CN208416590U - 一种端锚自旋可伸长式锚杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于支护技术领域，具体涉及一种端锚自旋可伸长式锚杆，具体包括钻头、锚杆、托盘和螺母；所述锚杆由前部端锚加固段和后部弯曲可伸长段组成；所述钻头与前部端锚加固段的一端连接，前部端锚加固段的另一端和后部弯曲可伸长段的一端连接，所述螺母将托盘固定在后部弯曲可伸长段的另一端。相比于普通锚杆，本实用新型在不增加锚杆支护密度和锚杆直径的前提下即可提供更大的锚固力和更强的变形适应性，在松软破碎隧道施工中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于支护技术领域，具体涉及一种端锚自旋可伸长式锚杆。
背景技术
目前，锚杆支护作为一种主动支护形式，在岩土工程已得到广泛应用，但是在一些松软大变形隧道的支护工程中还存有一定的缺项，限制了锚杆支护作用的有效发挥，主要有如下几点：
(1)普通锚杆相对于隧道围岩的刚度太大，在松软破碎隧道中，锚杆的变形量小于围岩的变形量，围岩不能充分卸载，锚杆受力过大致使支护失效。
(2)在软弱大变形隧道中过去常采用中空注浆锚杆，这种中空注浆锚杆的设计位置如果是在隧道的顶部，往往会出现浆液向下流淌以及注浆气泡，致使浆液的饱和度达不到使用要求，锚杆与围岩之间存有空隙，锚杆锚固力下降。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种端锚自旋可伸长式锚杆，解决普通锚杆在松软大变形隧道中所出现变形量过小、锚固力低、浆液饱和度不足的问题。
本实用新型的实现过程如下：
一种端锚自旋可伸长式锚杆，包括钻头、锚杆杆体、托盘和螺母；所述锚杆杆体由前部端锚加固段和后部弯曲可伸长段组成；所述钻头与前部端锚加固段的一端连接，前部端锚加固段的另一端和后部弯曲可伸长段的一端连接，所述托盘设置有中心通孔，所述后部弯曲可伸长段的另一端穿过托盘的中心通孔与螺母连接。
进一步，所述钻头为十字型合金钻头。
进一步，所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头与前部端锚加固段的一端通过螺纹连接；前部端锚加固段和后部弯曲可伸长段为一体式结构；所述螺母设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后部弯曲可伸长段的另一端穿过托盘的中心通孔与螺母通过螺纹连接。
进一步，所述前部端锚加固段是实心杆身的圆周面上设置有螺旋状旋丝锚叶的螺纹钢杆。
进一步，所述后部弯曲可伸长段是弯曲状且可伸长的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段为实心杆身。
进一步，所述后部弯曲可伸长段弯曲成若干个弯曲单元，所述弯曲单元的长度为100mm，弯曲单元圆弧对应半径为50mm。
进一步，所述前部端锚加固段的长度与后部弯曲可伸长段的长度比为1:3-1:1。
进一步，所述前部端锚加固段的长度与后部弯曲可伸长段的长度比为1:1；所述前部端锚加固段的旋丝锚叶的旋转角为60°。
进一步，所述钻头的外径d1、前部端锚加固段的旋丝锚叶外径 d2和后部弯曲可伸长段的外径d3相同。
进一步，所述钻头的外径d1为16-32mm；所述前部端锚加固段的旋丝锚叶外径d2为16-32mm；所述后部弯曲可伸长段的外径d3 为16-32mm。
本实用新型的积极效果：
(1)端锚自旋可伸长式锚杆通过在前部端锚加固段设计旋丝锚叶外径可以让旋丝锚叶深入岩体中形成多点接触产生摩擦，使产生侧向应力作用在旋丝锚叶之间的锚杆杆身上，增大了摩擦锚固力，实现及时支护，施工完成立即承载的效果。其中，端锚自旋可伸长式锚杆前部端锚加固段旋丝锚叶角度为60°，能够更好的配合钻头深入岩层中。在浆液扩散过程中，使浆液顺着旋丝锚叶往出流能够更好的排出浆液中的气泡，同时防止浆液外溢，因此能达到有效的饱和度，使其具有更好的锚固性。
(2)端锚自旋可伸长式后部弯曲可伸长段可随着围岩变形量的增加提供更多的可伸长变形量，当隧道围岩变形量较大时，仍可保证锚杆正常发挥作用。
(3)端锚自旋可伸长式锚杆相比于普通锚杆，在不增加锚杆支护密度和锚杆直径的前提下即可提供更大的锚固力和更强的变形适应性，在松软破碎隧道施工中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆的结构示意图；
图2为本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆的托盘的结构示意图；
图中，1钻头，21前部端锚加固段，22后部弯曲可伸长段，3托盘，4螺母，d1钻头的外径，d2前部端锚加固段的旋丝锚叶外径， d3后部弯曲可伸长段的外径。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。
为了解决普通锚杆在松软大变形隧道中所出现变形量过小、锚固力低、浆液饱和度不足的问题，本实用新型提供一种端锚自旋可伸长式锚杆，所述锚杆是以锚杆前部设置旋丝锚叶多点摩擦锚固和锚杆后部弯曲可伸长增加变形量为共同主导所设计的新型锚杆。
本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆，见图1，包括钻头1、锚杆杆体、托盘3和螺母4；所述锚杆杆体由前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22组成，所述锚杆杆体两端设置有外螺纹；所述钻头1为十字型合金钻头，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头1与前部端锚加固段21的一端通过螺纹连接；前部端锚加固段21的另一端和后部弯曲可伸长段22的一端连接，前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22为一体式结构，所述前部端锚加固段21是实心杆身的圆周面上设置有螺旋状旋丝锚叶的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22是弯曲状且可伸长的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22为实心杆身，所述后部弯曲可伸长段22弯曲成若干个弯曲单元，所述弯曲单元的长度为100mm，弯曲单元圆弧对应半径为50mm；所述托盘3设置有中心通孔，见图2，所述螺母4设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后部弯曲可伸长段22的另一端穿过托盘3的中心通孔与螺母4通过螺纹连接；所述钻头1的外径d1、前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2 和后部弯曲可伸长段22的外径d3相同，其中，所述钻头1的外径 d1为16-32mm；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2为 16-32mm；所述后部弯曲可伸长段22的外径d3为16-32mm；所述前部端锚加固段21的长度与后部弯曲可伸长段22的长度比为1:3-1:1，优选，所述前部端锚加固段21的长度与后部弯曲可伸长段22的长度比为1:1；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶的旋转角为60°。
实施例1
本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆，包括钻头1、锚杆杆体、托盘3和螺母4；所述锚杆杆体由前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22组成，所述锚杆杆体两端设置有外螺纹；所述钻头1为十字型合金钻头，能够防止端头的螺丝在旋进过程中变形，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头1与前部端锚加固段21的一端通过螺纹连接；前部端锚加固段21的另一端和后部弯曲可伸长段22的一端连接，前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22为一体式结构连接，所述前部端锚加固段21是实心杆身的圆周面上设置有螺旋状旋丝锚叶的螺纹钢杆，所述旋丝锚叶由机器冷加工后焊接在杆身，所述旋丝锚叶起到搅拌浆液、防止浆液溢出、增加浆液饱和度、增加锚固力的作用；所述后部弯曲可伸长段22是弯曲状且可伸长的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22为实心杆身，所述后部弯曲可伸长段22弯曲成3个弯曲单元，所述弯曲单元的长度为100mm，弯曲单元圆弧对应半径为50mm；所述托盘3设置有中心通孔，所述螺母4设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后部弯曲可伸长段22的另一端穿过托盘3的中心通孔与螺母4通过螺纹连接，即所述托盘3套在后部弯曲可伸长段22上，旋紧螺母 4后就将托盘3固定在后部弯曲可伸长段22上；所述钻头1的外径 d1、前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2和后部弯曲可伸长段22 的外径d3相同，其中，所述钻头1的外径d1为16mm；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2为16mm；所述后部弯曲可伸长段22 的外径d3为16mm；所述前部端锚加固段21的长度与后部弯曲可伸长段22的长度比为1:1；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶的旋转角为60°。
实施例2
本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆，包括钻头1、锚杆杆体、托盘3和螺母4；所述锚杆杆体由前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22组成，所述锚杆杆体两端设置有外螺纹；所述钻头1为十字型合金钻头，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头1与前部端锚加固段21的一端通过螺纹连接；前部端锚加固段21的另一端和后部弯曲可伸长段22的一端连接，前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22为一体式结构，所述前部端锚加固段21是实心杆身的圆周面上设置有螺旋状旋丝锚叶的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22是弯曲状且可伸长的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22为实心杆身，所述后部弯曲可伸长段22弯曲成 7个弯曲单元，所述弯曲单元的长度为100mm，弯曲单元圆弧对应半径为50mm；所述托盘3设置有中心通孔，所述螺母4设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后部弯曲可伸长段22的另一端穿过托盘3的中心通孔与螺母4通过螺纹连接；所述钻头1的外径 d1、前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2和后部弯曲可伸长段22 的外径d3相同，其中，所述钻头1的外径d1为32mm；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2为32mm；所述后部弯曲可伸长段22 的外径d3为32mm；所述前部端锚加固段21的长度与后部弯曲可伸长段22的长度比为1:3；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶的旋转角为60°。
实施例3
本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆，包括钻头1、锚杆杆体、托盘3和螺母4；所述锚杆杆体由前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22组成，所述锚杆杆体两端设置有外螺纹；所述钻头1为十字型合金钻头，所述钻头1的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头1与前部端锚加固段21的一端通过螺纹连接；前部端锚加固段21的另一端和后部弯曲可伸长段22的一端连接，前部端锚加固段21和后部弯曲可伸长段22为一体式结构，所述前部端锚加固段21是实心杆身的圆周面上设置有螺旋状旋丝锚叶的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22是弯曲状且可伸长的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段22为实心杆身，所述后部弯曲可伸长段22弯曲成 5个弯曲单元，所述弯曲单元的长度为100mm，弯曲单元圆弧对应半径为50mm；所述托盘3设置有中心通孔，所述螺母4设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后部弯曲可伸长段22的另一端穿过托盘3的中心通孔与螺母4通过螺纹连接；所述钻头1的外径 d1、前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2和后部弯曲可伸长段22 的外径d3相同，其中，所述钻头1的外径d1为25mm；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶外径d2为25mm；所述后部弯曲可伸长段22 的外径d3为25mm；所述前部端锚加固段21的长度与后部弯曲可伸长段22的长度比为2:3；所述前部端锚加固段21的旋丝锚叶的旋转角为60°。
本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆的工作原理：
(1)使用锚杆钻机在岩石壁面钻出锚杆孔；
(2)在步骤(1)钻的锚杆孔中***树脂锚固药卷；
(3)将本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆安装在钻机上，使用钻机将本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆***步骤(1)的锚杆孔中，钻机转动锚杆的过程中，锚杆逐步进入锚杆孔，且搅拌药卷，使药卷分布在锚杆和岩石壁之间；
(4)当锚杆达到设计位置后，卸下钻机；
(5)当药卷凝固后，将托盘3套在锚杆杆体上，拧紧螺母4。当后期岩体应力增大时，为适应岩体的变化，本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆的后部弯曲可伸长段22受压力后会逐渐被拉直，从而增加了锚杆的变形量。例如在松软破碎隧道中，本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆的变形伸长，适应围岩的变形，当围岩充分卸载时，本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆仍能起到支护作用。
本实用新型所述端锚自旋可伸长式锚杆是一种非全长锚固锚杆，是一种新型围岩支护技术，它主要应用到破碎围岩隧道、复杂公路边坡等支护工程，其采用增大摩擦阻力与弯曲可伸长共同作用的设计理念，在锚杆前部设置旋丝锚叶多点摩擦锚固和锚杆后部弯曲可伸长增加变形量，颠覆了传统锚杆单一支护工作理念，省掉了繁琐工作程序，将钻研药卷搅拌、注浆、支护等工作一次性到位，在增大锚杆锚固力及变形量的基础上可以有效的完成工作，加快施工速率。
其中，本实用新型所述前部端锚加固段21的作用主要有：(1) 旋丝锚叶刻入孔壁岩层增加形成多点摩擦，即时承载，增加锚固力； (2)锚杆旋丝锚叶起到搅拌浆液，防止浆液溢出，增加浆液饱和度的作用。本实用新型所述后部弯曲可伸长段22的作用是：随着围岩变形增大，弯曲段可提供更多的变形伸长量，适应隧道变形。本实用新型所述托盘3、螺母4为普通锚杆螺母、托盘，主要起安装固定锚杆和应力扩散的作用。因此，相比于普通锚杆，本实用新型在不增加锚杆支护密度和锚杆直径的前提下即可提供更大的锚固力和更强的变形适应性，在松软破碎隧道施工中具有良好的应用前景。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作出的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施仅限于这些说明。对于本实用新型所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：包括钻头(1)、锚杆杆体、托盘(3)和螺母(4)；所述锚杆杆体由前部端锚加固段(21)和后部弯曲可伸长段(22)组成；所述钻头(1)与前部端锚加固段(21)的一端连接，前部端锚加固段(21)的另一端和后部弯曲可伸长段(22)的一端连接，所述托盘(3)设置有中心通孔，所述后部弯曲可伸长段(22)的另一端穿过托盘(3)的中心通孔与螺母(4)连接。
2.根据权利要求1所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述钻头(1)为十字型合金钻头。
3.根据权利要求1所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述锚杆杆体两端设置有外螺纹，所述钻头(1)的一端设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述钻头(1)与前部端锚加固段(21)的一端通过螺纹连接；前部端锚加固段(21)和后部弯曲可伸长段(22)为一体式结构；所述螺母(4)设置有与锚杆杆体的外螺纹相匹配的内螺纹，所述后部弯曲可伸长段(22)的另一端穿过托盘(3)的中心通孔与螺母(4)通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述前部端锚加固段(21)是实心杆身的圆周面上设置有螺旋状旋丝锚叶的螺纹钢杆。
5.根据权利要求1所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述后部弯曲可伸长段(22)是弯曲状且可伸长的螺纹钢杆，所述后部弯曲可伸长段(22)为实心杆身。
6.根据权利要求5所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述后部弯曲可伸长段(22)弯曲成若干个弯曲单元，所述弯曲单元的长度为100mm，弯曲单元圆弧对应半径为50mm。
7.根据权利要求1所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述前部端锚加固段(21)的长度与后部弯曲可伸长段(22)的长度比为1:3-1:1。
8.根据权利要求7所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述前部端锚加固段(21)的长度与后部弯曲可伸长段(22)的长度比为1:1；所述前部端锚加固段(21)的旋丝锚叶的旋转角为60°。
9.根据权利要求1所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述钻头(1)的外径(d1)、前部端锚加固段(21)的旋丝锚叶外径(d2)和后部弯曲可伸长段(22)的外径(d3)相同。
10.根据权利要求9所述端锚自旋可伸长式锚杆，其特征在于：所述钻头(1)的外径(d1)为16-32mm；所述前部端锚加固段(21)的旋丝锚叶外径(d2)为16-32mm；所述后部弯曲可伸长段(22)的外径(d3)为16-32mm。
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