專利名稱：脹裂式自適應多點錨固錨具的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于對巖土工程進行支護或加固領域，尤其適用于像煤層，泥巖等軟弱巖層以及反復受爆炸、沖擊等動荷載作用的臨時或永久性加固系統。
現有錨具種類繁多，其中機械式錨具以其安裝快速和安裝后能立即受力為突出優點，工人稱它為雙快錨具，因而得到廣泛應用。但是目前使用的機械式錨具多不能用于軟巖，又由于自鎖不好，抗震性差，桿體過長時安裝鎖定問題沒有解決而受到限制。
本實用新型的目的在于提供一種自鎖性好，抗震能力強，對軟巖的鎖定長度有一定的自適應能力，并能越過鉆孔中的特軟、破碎巖層，對桿體進行多點錨固的機械式錨具。同時還要解決超長錨具安裝時的脹開鎖定問題。
為解決上述任務，本適用新型的解決辦法是這種脹裂式自適應多點錨固錨具由錨桿體(1)、拱形墊板(2)、螺母(3)、錨頭1和錨頭2、定位桿(17)組成。從而構成錨頭各自獨立的多點錨固體系。每個錨頭均由脹殼(5)和倒楔(6)構成。在脹殼(5)內設錐形孔，其錐度與倒楔(6)外表面錐度配合。脹殼(5)外表面設有大小相間的環形齒狀突起物(7)，脹殼(5)上至少設兩條脹縫(8)，脹殼的整體性靠脹縫中的非斷開面(10)維系。倒楔(6)外表面為圓錐形，尾端開有自適應槽(11)。其中錨頭1的倒楔中心設有內螺紋(12)，以便與桿體端部的螺紋相結合；錨頭2的倒楔中心設有截圓錐形孔，孔內裝有鋼夾片(13)，通過夾片的齒狀突起物使錨頭與桿體相聯接。兩錨頭中間的定位桿(17)是用來定位錨頭2的鎖定位置，其長度視巖層的具體情況確定。對于中軟以上巖層，錨頭2可以省去。
對于在極松軟的泥巖或黃土層中使用的錨具，還可在上述多點錨固的基礎上，在錨頭的尾端增設兩個以上金屬爪(15)。爪(15)的兩枝成適當夾角、其中一枝插入脹殼與倒楔預留的軸向孔(14)中。要求后期注漿的永久性錨具，孔內還設有止漿塞(16)和注漿管(21)、若桿體選用螺紋空心厚壁管，則可省去注漿管。
對用于水工隧道、護坡等錨固深度較大的錨具，桿體除選用空心螺紋厚壁管外還可選用預應力鋼筋。對選用空心螺紋厚壁管作桿體的錨具，桿體可加工成2.0、2.5、3.0、3.5米的標準段，然后根據現場的實際需要選配。標準段之間用聯接器(35)聯接。對選用預應力鋼筋作桿體的錨具，為了使予應力鋼筋(1)和錨具兩端的螺桿(18)聯接，需在兩者之間增設鐓頭聯接器(19)。這兩類超深錨具在脹殼(5)的尾端均需設置環狀活塞式脹裂器(20)。脹裂器(20)由環狀活塞(22)、筒體(23)、底座(24)、固定環(25)、注漿咀(26)組成。在簡體上設有出漿孔不少于2個，在出漿孔(27)上復蓋有膜片(28)。在環狀活塞(22)上設有兩個以上密封圈(29)。安裝時，脹裂器靠螺釘(30)固定在桿體上，并借助連接于注漿管的液壓泵驅動環狀活塞(22)，使脹殼脹開，鎖緊孔壁；注漿時，當注漿壓力超過膜片閾(極)值壓力后，膜片破裂，形成注漿通過。
上述錨具，脹殼、倒楔和脹裂器均用高強度工程塑料注塑成形。桿體除采用前述螺紋空心厚壁管、預應力鋼筋外，普通錨具多采用軋制低合金結構鋼。在煤礦中應用的錨具，桿體還可采用無捻玻璃絲纖維、不飽和聚酯樹酯制作。
本實用新型與現有技術相比具有以下顯著優點1．能根據巖層的硬度在一定范圍內自動調整錨頭的鎖定長度，降低脹殼對巖層的擠壓應力，以適應軟巖強度低的特點。對于特別軟弱巖層，還可通過增設多個錨固點和增加金屬爪等措施，使錨頭對各種不同硬度的軟巖有廣泛的適用性，較好地解決了機械式錨頭不能在軟巖中使用的困難。
2．自鎖性好。在爆炸和地震作用下，即使跳動也不會松脫。
3．錨頭無論是用套管脹開，還是用環狀活塞式脹裂器脹開，均具有安裝方便快捷，安裝后立即可支承荷載的特點。
4．可用于臨時性工程，注漿后也可用于永久性工程。
5．采用玻璃纖維桿體的錨具，可以切割，因而特別適于采煤工作面。
下面結合實施例對本實用新型作進一步詳細說明


圖1是本實用新型第一實施方式的結構示意圖2是本實用新型環狀活塞式脹裂器的結構示意圖；圖3是本實用新型第二實施方式的結構示意圖；圖4是本實用新型第三實施方式的結構示意圖；圖5是本實用新型第四實施方式的結構示意圖；圖6是本實用新型第三實施方式的施工安裝示意圖。
實施例一脹裂式自適應單錨頭錨具這種錨具適于中軟以上巖層，
圖1為脹裂式自適應單錨頭錨具的結構示意圖。它由桿體(1)、墊板(2)、螺母(3)、脹裂殼(5)、倒楔(6)、環狀活塞式脹裂器(20)注漿管(21)組成，脹殼外表面設有大小相間的環形齒狀突起物(7)，并開有3條通長脹縫(8)，在脹縫的尾端設連接點(10)。倒楔外表面為圓錐形，尾端開有自適應槽(11)，中心鉆有錨桿體孔，孔內設有MJ系列內螺紋(12)。桿體之間用聯接器(35)聯接，可用低合金結構鋼，也可采用螺紋空心厚壁管。
圖2為環狀活塞式脹裂器的結構示意圖，它由環狀活塞(22)、簡體(23)，底坐(24)、固定環(25)、注漿咀(26)組成。簡體的內、外側各設有8-10毫米的出漿孔兩個，在出漿孔(27)上貼有金屬薄膜(28)，在環狀活塞(22)上的內外側各設有密封圈(29)一個。安裝時，以水作介質，借助注漿泵給脹裂器提供壓力，推動活塞(22)使脹殼脹開，鎖緊孔壁；注漿時，當注漿壓力超過金屬膜的破膜閾值壓力后，金屬膜破裂形成注漿通道。
實施例二自適應錨頭玻璃纖維桿體錨具這種錨具適用于軟巖，特別適于采煤工作面。圖3為自適應錨頭玻璃纖維桿體錨具結構示意圖。它由玻璃纖維桿體(1)、托板(2)、螺母(3)、脹殼(5)、倒楔(6)組成。脹殼外表面設環形齒狀突起物(7)，其上設有三條脹縫(8)，脹縫尾端設止裂孔(9)。倒楔外表面為圓錐形，尾端開有自適應槽(11)，中心鉆有錨桿體孔，孔內設有內螺紋(12)。桿體采用無捻玻璃纖維，以不飽和聚脂樹脂粘結，桿體外端帶有鋼套(4)，以便擰戴螺母(3)。
實施例三帶金屬爪脹裂式自適應多點錨固錨具這種錨具適于極松軟巖層，如泥巖、粘土或軟煤層。圖4為帶金屬爪脹裂式自適應多點錨固錨具結構示意圖，它由桿體(1)、墊板(2)、螺母(3)、錨頭1、錨頭2、定位桿(17)組成。每個錨頭均由脹殼(5)和倒楔(6)構成。在脹殼(5)內設錐形孔、其錐度與倒楔(6)外表面錐度相配合。脹殼(5)外表面設有環形齒狀突起物(7)，脹殼(5)上設3～4條通長脹縫(8)，唯尾端相連。當倒楔進入脹殼一定尺寸后，脹殼裂解為3-4瓣，使脹殼外表面鎖緊于孔壁。倒楔外表面為圓錐形，尾端對稱地開設了3-4條自適應槽(11)，當倒楔進入脹殼后，自適應槽發揮出調整脹殼與孔壁的貼緊范圍和擠壓力的功效，以適應特軟巖層強度低的特點。其中錨頭1的倒楔中心設有內螺紋(12)，用它和桿體內端的螺紋相聯接；錨頭2的倒楔，中心設有園錐形孔，孔內安裝有QM或XM型鋼夾片(13)、通過夾片的齒狀突起物使錨頭與桿體相連接。在每個錨頭的脹殼與倒楔的預留孔(14)中，對稱的插入3-4個金屬爪(15)，爪的兩枝約成135°，爪撐開后略大于鉆孔直徑。
實施例四脹裂式自適應預應力鋼筋錨具這種錨具適于大錨固力，且錨固很深的情況。由于采用預應力鋼筋，因而可以大幅度地節約桿體鋼材，降低錨具成本。圖5為脹裂式自適應單錨頭預應力鋼筋錨具結構示意圖，它由數根預應力鋼筋組成的桿體(1)、拱形墊板(2)、螺母(3)、螺桿(18)、脹殼(5)、倒楔(6)、鐓頭聯接器(19)、環形活塞式脹裂器(20)、止漿塞(16)組成。脹殼與倒楔的構造同實施例一，利用鐓頭聯結器(19)將螺桿(18)與預應力鋼筋(1)聯接。安裝時借水壓推動脹裂器(20)的活塞(22)，將脹殼脹開。注漿時將注漿壓力升至破膜閾值壓力，膜片破裂形成注漿通道。
圖6為實施例三的施工安裝示意圖當鉆孔打好后，將錨頭1的脹殼、倒楔結合后，將桿體絲扣擰入倒楔中，插入金屬爪(15)，將該錨頭徐徐插入鉆孔中，完成組合后，將組合好的錨具外套一根直徑和長度適當、尾端開有與金屬爪數量相應槽口的金屬套管(40)，把錨頭1送入鉆孔底部，打擊套管外露端，使倒楔進入脹殼并擠緊金屬爪(15)，脹殼和金屬爪緊貼孔壁。拔出套管后，送入定位桿(17)。爾后將錨頭2的倒楔(6)與夾片(13)、脹殼(5)結合好，徐徐穿入桿體外露端并推入鉆孔，插入金屬爪(15)和套管(40)后，將組合好的錨頭2推至定位桿(17)，打擊套管(40)外露端，使錨頭2的脹殼與金屬爪貼緊孔壁。由于夾片的鎖緊作用，錨頭2與桿體緊密咬合并鎖定在孔壁上。從而構成多點錨固系統，以利提高其在極松軟巖層中的承載力。
用套管撐開脹殼的方法雖然簡單可靠，但是隨著桿體的加長其缺點顯露，這時可用在脹殼尾端設置脹裂器的方法解決。
權利要求1．一種脹裂式自適應多點錨固錨具，它包括錨桿體(1)、拱形墊板(2)、螺母(3)、設置在鉆孔底部的錨頭1，其特征在于還包括設置在鉆孔中部的錨頭2，錨頭1由脹殼(5)、倒楔(6)組成，脹殼(5)內設錐形孔，其錐度與倒楔(6)外表面錐度配合，脹殼(5)外表面設環狀齒形突起物(7)，脹殼(5)上至少設兩條脹縫(8)，脹縫中設有聯接點(10)，或止裂孔(9)，倒楔(6)尾端開有自適應槽(11)，倒楔中心鉆有錨桿體孔，除在鉆孔底設置錨頭1外，在鉆孔的中部還可設置錨頭2，錨頭2由脹殼(5)、倒楔(6)組成，倒楔中心有截圓錐孔，孔內裝有鋼夾片(13)，在錨頭1與錨頭2之間設有定位桿(17)，在它們的尾端還可設置環狀活塞式脹裂器(20)和金屬爪(15)。
2．根據權利要求1所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于脹殼(5)的尾端可設置環狀活塞式脹裂器(20)，脹裂器(20)由環狀活塞(22)、簡體(23)、底坐(24)、固定環(25)、注漿咀(26)組成。在簡體上設有出漿孔不少于2個，在出漿孔(27)上復蓋有膜片(28)，在環狀活塞(22)上設有兩個以上密封圈(29)，安裝時，脹裂器靠螺釘(30)固定在桿體上，并借助連接于注漿管的液壓泵驅動環狀活塞(22)，使脹殼(5)脹開，注漿時，當注漿壓力超過膜片(28)閾值壓力后，膜片破裂，形成注漿通道。
3．根據權利要求1,2所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于在錨頭1或2的尾端還可設置至少兩個金屬爪(15)，爪的兩枝成135°～160°夾角，其中一枝插入脹殼與倒楔預留的豎向孔(14)；
4．根據權利要求1,2所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于脹殼(5)上，設通長脹縫的，在脹縫中不少于一處設連接點(10)，脹殼上的脹縫不完全通開的，在脹縫尾端設止裂孔(9)。
5．根據權利要求1,2所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于脹殼外表面的突起物為大小相間的環形齒狀突起(7)。
6．根據權利要求1,2所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于倒楔尾端至少對稱開有兩條自適應槽(11)。倒楔中心鉆有錨桿體孔的，孔壁車有內螺紋(12)。倒楔中心設有截圓錐孔的，孔內裝有鋼夾片(13)。
7．根據權利要求1所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于桿體(1)兩端的螺紋(12)為MJ螺紋系列，桿體用低合金結構鋼、精軋螺紋綱、預應力鋼絲、或玻璃纖維制作。要求后期注漿的錨具，在孔口設有止漿塞(16)，其桿體還可采用空心螺紋厚壁管，采用玻璃絲纖維制作的桿體外端帶有鋼套(4)，鋼套外表面有螺紋(12)，桿體材料為無捻玻璃纖維，用不飽和聚酯樹脂粘結。
8．根據權利要求1,2和7所述脹裂式自適應多點錨固錨具，對于采用預應力鋼筋作桿體的，其特征在于預應力鋼筋(1)與兩端的螺桿(18)之間用鐓頭聯結器(19)聯接。
9．根據權利要求1,2所述脹裂式自適應多點錨固錨具，其特征在于脹殼(5)、倒楔(6)和環狀活塞式脹裂器(20)均選用高強度工程塑料注塑成型。
專利摘要本實用新型公開了一種脹裂式自適應多點錨固錨具。這種錨具的特點是自鎖性好,在爆炸、震動荷載作用下不會松脫。對軟巖的錨固有自適應能力,并能越過鉆孔中的特軟破碎巖層,對巖體進行多點錨固。因此,它特別適用于像煤層、泥巖和軟硬相間的巖層,以及反復受爆炸、沖擊等動荷載作用的臨時或永久支護或加固系統。由于本實用新型提供了一種環狀活塞式脹裂裝置,不僅使超長機械式錨具的鎖定變得切實可靠,而且也為注漿錨具提供了優良的注漿通道,以確保全鉆孔的漿液飽滿。因此,本實用新型對各類隧道、巷道、豎井、護坡、基坑等巖土工程的臨時支護或永久支護都有廣泛的應用價值。
文檔編號E21D21/00GK2326728SQ9723986
公開日1999年6月30日 申請日期1997年9月16日 優先權日1997年9月16日
發明者陶紀南 申請人:陶紀南