由左右两部分组成，左右两部分通过螺栓副固定为一体，左右两部分上均设有凹槽，经螺栓副12固定为一体后左右两部分上的凹槽组成底座的卡接槽9和注浆通孔9-1，卡接槽包括与卡接头体匹配的卡接头体容纳部和与卡接头颈匹配的卡接头颈容纳部，左右两部分的底面上分别设有两个支撑脚。锚固件5的底座5-1、推进螺母5-2、上支撑件5-3、下支撑件5-4和顶头5-5的表面均为粗糙表面。

所述安装套管6的一端上设有三个用于限制锚固件随着中空螺杆的转动而转动的限位槽6-1，限位槽的设置位置与各支撑单元的位置匹配，限位槽6-1的长度为上支撑件5-3与下支撑件5-4的长度之和。安装套管6的长度大于待安装该预应力灌浆锚杆的钻孔的长度，中空螺杆1的长度大于安装套管6的长度，待安装预应力灌浆锚杆的钻孔11的内径为安装套管外径的1.1倍。托盘的直径大于钻孔的直径，止浆塞呈圆台状，圆台的上底直径小于钻孔直径，圆台的下底直径大于钻孔直径，托盘和止浆塞上均设有供第二螺纹段穿过的通孔。

锚固件5的推进螺母5-2安装在中空螺杆1的第一螺纹段1-1上，锚固件5的底座的卡接槽9卡接在中空螺杆的卡接头7上，卡接槽9限制中空螺杆只能绕中空螺杆的轴线旋转，如图6所示；安装套管6套接在安装了锚固件的中空螺杆外，锚固件5的顶头5-5从安装套管6的限位槽6-1中伸出，旋转中空螺杆1能带动推进螺母5-2在第一螺纹段1-1上移动，从而调整各支撑单元的顶头5-5与钻孔壁之间的距离；托盘3和止浆塞4通过固定螺母2安装在中空螺杆的第二螺纹段1-2上。

实施例3

本实施例中，提供实施例1或2所述预应力灌浆锚杆的安装和回收方法，步骤如下：

①在围岩中钻取钻孔11，根据钻孔的尺寸选择尺寸合适的预应力灌浆锚杆；

②将安装套管套接在安装了锚固件的中空螺杆外，调整上支撑件与下支撑件之间的夹角使锚固件的顶头从安装套管的限位槽中伸出且在放入钻孔后顶头不接触钻孔壁，如图7所示，然后将安装套管放入钻孔中使锚固件的底座上的支撑脚和安装套管抵住钻孔底使中空螺杆的轴线与钻孔轴线重合，固定安装套管，顺时针转动中空螺杆，此时由于安装套管限位槽的限位作用，使得锚固件不随中空螺杆的转动而转动，同时，由于中空螺杆的卡接头卡接在底座的卡接槽中，使得中空螺杆只能绕其轴线旋转，在顺时针转动中空螺杆的过程中，锚固件的推进螺母会向钻孔底方向运动并带动顶头向钻孔壁运动直至顶头与钻孔壁接触产生预应力，持续顺时针转动中空螺杆至预应力足够大时认为预应力施加完毕，将安装套管取出。

③当不需要注浆时，将托盘套在中空螺杆的第二螺纹段上，在第二螺纹段上顺时针拧紧固定螺母直到托盘将中空螺杆固定在钻孔中，完成预应力灌浆锚杆的安装。在支护任务完成后，取下固定螺母和托盘，逆时针旋转中空螺杆带动锚固件的推进螺母向钻孔口方向运动并带动顶头向中空螺杆运动，直至顶头与钻孔壁脱离接触，将中空螺杆和锚固件从钻孔中取出，即完成预应力灌浆锚杆的回收。回收的锚杆可在下一个支护任务中继续使用。

当需要注浆时，将止浆塞和托盘套在中空螺杆的第二螺纹段上，在第二螺纹段上顺时针拧紧固定螺母直到托盘将中空螺杆固定在钻孔中，同时止浆塞封堵住钻孔口与中空钻杆的间隙，通过中空螺杆的注浆通道向钻孔内注入注浆材料，注浆材料注入完毕后封堵注浆通道的入口，即完成预应力灌浆锚杆的安装。由于锚固件的底座、推进螺母、上支撑件、下支撑件和顶头的表面均为粗糙表面，能够增加锚杆体与注浆材料之间的粘接面积和咬合度，进而有效提高锚杆的锚固力。

Claims (9)

1.一种预应力灌浆锚杆，包括中空螺杆(1)、固定螺母(2)、托盘(3)、止浆塞(4)，其特征在于，还包括锚固件(5)和安装套管(6)，

所述中空螺杆(1)包括第一螺纹段(1-1)、第二螺纹段(1-2)和无螺纹段(1-3)，第一螺纹段(1-1)与第二螺纹段(1-2)上的螺纹方向相反，第一螺纹段的一端端部连接无螺纹段(1-3)，无螺纹段的端部设有卡接头(7)，中空螺杆内设有注浆通道(8)，注浆通道(8)的入口位于第二螺纹段(1-2)的端部、注浆通道的出口位于卡接头(7)的端部；

所述锚固件(5)包括底座(5-1)、推进螺母(5-2)以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件(5-3)、一组下支撑件(5-4)和一个顶头(5-5)，上支撑件(5-3)的一端与顶头(5-5)铰接、另一端与底座(5-1)铰接，下支撑件(5-4)的一端与顶头(5-5)铰接、另一端与推进螺母(5-2)铰接，各支撑单元均匀分布在底座(5-1)和推进螺母(5-2)上；底座(5-1)上设有与卡接头匹配的卡接槽(9)，卡接槽的中心位置设有注浆通孔(9-1)，底座的底面上设有支撑脚(9-2)；

所述安装套管(6)的一端上设有用于限制锚固件随着中空螺杆的转动而转动的限位槽(6-1)，限位槽(6-1)的数量与锚固件(5)的支撑单元的数量相同，限位槽的设置位置与各支撑单元的位置匹配；

锚固件的推进螺母(5-2)安装在中空螺杆(1)的第一螺纹段(1-1)上，锚固件的底座的卡接槽(9)卡接在中空螺杆的卡接头(7)上，卡接槽(9)限制中空螺杆只能绕中空螺杆的轴线旋转；安装套管(6)套接在安装了锚固件的中空螺杆外，锚固件的顶头(5-5)从安装套管(6)的限位槽(6-1)中伸出，旋转中空螺杆(1)能带动推进螺母(5-2)在第一螺纹段(1-1)上移动，从而调整各支撑单元的顶头(5-5)与钻孔壁之间的距离；托盘(3)和止浆塞(4)通过固定螺母(2)安装在中空螺杆的第二螺纹段(1-2)上。

2.根据权利要求1所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，锚固件的底座(5-1)、推进螺母(5-2)、上支撑件(5-3)、下支撑件(5-4)和顶头(5-5)的表面均为粗糙表面。

3.根据权利要求1所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，各支撑单元的上支撑件(5-3)和下支撑件(5-4)的长度应满足当推进螺母(5-2)在第一螺纹段(1-1)上移动至顶头(5-5)与钻孔壁接触时，上支撑件(5-3)与下支撑件(5-4)之间的夹角为钝角。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，卡接头(7)由卡接头体(7-1)和卡接头颈(7-2)组成，卡接头体和卡接头颈均呈圆柱形，卡接头体和卡接头颈的轴线与中空螺杆的轴线重合，卡接头颈的直径小于卡接头体的直径。

5.根据权利要求4所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，锚固件(5)的底座(5-1)由左右两部分组成，左右两部分通过螺栓副(12)固定为一体，左右两部分上均设有凹槽，经螺栓副固定为一体后左右两部分上的凹槽组成底座的卡接槽(9)和注浆通孔(9-1)，卡接槽包括与卡接头体匹配的卡接头体容纳部和与卡接头颈匹配的卡接头颈容纳部。

6.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，底座(5-1)和推进螺母(5-2)上均设有凸块(10)，上支撑件和下支撑件铰接在凸块上。

7.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，上支撑件(5-3)和下支撑件(5-4)为支撑条，每一组上支撑件包括两根支撑条，每一组下支撑件包括两根支撑条，各支撑条的长度相等。

8.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，顶头(5-5)与钻孔壁接触的面为平面或者与钻孔壁弧度匹配的弧面，在推进螺母(5-2)在第一螺纹段(1-1)上移动带动顶头(5-5)运动的过程中，各支撑单元的顶头(5-5)与钻孔壁接触的面始终与中空钻杆的轴线平行。

9.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述预应力灌浆锚杆，其特征在于，限位槽(6-1)的长度至少为上支撑件(5-3)与下支撑件(5-4)的长度之和的0.8倍。

Images