專利名稱：一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及巖土工程錨固技術，更具體涉及錨桿支護技術。
背景技術：
巖土工程是以巖土體為工作對象，涉及巖土體的利用、整治和改造的土木工程。巖土工程錨固技術，是以錨噴支護為主要技術措施，在巖土體的利用、整治和改造中，有效控制巖土體的穩(wěn)定性，使之具有服務功能的加固技術的總稱；巖土工程錨固技術，廣泛應用于礦山、井巷、交通隧道與城市地鐵、水利水電地下廠房與隧洞、邊坡與壩基，以及國防與民用防空工程等。
錨桿支護作為一種支護方式，與傳統支護方式有著根本的區(qū)別，傳統的支護方式常常是被動地承受坍塌巖土體產生的荷載，而錨桿可以主動地加固巖土體，有效地控制其變形，防止坍塌的發(fā)生。錨桿支護主要在結構、材料與施工工藝上進行改進，向受力合理、快速承載、適應性強、效率高方面發(fā)展，以適應軟弱破碎不良地質環(huán)境中工程構筑的需要。
砂固結內錨頭預應力錨桿是近幾年出現的新型錨固技術，它利用砂在壓縮時的膨脹性產生與巖壁和錨桿表面的巨大摩擦力來提供錨固力。
現有砂固結內錨頭預應力錨桿采用木質封口，它由荷載板、空心砂柱體、木質封口、小鐵夾、錨桿體、混凝土錨墩、承壓板和鎖緊螺母構成。將其放入鉆孔中錨固，可加固巖土體。錨桿體為一根直的鋼筋，荷載板為圓形鋼板，錨桿體的一端固定在荷載板上，空心砂柱體從錨桿體的另一端套入錨桿體，挨著荷載板，然后將木質封口放入水中浸泡后，再套入錨桿體，緊靠空心砂柱體；再將小鐵夾靠著木質封口固定在錨桿體上，然后整體推入鉆孔；木質封口充分膨脹后擠壓鉆孔孔壁產生摩擦力。當孔外的空心千斤頂施加拉拔力時，荷載板推動空心砂柱體向木質封口運動，空心砂柱體被壓碎，隨著拉拔力的繼續(xù)作用，散砂將被壓密，砂體與巖壁和錨桿表面產生摩擦力提供了錨固力。
在現有砂固結內錨頭預應力錨桿結構中，封堵散砂是靠木質封口浸水膨脹與巖壁產生摩擦力來實現的，其不足之處木質封口需要大量的優(yōu)質木材，不但對環(huán)境有不利影響，且其來源困難；二是其制作須經選材、切割、干燥、壓縮及車床加工等煩瑣的工序；三是木質封口浸水后的膨脹速率受溫度、吸水率等因素影響，操作困難；再就是經常出現木質封口無法到達預定位置，以及由于木質封口與鉆孔孔壁的摩擦力不足，造成錨桿錨固失敗。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是，提供一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿，包含荷載板、空心砂柱體、鋼圓環(huán)、鋼管、錨桿體、承壓板和鎖緊螺母。該錨桿用由鋼圓環(huán)、鋼管和承壓板構成的剛性封口替代現有的木質封口，成本低、制作簡單、操作方便、施工快捷，并大大提高了錨桿錨固的成功率。
為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿，包含荷載板、空心砂柱體、鋼圓環(huán)、鋼管、錨桿體、承壓板和鎖緊螺母。將預應力錨桿放入鉆孔中錨固，可加固巖土體。錨桿體為一端有外螺紋的鋼筋，荷載板為圓形鋼環(huán)，其內徑正好可穿過錨桿體，其外徑的大小可正好放入鉆孔中，錨桿體無外螺紋的一端穿過荷載板固定在荷載板上，空心砂柱體從錨桿體有外螺紋的一端套入錨桿體，挨著荷載板，鋼圓環(huán)的大小和形狀與荷載板相同，將鋼圓環(huán)套入錨桿體，緊挨著空心砂柱體，鋼管的內徑大于錨桿體的直徑，鋼管的外徑小于鋼圓環(huán)的外徑，鋼管套入錨桿體，緊挨鋼圓環(huán)，承壓板為鋼板，其中心有可正好穿過錨桿體的圓孔，承壓板套入錨桿體，并緊挨鋼管，承壓板的面積為鉆孔面積的8～12倍，鎖緊螺母的內螺紋與錨桿體的外螺紋相匹配，將鎖緊螺母擰入錨桿體中并緊挨承壓板。
本實用新型的錨固方法為將本實用新型的一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿荷載板一端放入鉆孔，并逐漸推進，直至承壓板剛好壓在鉆孔孔口處，將傳力架固定在承壓板上，空心千斤頂固定在傳力架上，張拉桿的一端固定在空心千斤頂上，另一端用張拉連接器與露出鉆孔孔口的錨桿體外螺紋連接，然后空心千斤頂施加拉拔力，荷載板向鋼圓環(huán)運動，其中的空心砂柱體先被壓碎，然后被壓成高度致密，直至拉拔力達到工程設計所需。高度致密的砂體與巖壁和錨桿表面會產生巨大的摩擦力，最后擰緊鎖緊螺母，使承壓板緊壓住鉆孔孔口，從而形成錨固所需的預應力。
與現有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點從制作工序上看，鋼圓環(huán)和荷載板是一樣的，不需要額外的工序，而鋼管可以選用市場上的規(guī)格產品，避免了木制封口在制作上的煩瑣工序；從使用操作上看，剛性封口作為裝配式的部件，使用簡單、操作方便；從力學角度上看，剛性封口封堵散砂是靠鋼圓環(huán)與鋼管、鋼管與承壓板之間相互作用的軸向反力產生阻力來實現的，大大提高了錨桿錨固的成功率；從施工時間上看，在錨桿整體送入鉆孔內后即可開始施加拉拔力，無須像木制封口需要浸水等待膨脹，節(jié)約時間，施工快速，特別適用于臨時支護和搶險工程。
從經濟效益上看，對于工程中常用的9m長度的錨桿，采用剛性封口的成本比木制封口的成本低。錨桿長度越短，采用剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿結構的成本越低，這對于使用錨桿長度為2-3m的煤礦和礦山井巷，經濟效益更加顯著。


圖1為本實用新型錨固后的結構示意圖。
其中1為荷載板、2為空心砂柱體、3為鋼圓環(huán)、4為鋼管、5為錨桿體、6為鉆孔、7為混凝土錨墩、8為承壓板、9為鎖緊螺母。
圖2為本實用新型的錨固示意圖。
其中1為荷載板、2為空心砂柱體、3為鋼圓環(huán)、4為鋼管、5為錨桿體、6為鉆孔、7為混凝土錨墩、8為承壓板、9為鎖緊螺母、10為張拉連接器、11為傳力架、12為空心千斤頂、13為張拉桿。
具體實施方式

以下結合附圖，對本實用新型作進一步的說明由圖1可知，一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿，包含荷載板1、空心砂柱體2、鋼圓環(huán)3、鋼管4、錨桿體5、承壓板8、鎖緊螺母9。將其放入鉆孔6中錨固，可加固巖土體。錨桿體5為一端有外螺紋的鋼筋，荷載板1為圓形鋼環(huán)，其內徑正好可穿過錨桿體5，其外徑的大小可正好放入鉆孔6中，一般比鉆孔6直徑小3～4毫米，錨桿體5無外螺紋的一端穿過荷載板1固定在荷載板1上，空心砂柱體2的內、外徑與荷載板1的內、外徑相同，空心砂柱體2從錨桿體5有外螺紋的一端套入錨桿體5，挨著荷載板1，鋼圓環(huán)3的大小和形狀與荷載板1相同，將鋼圓環(huán)3套入錨桿體，緊挨著空心砂柱體，鋼管4的內徑大于錨桿體5的直徑，鋼管4的外徑小于鋼圓環(huán)3的外徑，鋼管4套入錨桿體5，緊挨鋼圓環(huán)3，承壓板8為鋼板，其中心有可正好穿過錨桿體5的圓孔，承壓板8套入錨桿體5，并緊挨鋼管4，承壓板8的面積為鉆孔6面積的8～12倍，鎖緊螺母9的內螺紋與錨桿體5的外螺紋相匹配，將鎖緊螺母擰入錨桿體中并緊挨承壓板8。為了減小孔口不規(guī)則形狀引起的預應力損失，可在鉆孔6的孔口澆灌混凝土錨墩7，混凝土錨墩7為與鉆孔6同心的棱臺體，中間有與鉆孔6孔徑相同的孔。
由圖2可知，本實用新型的錨固方法為將本實用新型的一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿的荷載板1一端放入鉆孔6，并逐漸推進，直至承壓板8剛好壓在混凝土錨墩7的孔口處，將傳力架11固定在承壓板8上，空心千斤頂12固定在傳力架11上，張拉桿13的一端固定在空心千斤頂12上，另一端用張拉連接器10與露出混凝土錨墩7的孔口的錨桿體5外螺紋連接，然后空心千斤頂12施加拉拔力，荷載板1向鋼圓環(huán)3方向運動，其中的空心砂柱體2先被壓碎，然后被壓成高度致密，直至拉拔力達到工程設計所需。
高度致密的砂體與巖壁和錨桿表面會產生巨大的摩擦力，最后擰緊鎖緊螺母9，使承壓板8緊壓住混凝土錨墩7的孔口，從而形成錨固所需的預應力。
權利要求1.一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿，包含荷載板(1)、空心砂柱體(2)、錨桿體(5)、承壓板(8)和鎖緊螺母(9)，其特征在于，該預應力錨桿還包含鋼圓環(huán)(3)、鋼管(4)，其中錨桿體(5)無外螺紋的一端固定在荷載板(1)中心，空心砂柱體(2)套入錨桿體(5)，鋼圓環(huán)(3)的大小和形狀與荷載板(1)相同，將鋼圓環(huán)(3)套入錨桿體，鋼管(4)的內徑大于錨桿體(5)的直徑，鋼管(4)的外徑小于鋼圓環(huán)(3)的外徑，鋼管(4)套入錨桿體(5)，承壓板(8)套入錨桿體(5)，將鎖緊螺母擰入錨桿體中，使荷載板(1)、空心砂柱體(2)、鋼圓環(huán)(3)、鋼管(4)、承壓板(8)和鎖緊螺母依次相挨。
專利摘要本實用新型公開了一種剛性封口的砂固結內錨頭預應力錨桿，該預應力錨桿包含荷載板1、空心砂柱體2、鋼圓環(huán)3、鋼管4、錨桿體5、承壓板8和鎖緊螺母9。用鋼圓環(huán)3、鋼管4和承壓板8構成的剛性封口替代現有的木質封口，成本低、制作簡單、操作方便、施工快捷，能快速形成錨固所需的預應力，并大大提高了錨桿錨固的成功率。
文檔編號E21D21/00GK2625583SQ0325436
公開日2004年7月14日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權日2003年6月6日
發(fā)明者覃衛(wèi)民, 王水林, 曾國洪, 文學軍, 葛修潤 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所