專利名稱：全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦山、交通、水利、工程領(lǐng)域用的錨桿。
背景技術(shù)：
在巖土工程涉及的地下工程、采礦工程、基坑與邊坡工程中，為防止地層變形或失 穩(wěn)而危及安全，需要對地層進(jìn)行加固，加固的主要方法是采用錨桿支護(hù)。錨桿支護(hù)能充分調(diào) 動巖土體自身的承載能力，是一種對原巖擾動小、施工速度快、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的加固 技術(shù)，在礦山建設(shè)、高陡邊坡、大型地下硐室、大型弧門間墩、大壩及壩基、建筑加固、抗浮工 程、抗傾覆工程、錨拉工程中起到廣泛的應(yīng)用。目前大部分礦山及巖土工程中應(yīng)用的錨桿為無預(yù)應(yīng)力端頭錨固類。端頭錨固型錨 桿對于改善圍巖應(yīng)力環(huán)境和提高圍巖承載力雖具有比較明顯的效果，但是在深部高地應(yīng)力 井巷工程中或其它特殊的情況下，單純的端錨效果并不是十分理想，表現(xiàn)為其承載能力不 足，容易出現(xiàn)脫錨或錨桿拉斷失效等現(xiàn)象。為了克服此缺點(diǎn)，有些煤礦嘗試使用全長錨固型 錨桿。目前常見的全錨式錨桿有多種。例如中國發(fā)明專利ZL02112233. 4公開了一種錨桿支護(hù)方法及其分段式中空注 漿錨桿，提出的技術(shù)方案是一種早強(qiáng)錨固、可預(yù)應(yīng)力的分段式中空注漿錨桿。該錨桿體由于 是中空的，其抗拉強(qiáng)度有限，所以不能適應(yīng)高應(yīng)力巖石巷道支護(hù)。中國實(shí)用新型專利ZL200320107953. 5公開了一種漲殼式錨桿，該錨桿由漲殼錨 固頭、錨桿體、托盤、螺母、排氣或進(jìn)漿管等組成，采用中空管體作錨桿體或用實(shí)心鋼筋綁一 根管道代替中空管體作錨桿體，錨桿體前端頭設(shè)有一圈凸起，墊板帶孔可插連通管道，漲殼 錨固頭作錨桿端頭錨固，在安裝漲殼錨固頭錨固后，再進(jìn)行注漿錨固，由于錨桿體是中空 的，或僅是一根細(xì)的鋼筋，所以也不能適應(yīng)高應(yīng)力的巖層加固。另外，施工時(shí)，需先安裝錨 桿，然后再進(jìn)行注漿，分步進(jìn)行，中途需更換施工工具或設(shè)備。綜上所述，端部錨固型錨桿和中空式注漿錨桿，僅適用于特定場合，對于深部高地 應(yīng)力巷道支護(hù)的效果不甚理想，只有全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力型錨桿才能較好解決深部高地應(yīng)力巷 道、硐室的支護(hù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有錨桿的不足提供一種全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿。通過該錨桿 解決高地應(yīng)力巷道的支護(hù)問題，既可以作為永久支護(hù)，又可以用作臨時(shí)支護(hù)。本發(fā)明全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿的構(gòu)造為由漲殼錨固頭、錨桿體、托盤和螺母組成， 其特征在于，所述的錨桿體為實(shí)心錨桿體，錨桿體前端頭依次加工有與漲殼錨固頭連接的 外螺紋和不連續(xù)的凸起，凸起之間形成軸向凹槽；錨桿體的后端頭和螺母上設(shè)有相通的銷 孔，銷孔中插有臨時(shí)銷釘；錨桿體與鉆孔壁之間設(shè)有緩凝樹脂錨固劑形成的粘結(jié)層。為了更好地實(shí)現(xiàn)全長粘結(jié)，所述的漲殼錨固頭為頂端封閉的中空圓柱體，柱身上 部的內(nèi)表面設(shè)有與錨桿體前端連接的內(nèi)螺紋，尾部設(shè)有與錨桿體凸起相配合的不連續(xù)漲殼瓣片，瓣片外表面有倒齒。為保證施工時(shí)樹脂錨固劑能夠回流至錨桿孔，在漲殼錨固頭周身設(shè)有兩個(gè)或四個(gè) 對稱的圓孔。本發(fā)明全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿的施工方法為安裝時(shí)，依次將漲殼錨固端頭、足量 的緩凝樹脂錨固藥卷用錨桿送入孔中；然后套上托盤，擰上高強(qiáng)螺母，插上臨時(shí)銷釘，用 MQS90J2型氣動錨桿安裝機(jī)(中科院研制的扭矩最大可達(dá)1200N · m)連接被銷釘鎖定的高 強(qiáng)螺母，將錨桿推入孔底；同時(shí)，擠壓藥卷使其通過凹槽擴(kuò)散至孔中，與孔壁全部粘結(jié)，直至 臨時(shí)銷釘擰斷，使托盤緊貼孔口巖壁；此時(shí)表明錨桿體插入漲殼端頭并使之漲開固定在孔 底上；在緩凝樹脂錨固藥卷凝固前，繼續(xù)鉆緊螺帽為錨桿體施加高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力。本發(fā)明全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿優(yōu)點(diǎn)是1、由于采用實(shí)心的錨桿體，且鉆孔內(nèi)不用排氣或進(jìn)漿管，所以錨桿體的直徑可以 設(shè)計(jì)為與整個(gè)鉆孔的直徑相適應(yīng)，相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，錨桿體的直徑增大許多，所以抗拉 強(qiáng)度大，適宜在高地應(yīng)力礦區(qū)使用。2、由于采用樹脂錨固劑錨固整個(gè)鉆孔，錨固效果好，能夠有效控制圍巖變形。3、用MQS90J2型氣動錨桿安裝機(jī)擰緊螺母，施加預(yù)應(yīng)力，部分恢復(fù)原巖應(yīng)力，提高 錨桿的支護(hù)效果。4、由于采用漲殼錨固頭，能夠在藥卷凝固前提供一定的錨固力，可以實(shí)現(xiàn)施加高 強(qiáng)預(yù)應(yīng)力和錨桿的全長粘結(jié)，避免了錨桿支護(hù)端錨有預(yù)應(yīng)力而全長粘結(jié)無預(yù)應(yīng)力的缺陷， 改善了錨桿的受力分布狀態(tài)。5、該方法施工方便、快捷，而且所施加的預(yù)應(yīng)力值大，能夠在全長粘結(jié)的同時(shí)施加 預(yù)應(yīng)力，一步完成，不用中途更換施工工具或設(shè)備。


圖1為本發(fā)明錨桿體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖面放大圖。圖例說明1-漲殼錨固頭；2-錨桿體；3-凸起；4-凹槽；5-臨時(shí)銷釘；6_螺母； 7_錨桿孔；8-粘結(jié)層；9-托盤；10-圓孔；11-內(nèi)螺紋；12-瓣片。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的一種全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿由漲殼錨固頭1、錨桿體2、托盤9和螺母 6組成，所述的漲殼錨固頭1為頂端封閉的中空圓柱體，柱身上部的內(nèi)表面設(shè)有與錨桿體2 前端連接的內(nèi)螺紋11，尾部設(shè)有與錨桿體凸起3相配合的不連續(xù)漲殼瓣片12，瓣片12外表 面有倒齒。錨桿體2為全長實(shí)心桿體，前端頭有螺紋，螺紋長度20mm 50mm，主要用于與 漲殼錨固頭1內(nèi)螺紋11配合，使錨桿體2與漲殼錨固頭1緊密結(jié)合。在距前端螺紋5mm IOmm處，有四個(gè)沿軸線方向?qū)ΨQ的凸起3 (見圖2)，長度為15mm 30mm，其作用是與漲殼錨 固頭1四個(gè)瓣片12相配合，使瓣片12漲開緊貼孔壁，為施加預(yù)緊力提供條件。同時(shí)，四個(gè) 凸起3中間間隔形成凹槽4，主要作用是使錨固劑在受到大的擠壓后沿錨桿體2向外流，以 實(shí)現(xiàn)全長粘結(jié)。上述錨桿體2尾部螺紋與螺母配合，并設(shè)有相通的銷孔，銷孔上安裝有臨時(shí)銷釘5，主要作用是在安裝錨桿前期使螺母6和錨桿體2無相對位移而使錨桿體2鉆進(jìn)，當(dāng)扭力 達(dá)到臨時(shí)銷釘5抗剪強(qiáng)度時(shí)臨時(shí)銷釘5剪斷，此時(shí)說明孔底桿體與漲殼錨固頭1緊密結(jié)合 并已產(chǎn)生錨固力，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)螺母6即可實(shí)現(xiàn)施加預(yù)應(yīng)力。螺母6的槽口與MQS90J2型氣動 錨桿安裝機(jī)的槽口相匹配，其作用是可實(shí)現(xiàn)安裝錨桿的同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，避免使用套筒反 復(fù)拆卸。 施工時(shí)，首先依次將漲殼錨固頭1、足量的緩凝樹脂錨固藥卷用錨桿體2沿錨桿孔 7送入孔底。隨后依次安裝托盤9、墊圈和高強(qiáng)螺母6，將高強(qiáng)螺母6和錨桿體2用臨時(shí)銷釘 5鎖死。然后用MQS90J2型氣動錨桿安裝機(jī)連接高強(qiáng)螺母6，將錨桿體2推入孔內(nèi)的同時(shí)， 以強(qiáng)大壓力擠壓緩凝樹脂錨固藥卷，藥卷破裂后在壓力作用下從凹槽4中回流到整個(gè)孔壁 中形成粘結(jié)層8。為保證施工時(shí)樹脂錨固劑能夠回流至錨桿孔7，在漲殼錨固頭1周身設(shè)有 四個(gè)對稱的圓孔10。同時(shí)，隨著錨桿前端頭和漲殼錨固頭1螺紋的旋緊，錨桿體2上的四個(gè) 凸起3使?jié)q殼錨固頭1四個(gè)瓣片12張開逐步擠壓孔壁，產(chǎn)生錨固力。當(dāng)錨桿體2不能轉(zhuǎn)動 時(shí)，表明瓣片12已最大限度張開，漲殼錨固完成。繼續(xù)鉆進(jìn)達(dá)到臨時(shí)銷釘5抗剪強(qiáng)度，臨時(shí) 銷釘5剪斷，托盤9緊貼孔壁，此時(shí)表明錨桿體2與錨固頭1緊密結(jié)合并已產(chǎn)生錨固力，在 緩凝樹脂錨固藥卷凝固前，繼續(xù)擰緊螺母6即可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的施加。
權(quán)利要求
一種全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿，它是由漲殼錨固頭、錨桿體、托盤和螺母組成，其特征在于，所述的錨桿體為實(shí)心錨桿體，錨桿體前端頭依次加工有與漲殼錨固頭連接的外螺紋和不連續(xù)的凸起，凸起之間形成軸向凹槽；錨桿體的后端頭和螺母上設(shè)有相通的銷孔，銷孔中插有臨時(shí)銷釘；錨桿體與鉆孔壁之間設(shè)有緩凝樹脂錨固劑形成的粘結(jié)層。
2.如權(quán)利要求1所述的全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿，其特征在于，所述的漲殼錨固頭為頂端 封閉的中空圓柱體，柱身上部的內(nèi)表面設(shè)有與錨桿體前端連接的內(nèi)螺紋，尾部設(shè)有與錨桿 體凸起相配合的不連續(xù)漲殼瓣片，瓣片外表面有倒齒。
3.如權(quán)利要求1所述的全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿，其特征在于，在漲殼錨固頭周身設(shè)有兩 個(gè)或四個(gè)對稱的圓孔。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述的全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿的施工方法，其特征在于，施 工時(shí)，依次將漲殼錨固端頭、足量的緩凝樹脂錨固藥卷用錨桿送入孔中；然后套上托盤，擰 上高強(qiáng)螺母，插上臨時(shí)銷釘，用MQS90J2型氣動錨桿安裝機(jī)連接被銷釘鎖定的高強(qiáng)螺母，將 錨桿推入孔底；同時(shí)，擠壓藥卷使其通過凹槽擴(kuò)散至孔中，與孔壁全部粘結(jié)，直至臨時(shí)銷釘 擰斷，使托盤緊貼孔口巖壁；此時(shí)表明錨桿體插入漲殼端頭并使之漲開固定在孔底上；在 緩凝樹脂錨固藥卷凝固前，繼續(xù)鉆緊螺帽為錨桿體施加高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿及其施工方法，它是在實(shí)心錨桿體前端頭依次加工有與漲殼錨固頭連接的外螺紋和不連續(xù)的凸起，凸起之間形成軸向凹槽；錨桿體的后端頭和螺母上設(shè)有相通的銷孔，銷孔中插有臨時(shí)銷釘；錨桿體與鉆孔壁之間設(shè)有緩凝樹脂錨固劑形成的粘結(jié)層。本發(fā)明全長粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿解決了高地應(yīng)力巷道的支護(hù)問題，既可以作為永久支護(hù)，又可以用作臨時(shí)支護(hù)。
文檔編號E21D21/00GK101994315SQ20101051566
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月16日
發(fā)明者李廷春, 邢雪陽 申請人:山東科技大學(xué)