可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础的制作方法

本实用新型涉及风力发电行业土木工程技术领域，特别涉及可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础。

背景技术：

目前对于大型或超大型设备的机架、塔架，包括风力发电机、风力涡轮机、输电线街道照明和信号装置、桥梁支座、商业招牌、高速公路招牌、滑雪缆车等建筑均采用现场搭建的混凝土基础支撑。

尤其是近年来，随着我国经济的高速发展和社会环保意识的提高，风力发电规模日益增大，风力发电机塔逐渐成为主流。为适应不同的地质条件，也会有不同的混凝土基础，在山地条件，比如：坚硬岩石、风化岩、砂石、泥质砂岩的条件下就适合选用预应力岩石锚杆基础。

传统的预应力岩石锚杆基础，包括由混凝土形成的混凝土承台，混凝土承台的底面上设有呈圆周分布的若干个高强灌浆柱，高强灌浆柱内同轴设有预应力岩石锚杆，所述的预应力岩石锚杆的上端通过顶部螺母与顶部锚杆固定板连接，混凝土承台中心设在锚笼环组件；锚笼环组件包括上、下锚板以及锚栓，锚栓的底端通过螺母固定，整个锚栓与螺母全部裸露在混凝土中，若要将锚栓卸除，就需要使锚栓与螺母分离，但是锚栓以及螺母固定在混凝土中，转扭力很大，不容易转动锚栓以及螺母，还会导致锚栓无法与螺母分离的情况。

中国专利申请公布为CN105155571A公开了一种可更换的预应力锚栓装置及其安装方法和更换方法，其主要包括上锚板，下锚板，连接上锚板以及下锚板的锚栓，套在锚栓外的塑料套管，塑料套管的上、下两端由热缩套收缩密封，塑料套管上端的热缩套上安装有非金属调平螺母，锚栓顶部安装有上螺母，锚栓的底部通过下螺母与下锚板固接，并在下螺母的外侧套设一个螺母盒以使混凝土与锚栓以及螺母隔离。

授权公开(公告)号:CN201747544U的实用新型专利公开了一种风力发电机的安装基座和风力发电机该风力发电机的安装基座，包括：混凝土本体和至少两个以上的地脚螺栓，所述至少两个以上的地脚螺栓埋设在所述混凝土本体内；所述至少两个以上的地脚螺栓的一端设置有连接风力发电机的塔筒的垫板法兰，所述至少两个以上的地脚螺栓的另一端设置有锚固法兰，所述垫板法兰和锚固法兰均固设在所述混凝土本体上；所述地脚螺栓上套设有将地脚螺栓与混凝土本体隔离的套管地脚螺栓两端设有与套管连接的伸缩软管。

授权公告号为 CN 202023199 U的实用新型专利公开了一种基础预应力锚板锚栓组合件，包括上锚板、下锚板，上锚板与下锚板通过长锚栓连接，上锚板上、下平面处的长锚栓上分别安装有调平螺母，下锚板上设有分布均匀的调平螺栓，在上锚板底平面上靠近内环及外 环边缘处均设有分布均匀的焊接铆钉，下锚板上、下平面处的长锚栓上分别安装有薄螺母及螺母，在长锚栓上套装热收缩套、锚栓套管。

授权公告号 CN 203947487 U的实用新型专利公开了一种风力发电塔架基础预应力锚栓，包括两锚栓上端螺纹段、锚栓下端螺纹段、上螺纹与光杆过渡段、下螺纹与光杆过渡段、锚栓光杆段、薄热收缩套、厚热收缩套，所述的薄热收缩套套装锚栓光杆段上，所述的厚热收缩套套装在锚栓光杆段的下部，薄热收缩套插接在厚热收缩套与锚栓光杆段之间，锚栓上端螺纹段位于锚栓光杆段的上端，锚栓下端螺纹段位于锚栓光杆段的下端，所述的上螺纹与光杆过渡段位于锚栓上端螺纹段与锚栓光杆段的过渡段，下螺纹与光杆过渡段位于锚栓下端螺纹段与锚栓光杆段的过渡段。

综上，参见图12至图14，以上所有方式在为了实现锚栓4与混凝土之间的隔离所采用的方式均为在锚栓4外套设一根塑料套管42，塑料套管42两端通过热缩套41进行密封。首先，螺母盒与螺母分体设置，为了实现螺母的周向固定需要将螺母焊接在下锚板上，但是在焊螺母或造成整个底法兰的应力不均匀，还会增加一道焊接工序，从而增加成本；其次，为了满足施工条件，塑料套管42与锚栓4需要一定的间隙，而且在整个锚栓4装置基本都填充在混凝土当中，在浇筑的过程中混凝土势必会对塑料套管42产生挤压的力迫使塑料套管42变形以使得锚栓4与塑料套管42之间不同轴，难以使断裂的锚栓4旋出进行更换；再次，塑料套管42的两端通过热缩套41进行收缩密封，如此一来就会使得在塑料套管42插入口处口径变小，参见图14所示，那么新的锚栓4难以插入到塑料套管42内，从而造成更换锚栓4不方便。

技术实现要素：

本实用新型的目的一是提供可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础，使其具有降低成本、更换方便的优点。

本实用新型的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础，包括由混凝土形成的混凝土承台，所述混凝土承台的底面上以及底面以下的岩体中设有呈圆周分布的若干个高强灌浆柱，所述高强灌浆柱内同轴设有预应力岩石锚杆，所述的预应力岩石锚杆的上端通过顶部螺母与顶部锚杆固定板连接，所述的混凝土承台中心设有锚笼环组件；所述的预应力岩石锚杆上套设有用于隔离灌浆料的刚性套管一，所述预应力岩石锚杆的下端穿过底部锚杆固定板并螺纹连有呈一体设置且用于隔离混凝土的隔离帽一，隔离帽一的开口端与底部锚杆固定板密封连接。

通过采用上述技术方案，在预应力岩石锚杆外套设刚性套管的设置一方面可以有效阻隔混凝土与预应力岩石锚杆浇筑在一起，另一方面由于其具有刚性在整个混凝土的浇筑过程中不易变形可以使得刚性套管一与预应力岩石锚杆保持较好的同轴度，在拆卸与安装预应力岩石锚杆的时候更加方便；另外，刚性套管一的两端均与顶部锚杆固定板以及底部锚杆固定板密封连接可以有效防止在浇筑过程中液体与预应力岩石锚杆接触而腐蚀预应力岩石锚杆；过一体化设置的隔离帽一摒弃了现有技术中将螺母或者螺母盒焊接在下锚板上的步骤，而是通过混凝土的浇筑作用使得隔离帽周向固定，避免了焊接所产生的缺陷，一方面提高了锚栓的性能，另一方面使得安装施工更为简单方便、成本更低。

作为优选的所述的顶部锚杆固定板以及底部锚杆固定板设有阶梯孔一、阶梯孔二，所述的刚性套管一上端延伸至阶梯孔一内并与阶梯孔一的台阶抵接，下端延伸至阶梯孔二内并与阶梯孔二台阶抵接。通过采用上述技术方案，将刚性套管一直接延伸至顶部锚杆固定板以及底部锚杆固定板的阶梯孔一、阶梯孔二内可以实现刚性套管的密封，由于阶梯孔一以及阶梯孔二中小孔的直径与锚栓的直径相配合，因此可以有效防止顶部锚杆固定板径向移动，同理底部锚杆固定板也不会径向移动，同时该方式克服了现有技术中通过热缩套实现密封所带来的缺陷，再更换锚栓的时候更加方便新锚栓的插入。

作为优选的，所述的预应力岩石锚杆包括第一预应力岩石锚杆以及第二预应力岩石锚杆，所述的第一预应力岩石锚杆与第二预应力岩石锚杆通过连接套螺纹连接，所述的刚性套管一套设于第一预应力岩石锚杆上，刚性套管一的两端分别密封连接在顶部锚杆固定板以及连接套上。

通过采用上述技术方案，由于预应力岩石锚杆长度较长，而锚杆断裂的位置一般集中在中部。因此将其分成两个部分，然后通过连接套螺纹连接，如此一来保证预应力岩石锚杆的连接强度，连接套相当于是隔离帽的作用，通过刚性套管一以及连接套的作用能将第一预应力岩石锚杆与混凝土隔离，当第一预应力岩石锚杆断裂时，通过旋转第一预应力岩石锚杆的端部就能将其取出。

作为优选的，所述的刚性套管一上端延伸至上端延伸至顶部锚杆固定板的阶梯孔一内，下端延伸至连接套的阶梯孔三内。

通过采用上述技术方案，通过刚性套管一以及连接套的作用能将第一预应力岩石锚杆与混凝土隔离，当第一预应力岩石锚杆断裂时，通过旋转第一预应力岩石锚杆的端部就能将其取出。

作为优选的，所述的锚笼环组件包括上锚板、下锚板、以及连接上锚板和下锚板的锚栓，所述的锚栓上套设有刚性套管二，所述的刚性套管二两端密封连接在上锚板以及下锚板上，所述的锚栓的上端通过上螺母与上锚板连接，所述锚栓的下端穿过下锚板并螺纹连有呈一体设置且用于隔离混凝土的隔离帽二，隔离帽二的开口端与下锚板密封连接。

通过采用上述技术方案，在锚栓外套设刚性套管二的设置一方面可以有效阻隔混凝土与锚栓浇筑在一起，另一方面由于其具有刚性在整个混凝土的浇筑过程中不易变形可以使得刚性套管二与锚栓保持较好的同轴度，在拆卸与安装锚栓的时候更加方便；另外，刚性套管二的两端均与上锚板以及下锚板密封连接可以有效防止在浇筑过程中液体与锚栓接触而腐蚀锚栓；通过一体化设置的隔离帽二可以一方面使得装卸更加方便、成本更低，另一方面隔离帽二通过与混凝土的浇筑作用的周向固定，确保隔离帽二周向不会轻易转动。

作为优选的，所述的锚栓伸出上锚板的顶端为圆柱状或扁平状或棱柱状。

通过采用上述技术方案，将锚栓穿出上锚板的顶端设置成扁平状可以方便使用扳手将断裂锚杆的上半部分旋转取出。

作为优选的，所述的隔离帽一、隔离帽二均为封头螺母，所述的刚性套管一、刚性套管二为不锈钢管或钢管或硬质塑料管。

通过采用上述技术方案，采用封头螺母直接作为隔离帽成本更低，更方便，采用不锈钢管或钢管或硬质塑料管可以提高防腐性能。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：在预应力岩石锚杆基础中，当需要将预应力岩石锚杆从基础中拆卸下来，预应力岩石锚杆上套装不锈钢管将整个预应力岩石锚杆与混凝土隔离开，隔离帽一与混凝土浇筑在一起，限制隔离帽一随预应力岩石锚杆旋转，使预应力岩石锚杆与隔离帽一之间产生相对旋转，从而使预应力岩石锚杆与隔离帽一分离，此外还改进了锚杆与套管之间的密封结构摒弃了现有技术中密封后会导致锚杆难以插入的缺陷，实现了预应力岩石锚杆基础上的锚杆可替换、可回收的目的，且更换施工简便，节省了大量的维修费用，提高了该基础的经济价值。

附图说明

图1为可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础的结构示意图；

图2是实施例中用于体现预应力岩石锚杆与顶、底部锚杆固定板以及刚性套管一之间连接结构的示意图；

图3为图2中A部放大图；

图4为图2中B部放大图；

图5为隔离帽一的结构示意图；

图6为实施例一中用于体现刚性套管二、锚栓以及上、下锚板之间连接关系的结构示意图；

图7为图6中C部放大图；

图8为图6中D部放大图；

图9为实施例三用于体现预应力岩石锚杆的结构示意图；

图10为图9中E部放大图；

图11为实施例四的结构示意图；

图12为现有技术中锚杆、套管以及热缩套之间的连接关系的结构示意图；

图13为现有技术中用于体现更换锚杆时的状态图;

图14为图13中F部放大图；

图15为体现取杆器的结构示意图。

图中：1、混凝土承台；11、浇筑混凝土找平层；12、混凝土垫层；2、锚笼环组件；2a、上锚板；21a、阶梯孔四；2b、顶部锚杆固定板；21b、阶梯孔一；3a、下锚板；31a、阶梯孔五；3b、底部锚杆固定板；31b、阶梯孔二；4a、预应力岩石锚杆；41a、第一预应力岩石锚杆；42a、第二预应力岩石锚杆；4b、锚栓；41、热缩套；42、塑料套管；43、连接套；431、阶梯孔三；51、刚性套管一；52、刚性套管二；61a、上螺母；61b、顶部螺母；71、隔离帽一；72；隔离帽二；9、底部塔筒；10、岩体；101；聚乙烯苯板；11、护套；111、钻头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1、参见图1至2所示，一种可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础，包括在岩体10上浇筑的浇筑混凝土找平层11、混凝土垫层12以及圆柱形的混凝土承台1以及埋置在混凝土承台1中部的锚笼环组件2，混凝土承台1圆周分布有预应力岩石锚杆4a，预应力岩石锚杆4a依次穿顶部锚杆固定板2b、混凝土承台1、混凝土垫层12、聚乙烯苯板101以及混凝土找平层11至岩体10的预应力岩石锚杆孔内。

预应力岩石锚杆4a的外套设有用于隔离的混凝土的刚性套管一51，刚性套管一51的两端密封连接。

预应力岩石锚杆4a的上端通过顶部螺母61b与顶部锚杆固定板2b连接，预应力岩石锚杆4a的下端与底部锚杆固定板2b连接。

底部锚杆固定板3b的下方位于螺纹孔的位置安装隔离帽一71，预应力岩石锚杆4a穿过底部锚杆固定板3b延伸至隔离帽一71内部并与隔离帽一71螺纹连接，隔离帽一71被混凝土浇筑在预应力岩石锚杆孔中，此方式使得隔离帽7周向是通过与混凝土的浇筑作用的固定，隔离帽一71周向不会轻易转动。

参见图3，对刚性套管一51与预应力岩石锚杆4a上端的密封连接作以下说明，顶部锚杆固定板2b上设置阶梯孔一21b，刚性套管一51的上端延伸至阶梯孔一21b内，刚性套管一51的顶端与阶梯孔一21b的台阶抵接，阶梯孔一21b中的大孔的直径等于刚性套管一51的直径，小孔的直径与预应力岩石锚杆4a的直径相配合，小孔的深度等于大孔的深度，如此一来可以在实现密封效果的前提下还方便新的预应力岩石锚杆4a的插入。

参见图4，对刚性套管一51与预应力岩石锚杆4a下端的密封连接作以下说明，底部锚杆固定板3b上设置阶梯孔二31b，刚性套管一51延伸至阶梯孔二31b内，阶梯孔的大孔与刚性套管一51的外径相等，阶梯孔二31b的小孔与预应力岩石锚杆4a的直径相配合，小孔的深度等于底部锚杆固定板3b厚度的一半。一方面摒弃了通过热缩套将塑料套管进行密封的方式，另一方面也摈弃了现有技术中因螺母需要焊接在底部锚杆固定板3b所带来的缺陷。

针对该实施例下面对锚笼环组件2做以下说明：

参见图6所示，锚笼环组件2包括上锚板2a、下锚板3a以及锚栓4b，锚栓4b为双排。下锚板3a的下方位于螺纹孔的位置安装隔离帽二72，锚栓4b穿过下锚板3a延伸至隔离帽二72内部并与隔离帽二72螺纹连接，隔离帽二72浇筑在混凝土中，此方式使得隔离帽二72周向的固定是通混凝土的浇筑作用，使得在不需要焊接的情况下能使隔离帽二72周向不会轻易转动。

参见图7，对刚性套管二52与锚栓4b上端的密封连接作以下说明，上锚板2a上设置阶梯孔四21a，刚性套管二52的上端延伸至阶梯孔四21a内，刚性套管二52的顶端与阶梯孔四21a的台阶抵接。

参见图7，对刚性套管二52与锚栓4b下端的密封连接作以下说明，下锚板3a上设置阶梯孔五31a，刚性套管二52延伸至阶梯孔五31a内，阶梯孔五31a的大孔与刚性套管二52的外径相等，阶梯孔五31a的小孔与锚栓4b的直径相配合，小孔的深度等于下锚板3a厚度的一半。一方面摒弃了通过热缩套将塑料套管进行密封的方式，另一方面也摈弃了现有技术中因螺母需要焊接在下锚板3a所带来的缺陷。

实施例2、参见图9和图10，一种可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础，与实施例2相比区别在于：预应力岩石锚杆4a分成两个部分为第一预应力岩石锚杆41a、第二预应力岩石锚杆42a、连接套43，第一预应力岩石锚杆41a和第二预应力岩石锚杆42a在连接套43的端面设置安装孔431，刚性套管一51套设在第一预应力岩石锚杆41a上，刚性套管一51的下端延伸至安装孔431内，安装孔431的直径等于刚性套管一51的直径相等。

该实施例中第一预应力岩石锚杆41a的顶端部分设置成扁平状，如此设置可以通过扳手将其取出。

实施例4、参见图11所示，一种可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础，与实施例1的区别在于锚笼环组件2中，锚栓4b为双单结构。

实施例5、一种可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础的更换施工方法，包括以下步骤；

a、将断裂预应力岩石锚杆4a的上部取出；

b、采用取杆器伸入刚性套管一51内将断裂的预应力岩石锚杆4a取出；

c、从顶部锚杆固定板3a的阶梯孔一21a处插入新的预应力岩石锚杆4a，在顶部旋转预应力岩石锚杆4a，使其端部拧入隔离帽一71内，然后在顶部锚杆固定板3a的上方的处依次安装新的垫片和顶部螺母61b。

参见图15所示，本实施例中取杆器的具体结构包括护套11以及设置在护套11内的钻头111，护套11为钢套，护套下端的直径略大于预应力岩石锚杆4a的直径。将护套11伸入刚性套管一51内并且套在断裂预应力岩石锚杆4a的外部通过护套11与预应力岩石锚杆4a的过渡配合实现固定，钻头111伸入护套11内与断裂预应力岩石锚杆4a的断裂端面抵触，钻头111配合电钻一同使用，钻头111钻入的同时带动断裂预应力岩石锚杆4a的下半部分反向旋转，使断裂预应力岩石锚杆4a从隔离帽一71退出。由于预应力岩石锚杆4a断裂端面不平整，因此当钻头111刚开始钻入的时候会出现窜动，护套11的作用可以有效保护刚性套管一51。此外护套11与电钻的外壳固定，以防止护套11掉落在刚性套管一51内。

实施例6、一种可更换锚杆的预应力岩石锚杆基础的更换施工方法，包括以下步骤；

a、检测预应力岩石锚杆4a断裂情况，若发现为预应力岩石锚杆4a材料或其他系统缺陷导致断裂，则准备更换全部未断裂的岩石锚杆4a；

b、从上部将预应力岩石锚杆4a取出；

c、从顶部锚杆固定板3a的阶梯孔一21a处插入新的预应力岩石锚杆4a，在顶部旋转预应力岩石锚杆4a，使其端部拧入隔离帽一71内，然后在顶部锚杆固定板3a的上方的处依次安装新的垫片和顶部螺母61b。

由于锚笼环组件2的结构与预应力岩石锚杆4a的结构类似，因此在更换锚栓4b不在重新赘述。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。