CN100365245C - 一种涨壳式锚杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涨壳式锚杆，由涨壳锚固头，锚杆体、支承垫板、紧固螺母、垫圈、连通管道组成，所述涨壳锚固头由涨壳内楔和两瓣涨壳夹片组成，涨壳夹片通过绑扎绳固定在涨壳内楔的两侧开口槽中，所述的涨壳内楔下部与锚杆体连接，上部两侧为开口槽，开口槽上端中部带有斜面楔，形成双面楔形滑动槽；涨壳夹片内侧具有与斜面楔相配合的斜面；锚杆体顶端进入涨壳内楔后可与涨壳夹片下端面配合。该锚杆安装后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形，既可用作永久支护，又可用作临时支护，可适用于多数石质围岩条件支护，性价比优越。

Description

一种涨壳式锚杆
技术领域
本发明属于岩土工程锚固支护技术领域，本发明涉及一种涨壳式锚杆，适用于地下工程、采矿工程、基坑及边坡工程等方面的地层结构支护。
背景技术
在岩土工程涉及的地下工程、采矿工程、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的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。这种技术的应用与发展已有上百年的历史，并提出多种锚杆支护类型及工艺以适应不同的地层与不同条件的需要。
就锚杆类型而言，按锚杆体的刚度可分为：以钢筋或钢管作杆体的粗钢筋锚杆(Bar anchor)和以柔性高强钢绞丝作杆体的锚索锚杆(strand anchor)两大类。锚索锚杆一般以多根钢绞丝组成的多束型锚杆(multi-strand anchor)，以预应力为主，由于施工复杂，对机械设备要求高。一般适用于锚固力有大于500KN，长度10m以上的地层。而粗钢筋锚杆的锚固力一般使用小于500KN，所采用的机械简单，施工方便，为目前使用最多的锚杆，广泛使用于中小型锚固需要的地层支护中。如交通隧道、水利水电隧洞，采矿巷道、一般基坑和边坡支护。
粗钢筋锚杆也有很多种类，其中1)按锚固类型可分为注浆锚杆和非注浆锚杆。2)按预应力方式可分为非预应力锚杆和预应力锚杆。3)按预应力锚固段方式可分为机械点锚式和全粘结锚固型。4)按预应力锚杆的自由段可分非粘结型预应力锚杆和粘结型预应力锚杆。5)按杆体形状可分为实心锚杆和空心(中空)锚杆。6)按钻进方式可分为自钻式锚杆和非自钻式锚杆。
在粗钢筋锚杆中，我国国标《锚杆喷射混凝土技术规范》(GB50086-2001)、《公路隧道设计规范》(TJJ026-90)、《铁路隧道设计规范》(TB10003-99)、《锚固与注浆技术手册》(中国电力出版社，1999年9月)等文献中涉及多种粗钢筋锚杆类型，现大致介绍如下：
1.粗钢筋砂浆锚杆：采用螺纹钢筋作杆体，其施工工艺是在地层中钻孔后注入水泥砂浆，再在带浆体孔道中***钢筋，使钢筋、砂浆与地层的结合。属先注浆后锚固型锚杆，其力学原理是砂浆凝固后，杆体随地层变形而承受拉力限制地层变形。这种锚杆施工简便。其缺点是：1)浆体饱满度难以保证，且因***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。故使钢筋锈蚀而破坏。2)同时因不能实施预应力，注浆体随钢筋变形而开裂，使水气直接侵入钢筋，影响使用寿命。3)不适用于破碎地层。4)因锚杆支护力是在砂浆缓慢结硬后形成的，故不适用需迅速形成支护力的场合。
2.早强水泥药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。
3.水胀式锚杆和管缝式锚杆：利用杆体与孔壁面磨擦形成支护力。属于非注浆锚杆，一般仅适用于临时支护和良好岩层中。
4.涨壳式锚杆：利用锚固头的涨壳力形成点锚力，为非粘结型锚固产生的锚力。由于涨壳力通过涨壳与孔壁磨擦形成，故仅适用于较好的岩层中；且现有技术中，涨壳式锚杆为实心锚杆，在涨壳端头锚固后，全锚杆段不能进行后注浆，故多用在临时支护中。
5.中空自钻式锚杆：如中国专利ZL95202848.4公告文件所示的技术方案，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：(1)安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形；(2)能通过可靠的注浆使锚杆具永支护力和耐久性；(3)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防止锚杆在长期的工作下不锈蚀；(4)施工工艺简单可靠。
为解决上述问题，如中国专利(ZL02265041.5)“一种分段式中空注浆锚杆”和申请专利(申请号02112233.4)“一种锚杆支护方法及其分段式中空注浆锚杆”，提出了一种技术方案。
该发明提出了一种早强锚固的、可预应力的分段式中空注浆锚杆，由中空杆体、实心杆体及两者之间的连接套筒(连接两个杆体并带侧向孔，侧向孔与中空杆体空腔连通)、支承垫板、六角螺母、及垫圈、对中器、注浆(或排气)管、阻浆器组成。锚杆安装工艺方法是这样实现：(1)用钻孔机在地层中钻孔；(2)在现场将中空杆体、对中器、连接套筒、实心杆体和阻浆器装配好，在钻孔深部装入早强锚固剂；(3)将上述装配好的锚杆体用钻机以转动冲击等手段使锚杆体安装就位，使实心杆体与早强锚固体充分搅拌、挤压并在钻孔中填充密实；(4)待早强锚固体结硬达到所需强度后在岩层面上安装支承垫板、垫圈和螺母。如需要对锚杆进行预应力时，可用挤压空气柱塞千斤顶对中空杆体张拉预应力并用螺母锁定预应力荷载，或者直接用扭力板手拧紧螺母对中空杆体实现预应力；(5)完成上达步骤后对中空杆体段注浆，实现后注浆段的全粘结注浆和锚固，当锚杆向下安装(即钻孔底部相对孔口低时，如隧道的侧墙和底板)中空杆体的空腔作为注浆道，安装在垫板上的管道作为排气道，从中空锚杆低空腔端部注浆，浆液通过中空锚杆从连接套筒与中空杆体空腔相连的侧向孔道流出进入钻孔，并逐渐充满钻孔形成注浆体。当锚杆上向安装时(即钻孔底部比孔口高时，如隧道的拱部)，管道为注浆道，中空杆体的空腔作排气道。注浆时，浆体逐渐充盈形成注浆体，并从孔道排出，进入中空杆体的空腔。当浆液自空腔端部流出时，停止注浆，完成锚杆安装。因此可实现360°的安装。
该技术方案作为预应力锚杆时，中空杆体为自由段，实心杆体为锚固段，是药卷或树脂早强锚固剂进行锚固段的快速锚固与中空杆体后注浆相结合的粘结型预应力锚杆，可适用与各种岩层中。但该技术方案也存在如下缺点：
(1)经济性问题。锚固段是通过早强剂、锚杆与钻孔壁的粘结形成的，故锚固段长度与岩层的粘结强度有关。岩石强度好的粘结强度高，锚固段短；反之岩石破碎的粘结强度低，锚固段长。锚固段长度计算公式按国标《锚杆喷射混凝土技术规范》(GB50086-2001)为
La＝K×N/π×D×qr
La-锚固段长度(mm)，K-安全系数，N-锚杆轴向拉力设计值(kN)，D-锚杆锚固体直径(钻孔孔径，mm)，qr-水泥结石体与岩石孔壁粘结强度设计值。
以锚杆孔φ42mm为例，N＝60KN，K＝2.0，对其计算如表(以GB50086的规定值取中值计算)：
  岩石种类   qr(MPa)   La
  硬岩(Rb＞60Mpa)   1.8   2×60/π×42×1.8＝0.5m
  中硬岩(Rb＝30～60Mpa)   1.0   2×60/π×42×1.0＝0.91m
  软岩(Rb＝5～30Mpa)   0.52   2×60/π×42×1.0＝1.75m
锚杆要达到相同的拉力值时，锚固段比涨壳式锚杆要长，因为涨壳式锚杆其涨壳锚固头即为锚固段约长0.15m，因而分段式中空注浆锚杆相对于涨壳式锚杆的造价高；
(2)在形成瞬时锚固力方面不如涨壳式锚杆及时，涨壳式锚杆通过锚固头的涨壳力形成点锚力，而分段式中空注浆锚杆通过早强剂、锚杆与钻孔壁的粘结形成的，粘结需一定的固结时间来产生锚固力。
(3)在地下水多的岩层不能使用起及时支护作用。在地下水多时，即使岩石整体性很好也因早强锚固剂受地下水影响而使支护不可靠或难以形成支护力。
(4)锚杆使用长度受限制。在工程实践中发现，当锚杆长度5m以上时，在安装锚杆过程中往往使锚杆体对早强锚固段的锚固剂不能充分的搅动而使锚固力和可靠性受影响。限制了长锚杆的使用尤其是作为预应力锚杆的使用。
发明内容
本发明提供了一种涨壳式锚杆，该锚杆安装后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形，既可用作永久支护，又可用作临时支护。
一种涨壳式锚杆，由涨壳锚固头，锚杆体、支承垫板、紧固螺母、垫圈、连通管道组成，所述涨壳锚固头由涨壳内楔和两瓣涨壳夹片组成，涨壳夹片通过绑扎绳固定在涨壳内楔的两侧开口槽中，所述的涨壳内楔下部与锚杆体连接，上部两侧为开口槽，开口槽上端中部带有斜面楔，形成双面楔形滑动槽；涨壳夹片内侧具有与斜面楔相配合的斜面；锚杆体顶端进入涨壳内楔后可与涨壳夹片下端面配合。
所述的涨壳夹片与涨壳内楔固定后，涨壳夹片的顶端伸出涨壳内楔的顶面。
所述涨壳锚固头上涨壳内楔的斜面楔的两面上带有纵向凹槽，涨壳夹片内侧对应的位置设有相配合的纵向凹槽，涨壳内楔与涨壳夹片配合后形成纵向通孔。
所述的斜面楔上的纵向凹槽的端部开有横向连通口。
所述的锚杆体为中空管体，锚杆体与涨壳内楔连接后，锚杆体内空腔与涨壳内楔和涨壳夹片相配合后形成的纵向通孔连通。
所述的涨壳夹片的外表面为圆柱面，圆柱面上至少有两个环向凹槽。
所述的涨壳夹片的外表面为倒锯齿状表面，所述的倒锯齿可为环向分布、人字形分布或颗粒状分布。
所述的锚杆体为实心杆体。杆体上可附有穿过支承垫板的注浆或排气用的管道，管道的另一端口延伸至涨壳锚固头附近。
所述的锚杆体不仅包含可任一点进行螺纹连接的全长螺纹的中空管体或实心杆体，而且包含仅在中空锚杆体两端长度内的局部螺纹表面，其余部分为非螺纹表面的中空管体和实心杆体。
本发明提出的锚杆装置具有以下功能和效果：(1)能通过涨壳与岩壁形成涨压力，安装锚杆后能迅速形成支护锚固力，控制岩体变形；(2)既可用作永久支护，又可用作临时支护；(3)锚杆能360°任意方向安装及注浆，且施工工艺简单、注浆可靠，使锚杆具永久支护力和耐久性；(4)能通过预应力使锚杆注浆固结体处于零应力或不出现拉应力，从而使固结体不出现开裂，保护锚杆体在长期的工作下不受地层介质的侵蚀，提高锚杆的使用寿命；(5)可适用于多数石质围岩条件支护和性价比优越的特点。
附图说明
图1为本发明一种实施方式结构示意图；
图2为图1所示锚杆的涨壳锚固头1被涨开后的结构示意图；
图3为图1中涨壳锚固头1的涨壳内楔、涨壳夹片与锚杆体的装配示意图；
图4为涨壳内楔的立体示意图；
图5为涨壳夹片外表面的一种结构示意图；
图6本发明另一种实施方式的涨壳式注浆锚杆结构示意图；
图7为图1的发明装置安装在地层中的立面图。
上述附图中附图标记为：
1--涨壳锚固头；2--涨壳内楔；3--涨壳夹片；4--支承垫板；5--紧固螺母；6--垫圈；7--止浆塞；8--连通管道；9--锚杆体10的空腔；10--锚杆体；11--绑扎绳；12--涨壳内楔2与中空锚杆体螺纹连接的连接套筒；13--涨壳内楔2的两侧开口槽；14--斜面楔；15--涨壳夹片3的内侧斜面；16--涨壳夹片3的外表面；17--涨壳夹片3的头部端面；18--涨壳夹片3的底部端面；19--涨壳内楔2的头部端面；20--涨壳内楔2上部的楔形滑动槽；22--涨壳内楔斜面14上的纵向凹槽；23--涨壳夹片3上的纵向凹槽；24--涨壳夹片3的外表面16上的环向凹槽；25--纵向凹槽22的端部横向连通口；26--涨壳夹片3外表面上的倒锯齿；30--管道；60--地层(岩层)；61--支承面；62--注浆固结体；63--钻孔孔壁；64--钻孔洞的底部
具体实施方式
如图，一种涨壳式锚杆，由涨壳锚固头1，锚杆体10、支承垫板4、紧固螺母5、垫圈6、连通管道8组成，涨壳锚固头1由涨壳内楔2和两瓣涨壳夹片3组成，涨壳夹片3通过绑扎绳11固定在涨壳内楔2的两侧开口槽13中，所述的涨壳内楔2下部与锚杆体10连接，上部两侧为开口槽13，开口槽13上端中部带有斜面楔14，形成双面楔形滑动槽20；涨壳夹片3内侧具有与斜面楔14相配合的斜面15；锚杆体10顶端进入涨壳内楔2后可与涨壳夹片3下端面配合。
涨壳内楔2为圆柱面筒体，下端部分的圆柱面筒体12内有与锚杆体10连接相匹配的内螺纹；筒体的上端部分纵向部分被切割形成两个开口槽13，剩余部分靠近头部端面的部分外圆柱面被切去形成斜面，以利于安装施工；开口槽13的下端部分中空，上端部分由具有斜面的斜面楔14连成整体，组成上下等宽的可固定涨壳夹片3的楔形滑动槽20，斜面楔14靠近头部端面厚而下端薄，斜面楔14中间双面带有一道纵向凹槽22，用于注浆或排气；在纵向凹槽22底部位置上有一个端部连通口25，以利注浆或排气。
涨壳夹片3内侧为带有与涨壳内楔3的斜面楔14相匹配的斜面15，其顶部为端面17，底部为端面18。涨壳夹片3通过斜面15与斜面楔14，在外力作用下可形成相对滑动，带动涨壳夹片3向外涨开。涨壳夹片3内侧斜面15中间有纵向凹槽23，与涨壳内楔2的纵向凹槽22相匹配，形成楔形滑动槽20中的两个纵向孔道，以利注浆或排气；纵向凹槽23从头部端面17开始到底部端面18止。涨壳夹片3的底面18可与安装进入涨壳内楔2的锚杆体10的端部相匹配。
涨壳夹片3外表面16为圆柱面可以是光滑面或糙面构造，也可以是倒锯齿状表面构造，见图5。当外圆柱面16为光滑面或糙面构造时，其靠近头部17上端一小部分外圆柱面还可以是上端尖的圆锥面，以利于安装。涨壳夹片3的外表面16上至少有两个环向凹槽24，用于涨壳夹片3与涨壳内楔2的捆扎装配成整体。
图5中涨壳夹片3外表面16为倒锯齿状表面构造，其表面的倒锯齿可为环向倒锯齿26或成人字形倒锯齿或颗粒状倒锯齿，环向倒锯齿26既可等距分布，也可不等距分布，倒锯齿状的环向沟内可用绑扎绳11绑扎。绑扎绳11可以为一定强度的塑料绳或金属丝。
当岩层60的岩石硬度高时，岩体剪切强度高，涨壳夹片3外圆柱面16采用倒锯齿状，通过其局部挤压力，可提高涨壳夹片3与岩层孔壁63的摩擦力；当岩层60的硬度低时，岩体剪切强度低，涨壳夹片3外圆柱面16采用光滑面或糙面构造，可提高涨壳夹片3与孔壁63接触面面积，故传递压力荷载面积大，减少局部挤压及剪切破坏，故提高两者的摩擦力，从而提高锚杆的锚固力。
涨壳锚固头1装配就位时，见图1，两瓣涨壳夹片3对面安装在涨壳内楔2的两个开口槽13内；装配成整体时，涨壳夹片3的尖端部17略长于涨壳内楔2的端面19。
本装置所示的垫板4可平板或蝶形，垫板4上带有可***连通管道(用作注浆管或排气管)8的孔；半球形垫圈6与垫板4之间的接触面为球面接触，可适应锚杆轴线与支承面61之间非垂直安装情况下的锚杆荷载能有效传递到支承面61上。螺母5亦可与垫圈6制成一个整体构件与中空锚杆体10之间配合。
所述的锚杆体10在第一种实施方式为中空管体。锚杆体10与涨壳内楔2连接后，锚杆体10的内孔与楔形滑动槽20中的两个纵向孔道连通，便于注浆或排气，浆液可以从中空管体中和涨壳锚固头中流动，该实施方式虽然在不注浆时可用作临时支护，但使用中多为注浆后用于永久支护中。
所述的锚杆体10在的第二种实施方式为实心杆体。这种实施方式用于临时支护时，所示的锚杆装置可不设连通管道8及不进行注浆；此时的锚杆装置由涨壳锚固头1，锚杆体10、支承垫板4、紧固螺母5、垫圈6组成。用于永久支护时，在锚杆体10的外部附上一管道30，管道30尽量沿杆体延伸到靠近锚固头1附近，管道30的功能与中空管体的空腔9相同；此时锚杆由涨壳锚固头1，锚杆体10、支承垫板4、紧固螺母5、垫圈6、连通管道8和管道30组成；使用时，通过连通管道8和管道30的配合进行注浆和排气。
本装置的所示锚杆体10不仅包含全长螺纹表面、可任一点进行螺纹连接的全长螺纹中空管体或实心杆体，而且包含仅在中空锚杆体两端长度内的局部螺纹表面，用作与螺母5的螺纹配合以及与涨壳锚固头1的涨壳内楔2的螺纹连接，而中部可非螺纹表面的中空管体和实心杆体。
第一种实施方式的安装工艺方法与锚杆的工作原理是这样实现的：
步骤1：用钻孔机在地层(岩层)60中钻孔63并清扫钻孔。在现场将带表面缧纹的中空锚杆体10的一端与涨壳锚固头1的涨壳内楔21相连接，并将涨壳夹片3用绑扎绳11绑扎装配就位。
步骤2：将装配就位的涨壳锚固头1连同中空锚杆体10***在钻孔洞63。在中空锚杆体10的尾端用钻机(或冲钻工具)以转动冲击等手段使锚固头1连同锚杆体10***到钻孔底部64，并使涨壳锚固头1顶紧后涨壳夹片3向外涨开。
步骤3：在钻孔口按需安装一止浆塞7，以防止浆液溢出。同时安装连通管道8，并在锚杆体10和岩层支承面61上安装支承垫板4、垫圈6和紧固螺母5，连通管道8应穿过支承垫板4进入的钻孔洞63内。可用扭力扳手拧紧螺母5即可进行注浆。如需对锚杆进行预应力时，可用挤压空气柱塞千斤顶对锚杆体10张拉预应力，并用螺母5锁定预应力荷载。或者直接用扭力扳手拧紧螺母4对锚杆体10进行预应力。
步骤4：完成上述步骤后，可对锚杆进行注浆：当锚杆向下安装时(即钻孔底部64相对孔口低时，如地下洞室或边坡锚杆朝下安装时)锚杆体10的空腔9作为注浆道，安装在垫板4上的连通管道8作为排气道，注浆液体从尾端部进入空腔9，到达锚杆体的另一端，并通过涨壳内楔2连通口25以及纵向凹槽22与涨壳夹片3的纵向凹槽23形成二个纵向孔道向钻孔底部流出，并逐渐充满钻孔形成注浆固结体62。当浆液从连通管道8流出时停止注浆，锚杆安装完成。
当锚杆向上安装时(即钻孔底部比孔口高时，如地下洞室拱部锚杆朝上安装时)，连通管道8为注浆道，中空杆体10的空腔9作排气道。注浆时，浆体逐渐充盈形成注浆体62，并通过涨壳锚固头1的涨壳内楔2的纵向凹槽22与涨壳夹片3的纵向凹槽23形成的纵向孔道及涨壳内楔2的连通口25进入锚杆体10的空腔9。当浆液自锚杆体10的尾部流出时，停止注浆，完成锚杆安装。
第二种实施方式的安装工艺方法与锚杆的工作原理是这样实现的：
步骤1～2：用同第一种实施方式步骤1～2；
步骤3：当锚杆用作临时支护时，在锚杆体10和岩层支承面61上安装支承垫板4、垫圈6和紧固螺母5，直接用扭力扳手拧紧螺母5即可，锚杆安装完成。此时对螺母5拧紧力决定锚杆的预应力大小。当锚杆不用或回收时，可松开螺母5，卸下杆体10、螺母5、支承垫板4和垫圈6重复使用，但锚固头1不能卸下。
当用于永久支护时，同第一种实施方式步骤3。在钻孔口安装止浆塞7及连通管道8，并在锚杆体10和岩层支承面61上安装支承垫板4、垫圈6和紧固螺母5，连通管道8应穿过支承垫板4进入的钻孔洞63内。可用扭力扳手拧紧螺母5即可进行注浆和预应力。
步骤4：同第一种实施方式步骤4，可对锚杆进行注浆：当锚杆向下安装时，附在锚杆体10上并穿过垫板4的管道30作为注浆道，安装在垫板4上的连通管道8作为排气道，注浆液体从管道30一端到达底部，并逐渐充满钻孔形成注浆固结体62。当浆液从连通管道8流出时停止注浆，锚杆安装完成。
当锚杆向上安装时(即钻孔底部比孔口高时，如地下洞室拱部锚杆朝下安装时)，连通管道8为注浆道，管道30作排气道。注浆时，浆体逐渐充盈形成注浆体62；当锚杆到达顶端时，浆液通过管道30高端从低端流出时，停止注浆，完成锚杆安装。
该实施方式作为永久支护用时与第一实施方式的不同特点是涨壳锚固头1不能注浆。为保持锚杆长期工作的耐久性，涨壳锚固头1可用耐腐蚀材料制成或表面进行防腐处理。
涨壳锚固头1在岩石孔63中的工作原理是：
锚固头1到达孔底64后，钻机使涨壳夹片3的两个尖端部17与钻孔底64顶紧。在顶紧前锚固头1与杆体10一起转动，当转动冲击进一步进行时，因涨壳夹片3的尖端部17被顶紧受约束而不能转动，使涨壳内楔2亦不能转动，这样迫使锚杆体10的端头在涨壳内楔2中转动，使锚杆10旋转推进，这样锚杆端头将顶住两瓣涨壳夹片3的两个底端面18，推动涨壳夹片3向前在涨壳内楔2的楔形滑动槽20中沿斜面楔14方向滑动，使涨壳夹片3向上和向外涨开。当涨开变形到一定程度时，绑扎绳索(或金属丝)11被拉开，涨壳夹片3的外表面与钻孔壁面63紧贴、直至相互挤压形成涨力及摩擦力；当钻机不能继续转动锚杆体10时，涨壳锚固头1安装就位，涨壳锚固头1的锚固力由此形成。当通过张拉千斤顶或扭力扳手拧紧螺母5对锚杆体10张拉时，由于拉力使涨壳内楔2向下拉动，相应地通过斜面15，使涨壳夹片3沿斜面楔14向上滑动而涨开，并产生与孔壁63愈大摩擦阻力；当拉力越大时，其涨壳锚固头1的涨力与摩擦力也随之增大；当锁定螺母5时，即在锚杆体10中产生预应力，达到预应力的目的。本锚杆作为预应力锚杆时，锚杆体10到涨壳锚固头1的连接套筒12之内的长度为自由段，而涨壳夹片3的长度即为锚固段长度。

Claims (10)

1.一种涨壳式锚杆，由涨壳锚固头(1)，锚杆体(10)、支承垫板(4)、紧固螺母(5)、垫圈(6)、连通管道(8)组成，其特征在于：所述涨壳锚固头(1)由涨壳内楔(2)和两瓣涨壳夹片(3)组成，涨壳夹片(3)通过绑扎绳(11)固定在涨壳内楔(2)的两侧开口槽(13)中，所述的涨壳内楔(2)为圆柱面筒体，下端部分的圆柱面筒体(12)有与锚杆体(10)相匹配的内螺纹连接，圆柱面筒体的上端部分纵向被切割形成两个开口槽(13)，开口槽(13)的下端部分中空并相互连通；开口槽的上端部分有沿中轴对称的斜面契(14)将该部分圆柱面筒体内壁连成整体，组成上下等宽的可固定涨壳夹片(3)的双面契形滑动凹槽(20)；所述的涨壳夹片(3)内侧与双面契形滑动凹槽(20)配合部分为上下等宽，其有斜面(15)与内契(2)上的斜面契(14)相配合；锚杆体(10)顶端进入涨壳内楔(2)后可与涨壳夹片(3)下端面配合。
2.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的涨壳夹片(3)与涨壳内楔(2)固定后，涨壳夹片(3)的顶端(17)伸出涨壳内楔(2)的头部端面(19)。
3.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述涨壳锚固头(1)上涨壳内楔(2)上的斜面楔(14)的双面上带有纵向凹槽(22)，涨壳夹片(3)内侧对应的位置设有相配合的纵向凹槽(23)，涨壳内楔(2)与涨壳夹片(3)配合后形成纵向通孔。
4.根据权利要求3所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的斜面楔(14)上的纵向凹槽(22)的端部开有横向连通口(25)。
5.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的锚杆体(10)为中空管体，锚杆体(10)与涨壳内楔(2)连接后，锚杆体内空腔(9)与涨壳内楔(2)和涨壳夹片(3)相配合后形成的纵向通孔连通。
6.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的涨壳夹片(3)的外表面(16)为圆柱面，圆柱面上至少有两个环向凹槽(24)。
7.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的涨壳夹片(3)的外表面(16)为倒锯齿状表面，所述的倒锯齿(26)可为环向分布、人字形分布或颗粒状分布。
8.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的锚杆体(10)为实心杆体。
9.根据权利要求8所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的锚杆体(10)上附有穿过支承垫板(4)的注浆或排气用管道(30)，管道(30)的另一端口延伸至涨壳锚固头(1)附近。
10.根据权利要求1所述的一种涨壳式锚杆，其特征在于：所述的锚杆体(10)为可任一点进行螺纹连接的全长螺纹的中空管体或实心杆体。
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