專利名稱：一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自鎖式錨固用具，具體來說涉及一種可快速安裝的后擴孔自
鎖錨桿。屬于巖石或混凝土的錨固支護或結構加固或設備安裝的裝置。
背景技術：
在巖體大型洞室開挖過程中，會遇到堅硬的基巖，當堅硬的基巖處在三向高壓應 力狀態(tài)時，不會發(fā)生破壞， 一旦開挖暴露，因卸載會導致巖爆，給施工安全帶來威脅。防止巖 爆的有效措施是在開挖出的新基巖面上安裝錨桿進行支護。對處于高壓應力場中的堅硬巖 基，要使支護有效，抵抗巖爆的發(fā)生，必須快速安裝錨桿，立即施加預應力，對巖面提供足夠 大的壓力。 現行預應力錨桿支護的做法是在洞室周邊的巖石上鉆直孔即錨孔，安裝錨桿支 護。錨桿內錨段有兩類第一類是將固化較快的藥巻安裝在錨桿頭部插入直孔中，待藥巻 反應固化后由藥巻的粘結力來提供錨固力。第二類是在錨桿頭部車絲套上變厚度的開縫套 管，將錨桿插到直孔底后旋轉，使套管膨脹與孔壁貼緊；或將錨頭做成圓錐體，外套楔塊或 開縫套管， 一起插入孔底，對楔塊或套管加壓，使錨頭在孔內卡緊，通過這種孔壁與套筒間 擠壓產生的摩阻力來提供錨固力。錨桿安裝完畢，即可在錨桿外錨頭上施加預應力，通過外 錨頭墊塊對開挖出的巖壁擠壓來阻止巖爆的發(fā)生。 中國專利公告號CN2404619Y，公告日2000年11月8日，實用新型名稱《一種混 凝土自鎖插桿及配套的擴孔鉆頭》，推出后，因其錨固機理新穎，性能可靠，使用范圍廣而獲 得了大量的應用。后擴孔錨桿技術是在巖石或混凝土上鉆出的直孔中采用擴孔鉆頭，將直 孔底擴成倒錐面，將帶楔塊的開槽錨桿插入孔底，加壓后楔塊壓入槽內，使桿頭脹大楔入擴 孔內，錨桿張拉時，擴孔壁錐面的圍壓對桿頭提供錨固力，楔塊在槽內受壓自鎖不被滑出。 由于擴孔自鎖錨桿是利用錨頭與孔壁之間的機械咬合力來提供錨固力的，擴孔壁愈堅硬， 錨頭能提供的錨固力愈大。 當遇到高壓應力場的堅硬基巖時，要求錨桿安裝的時間非常短，第一類藥巻方法 時間上難以滿足；錨桿需提供的錨固力需足夠大，第二類依靠錨桿的膨脹擠壓提供的摩擦 阻力有限。而上述的專利技術方案，雖然其錨固力較大，但需要采用擴孔鉆頭在錨孔內擴出 倒錐孔，然后將錨桿桿頭楔入倒錐孔中進行錨固，施工中倒錐孔加工的時間較長，無法滿足 在高壓應力場堅硬巖基中快速錨固的需要。因此工程上急需一種能快速安裝并能立即提供 大錨固力的錨桿。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對現有后擴孔錨桿需在錨孔中用配套的擴孔鉆頭擴孔后 才能安裝，安裝速度慢，若不擴孔直接安裝則存在錨桿楔入力較小的缺陷和不足，提出一種 結構簡單，安裝速度快，錨固力大，且特別適于抵抗巖爆發(fā)生的可快速安裝的后擴孔自鎖錨 桿。[0007] 本實用新型的技術解決方案是一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，包括桿體內 錨端、中間桿、桿體外露端和楔塊，所述桿體內錨端的端面上開有貫通截面的楔槽，所述楔 塊的一端設置有可與楔槽對應楔合的楔頭，另一端設置有底座，楔頭與底座之間為中間段， 中間段的直徑或截面面積小于楔頭大端的直徑或截面面積。 所述的桿體內錨端和楔塊均為實心柱體，所述楔槽和楔頭的截面形狀為軸對稱的 一字形或丫字形或十字形或水字形或大字形或米字形或光字形。 所述楔頭大端的直徑或截面面積大于或等于或小于桿體內錨端的直徑或截面面
積，楔頭上斜面的傾角小于桿體內錨端材料的摩擦角。 所述錨桿上楔槽的軸向長度大于楔塊上楔頭的斜面長度。 所述楔頭的大端一側設置有連通中間段的導渣槽。 所述桿體內錨端的端面上軸對稱制有凹錐坑。 所述桿體內錨端的端部焊有硬質合金刀片或進行材質硬化處理。 所述桿體內錨端的軸線上設置有螺孔，所述楔塊的軸線上設置有臺階孔，有一長
螺栓其螺栓柄一端裝在臺階孔中，長螺栓的外螺紋一端穿過臺階孔旋合在桿體內錨端上的
螺孔中。 所述桿體內錨端上的楔槽與楔塊上的楔頭經粘合劑對應粘接成一體，或者經點焊 連接成一體。 所述的桿體內錨端與中間桿經焊接或螺紋軸向連接成一體。 與現有技術相比較，本實用新型的有益效果是1.在高壓應力場的堅硬基巖洞室 開挖中對支護中的錨桿提出了快錨高預應力的特殊要求，由改進后的快速安裝后擴孔錨桿 技術，很好地滿足了工程技術要求。2.本實用新型通過改進錨桿頭的形狀和楔塊的構造，特 別是楔塊上橫截面變小的中間段結構為錨孔內壁上切削出的碎渣提供了存放空間，導渣槽 為碎渣提供了流動的通道，解決了錨桿安裝因排渣不暢而無法形成擴孔段的難題，使錨桿 自擴底成為可能。3，錨桿經縱向加壓即可完成錨固，實現了直接地快速安裝，并達到和超過 了預擴孔錨桿的功能要求，通過錨桿壓進的行程即可掌控錨固過程，安裝質量直觀可控，操 作方便，施工簡單，為后擴孔錨桿的推廣應用提供了有利條件，可廣泛地運用于采掘工程， 加固工程和安裝工程。4.楔塊與錨桿用長螺栓相連，確保在錨孔中錨桿上的楔槽與楔塊 上的楔頭的定位準確，自擴底安裝過程順利，有利于節(jié)省安裝時間。5.由于本實用新型的 錨桿入孔端為實心柱體，且進行了材質硬化處理或焊有硬質合金刀片，機械強度高，切削速 度快，安裝快捷，特別適于內錨段為堅硬基巖或高強混凝土的場合，充分發(fā)揮錨桿的抗拉強 度，提供大的錨固力。
圖1是本實用新型中一字槽桿體內錨端1的結構示意圖； 圖2是圖1中的A-A剖面圖； 圖3是本實用新型中十字槽桿體內錨端1的A-A剖面圖； 圖4是本實用新型中米字槽桿體內錨端1的A-A剖面圖； 圖5是本實用新型中一字形楔塊2的結構示意圖； 圖6是圖5中的B-B剖面圖；[0024] 圖7是本實用新型中十字形楔塊2的結構示意圖； 圖8是圖7中的C-C剖面圖； 圖9是長螺栓3的結構示意圖； 圖10是桿體內錨端1和楔塊2裝入錨孔4中的結構示意圖； 圖11是桿體內錨端1楔入錨孔4后的結構示意圖； 圖12是桿體內錨端1楔入錨孔4后施加預應力支護的結構示意圖。 圖中桿體內錨端l，楔槽ll，凹錐坑12，螺孔13，中間桿14，桿體外露端15，楔塊
2，楔頭21，中間段22，底座23，導渣槽24，臺階孔25，長螺栓3，錨孔4。
具體實施方式
以下結合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述 參見圖1-圖ll，本實用新型的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，包括桿體內錨
端1、中間桿14、桿體外露端15和楔塊2，所述桿體內錨端1的端面上開有貫通截面的楔槽
ll，所述楔塊2的一端設置有可與楔槽11對應楔合的楔頭21，另一端設置有底座23，楔頭
21與底座23之間為中間段22，中間段22的直徑或截面面積小于楔頭21大端的直徑或截
面面積。所述的楔槽11應將桿體內錨端1的橫截面貫通分割成至少兩塊，使分割開的桿體
內錨端l可以向兩側邊折彎。 所述的桿體內錨端1可以是中空的管體，楔塊2的楔頭21可以是圓錐體，但對于 高壓應力場的堅硬基巖，為了增加桿體內錨端1切入錨孔4的機械強度，最好是使桿體內錨 端1為實心柱體。 參見圖1-圖4，所述的桿體內錨端1、中間桿14和桿體外露端15為一金屬圓棒， 圓棒直徑略小于巖石或混凝土上直孔錨孔的直徑，在方便插入的前提下圓棒頭部的直徑越 大越好，圓棒的長度大于錨孔4的深度。所述桿體內錨端1為實心柱體，所述楔槽11和楔 頭21的截面形狀為軸對稱的一字形或丫字形或十字形或水字形或大字形或米字形或光字 形。 在圓棒入孔端的端部沿軸向切有楔槽ll，楔槽11可切成如圖2所示的一字形槽； 也可沿截面軸心垂直切兩刀成如圖3所示的十字形槽；對稱截面軸心切三刀成六等分的水 字形槽，也可對稱截面軸心切四刀成如圖4所示的八等分的米字形槽，對稱截面軸心銑三 刀成三等分的丫型槽，銑五刀成五等分的大字形槽，銑七刀成七等分的光字形槽。但切槽數 不宜多，多切影響桿體內錨端l錨固的強度，最好切成十字槽。楔槽ll的軸向長度一般為 圓棒即桿體內錨端1直徑的1. 5倍至5倍，一般取2倍左右。 一般來說，所述桿體內錨端1 上楔槽11的軸向長度可以大于楔塊2上楔頭21的斜面長度。楔槽11的寬度以大于或等 于楔塊2上楔頭21小端的厚度為宜。 為了方便桿體內錨端1部位楔槽11的加工，還可以使所述桿體內錨端1與中間桿 14經焊接或螺紋軸向連接成一體。也就是將桿體內錨端1的構造單獨加工成與中間桿14 和桿體外露端15分離的內錨頭，內錨頭與中間桿14可采用焊接或螺紋進行連接，然后與相 應的楔塊2配合使用，這樣便于桿體內錨端1即內錨頭的批量加工，降低成本。中間桿14 和桿體外露端15通常采用同一材料制成一體，所采用的材料和粗細可根據需要進行選擇， 如可選擇直徑小于內錨頭直徑的鋼筋作為中間桿14和桿體外露端15，也可選擇中空的材
5料作為中間桿14和桿體外露端15，以方便安裝錨桿后灌漿，但中空的中間桿14及桿體外露 端15要有足夠的強度保證安裝時能軸向加壓使內錨頭錨入錨孔4內壁中。 所述桿體內錨端1即圓棒頭部的端面可切削成凹錐坑12，如可以在圓棒入孔端的 端面上先加工成凹錐面體，再沿軸向切出楔槽ll，即可在圓棒頭部的端面上形成可切削錨 孔4內壁的刃口或尖狀體。還可以在所述桿體內錨端1的端部焊有硬質合金刀片或進行材 質硬化處理，如進行淬火或滲碳熱處理，提高硬度，以便于在對錨桿體外露端15加壓時，桿 體內錨端1可以迅速將錨孔4內壁的巖石或混凝土鑿出。所述的桿體內錨端1也可以采用 金屬方棒或多棱角棒或螺紋鋼筋。 參見圖5-圖8，所述的楔塊2也是實心柱體，與所述的楔槽11相對應，楔頭21的 截面形狀也可以是軸對稱的錐面一字形如圖6，或十字形如圖8，或丫字型或水字形或米字 形或大字形或光字形。 結合圖2和圖6，對應入孔端截面為一字形的桿體內錨端l，可相應加工一字箭頭 形的楔塊2，楔塊2上箭頭形的頭部與桿體內錨端1上的楔槽11相匹配。 所述的楔塊2由楔頭21、中間段22和底座23三部分組成。楔頭21上制有形成錐 度的斜面，如圖5，圖6， 一字形楔塊2上的斜面為偏平刀斧型，斜面的夾角不宜大于桿體內 錨端1材料的摩擦角；如圖7，圖8，對應十字形錨桿2，楔塊2的橫截面設計成十字形，以確 保桿體內錨端1上切出的四支爪在安裝時沿凹角導槽向內滑移而不發(fā)生偏移，同樣對應其 它槽形的桿體內錨端l，楔頭21的橫截面與楔槽11的截面形狀相同。楔頭21上錐形斜面 大端橫截面的直徑同桿體內錨端1直徑大體一致，也可以大于或小于桿體內錨端1直徑。楔 頭21上的斜面長度一般取桿體內錨端1直徑的1. 4倍至4. 8倍，較佳的取2倍左右。楔頭 21上的斜面長度一般小于桿體內錨端1上的楔槽11的長度。楔塊2的中間段22為一橫截 面變小的柱體，可為圓形截面或方形截面或多邊形截面等。中間段22的截面較楔頭21小 的目的是，在直孔即錨孔4內部留出空間用于存放被鑿出的碎石粉或混凝土渣，中間段22 的柱體長度所預留的空間以滿足錨孔4內要排出的碎渣容積量為宜。楔塊2的底座23的 截面直徑同桿體內錨端1的直徑一致，也可以與中間段直徑相同，但一般情況下，底座23的 直徑比中間段22截面直徑或截面面積大，以減緩桿體內錨端1擴孔時的沖擊壓力對錨孔4 底部巖石或混凝土的破壞。 參見圖9-圖11 ，錨桿在錨孔4內的安裝方法是，先將楔塊2放入錨孔4中，楔塊2 的底座23置于錨孔4的孔底，楔頭21朝向孔口，再將連接成一體的桿體內錨端1、中間桿 14和桿體外露端15 —并插入錨孔4中，桿體內錨端1朝向錨孔4的孔底，當桿體內錨端1 接觸到楔頭21時，可對應旋轉桿體內錨端1 一定角度，使楔頭21斜面尖角與楔槽11對應 楔合，然后對桿體外露端15施壓，將楔槽11脹開并使桿體內錨端1斜向切入錨孔4的孔壁 中，直至桿體內錨端1在錨孔4內壁上擴孔形成兩瓣以上的倒錐臺。但此安裝方法中，楔頭 21與楔槽11楔合的準確性比較難以把握和控制。 為保證楔頭21的斜面尖角與桿體內錨端1的楔槽11楔合的準確性，方便桿體內 錨端1和楔塊2的楔合安裝并提高施工速度，可以將桿體內錨端1與楔塊2用長螺栓3沿 軸向連成整體，然后一并插入巖石或混凝土的錨孔4底部。結合圖IO，所述桿體內錨端1的 軸線上設置有螺孔13，所述楔塊2的軸線上設置有臺階孔25，有一長螺栓3其螺栓柄一端 裝在臺階孔25中，長螺栓3的外螺紋一端穿過臺階孔25旋合在桿體內錨端1上的螺孔13中。 也可以將所述桿體內錨端1上的楔槽11與楔塊2上的楔頭21經粘合劑對應粘接 成一體，或者經點焊連接成一體。待桿體內錨端1和楔頭21連體置入錨孔4的底部后，再 通過錘擊施壓解除兩者間粘合劑或點焊的連接，并進行擴孔錨固。 桿體內錨端1和楔塊2 —并裝入錨孔4內后，在桿體外露端15上采用錘擊施壓， 將桿體內錨端1壓向錨孔4的孔底，在壓進時，楔塊2插入桿體內錨端1的楔槽11中，使桿 體內錨端1沿楔頭21上的斜面向外擴張，使桿體內錨端1外張的錐面體在縱向錘擊力的作 用力下將錨孔4內壁上的巖石或混凝土鑿碎，在錨孔4的內壁上形成倒錐臺，鑿出的碎渣從 楔塊2與錨孔4內壁之間的縫隙進入楔塊2上中間段22所預留的空檔處，為便于碎渣向中 間段22流動，或者在所述楔頭21的大端一側設置有連通中間段22的導渣槽24。所述的 導渣槽24實際上是設置在楔頭21大端斜面上并通向中間段22的凹槽，它的設置便于楔頭 21小端的巖石或混凝土碎渣向中間段22流動，避免巖石或混凝土碎渣在楔頭21上堆積從 而阻礙桿體內錨端1與楔塊2的楔合。同時也可相應增加楔塊2上楔頭21大端的直徑，減 少桿體內錨端1與錨孔4內壁之間的間隙，以保證桿體內錨端1在錨孔4內擴倒錐孔時有 更大的擠壓剛度。 施工時，桿體外露端15可用鐵錘錘擊加壓，也可用風鎬沖擊加壓，加壓十分方便， 一般桿體內錨端1、長螺栓3、楔塊2及中間桿14裝入錨孔4中后，采用風鎬錘擊加壓桿體 外露端15，僅兩分鐘即完成錨固，安裝速度極快。桿體內錨端1與楔塊2的擴孔安裝是否合 格，可通過錨桿插到錨孔4底部后錘擊的行程判定，當錨桿向錨孔4底部錘入的行程大于楔 塊2上楔頭21的長度時方為合格，安裝質量直觀可控。在錨孔4內灌漿效果更佳，灌漿可 在錨桿安裝前或安裝后進行，不影響錨桿的安裝和使用，灌漿可新增后續(xù)錨固力，對錨桿還 可起到保護作用，確保錨桿的耐久性。 參見圖12，桿體內錨端1及楔塊2的擴孔錨固施工完成后，還可以在桿體外露端 15的外螺紋上加裝墊板并旋合螺母，進一步對錨桿施加預應力鎖固，以用于預應力支護。
權利要求一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，包括桿體內錨端(1)、中間桿(14)、桿體外露端(15)和楔塊(2)，其特征在于所述桿體內錨端(1)的端面上開有貫通截面的楔槽(11)，所述楔塊(2)的一端設置有可與楔槽(11)對應楔合的楔頭(21)，另一端設置有底座(23)，楔頭(21)與底座(23)之間為中間段(22)，中間段(22)的直徑或截面面積小于楔頭(21)大端的直徑或截面面積。
2. 根據權利要求1所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述的桿 體內錨端(1)和楔塊(2)均為實心柱體，所述楔槽(11)和楔頭(21)的截面形狀為軸對稱 的一字形或丫字形或十字形或水字形或大字形或米字形或光字形。
3. 根據權利要求1或2所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述 楔頭(21)大端的直徑或截面面積大于或等于或小于桿體內錨端(1)的直徑或截面面積，楔 頭(21)上斜面的傾角小于桿體內錨端(1)材料的摩擦角。
4. 根據權利要求3所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述錨桿 (1)上楔槽(11)的軸向長度大于楔塊(2)上楔頭(21)的斜面長度。
5. 根據權利要求1或2所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述 楔頭(21)的大端一側設置有連通中間段(22)的導渣槽(24)。
6. 根據權利要求1所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述桿體 內錨端(1)的端面上軸對稱制有凹錐坑(12)。
7. 根據權利要求1或6所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述 桿體內錨端(1)的端部焊有硬質合金刀片或進行材質硬化處理。
8. 根據權利要求1或2所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述 桿體內錨端(1)的軸線上設置有螺孔(13)，所述楔塊(2)的軸線上設置有臺階孔(25)，有 一長螺栓(3)其螺栓柄一端裝在臺階孔(25)中，長螺栓(3)的外螺紋一端穿過臺階孔(25) 旋合在桿體內錨端(1)上的螺孔(13)中。
9. 根據權利要求1或2所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述 桿體內錨端(1)上的楔槽(11)與楔塊(2)上的楔頭(21)經粘合劑對應粘接成一體，或者 經點焊連接成一體。
10. 根據權利要求1或2所述的一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，其特征在于所述 的桿體內錨端(1)與中間桿(14)經焊接或螺紋軸向連接成一體。
專利摘要一種可快速安裝的后擴孔自鎖錨桿，屬于巖石或混凝土的錨固支護或結構加固或設備安裝的裝置。包括桿體內錨端(1)、中間桿(14)、桿體外露端(15)和楔塊(2)，桿體內錨端(1)的端面上開有貫通截面的楔槽(11)，楔塊(2)的一端設置有楔頭(21)，另一端設置有底座(23)，楔頭(21)與底座(23)之間為中間段(22)，中間段(22)的直徑或截面面積小于楔頭(21)大端的直徑或截面面積。錨桿經縱向加壓即可完成錨固，實現了快速安裝，并達到了后擴孔錨桿的功能要求，安裝質量直觀可控，操作方便，施工簡單，為后擴孔錨桿的推廣應用提供了有利條件。特別適于內錨段為堅硬基巖或高強混凝土的場合。
文檔編號E21D21/00GK201496085SQ20092022819
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權日2009年9月18日
發(fā)明者周劍波, 陳幼康, 陳明祥, 高作平 申請人:武漢武大巨成加固實業(yè)有限公司