一种自膨胀式锚杆的制作方法

本实用新型属于锚杆技术领域，尤其涉及一种自膨胀式锚杆。

背景技术：

锚杆锚固是一种在地层中通过锚杆将结构物与地层紧紧连锁在一起的加固方式，工作中依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力，使地层自身得到加固，达到保持结构物和岩体稳定的目的。目前使用的锚杆一般需要锚固剂、砂浆或树脂等材料胶结。由于施工过程质量无法控制，所以经常会出现锚杆体与岩土无胶结或胶结出现不同程度空腔情况，从而难以实现锚杆和周围岩体密实挤压的效果。同时，在岩土锚固的施工和运行期间，锚杆从注浆体中拔出、锚杆连同注浆体从锚孔中拔出是两种最基本的岩土锚固破坏形式，它们均会导致岩土锚固失效，并给工程安全带来隐患，从而限制锚杆所能提供的抗拔力。因而，当需要提供的抗拔力较大时，普通的锚杆锚固已不能满足工程的需要，成为制约岩土锚固技术应用和发展的瓶颈，如何改善岩土锚固的荷载传递机制，有效增大锚杆与岩壁之间的锚固力，成为提高锚杆抗拔力的根本途径。

现有以中国专利号为201110391571.9(名称：葫芦状锚杆)和201110391519.3(名称：一种棘爪式锚杆)为代表的爆炸式自膨胀锚杆，采用爆破的形式，利用炸药来增大锚杆的体积，这种方式会对锚杆周边的围岩产生较大振动，使锚杆要固定的围岩更加松动，而且爆破的形式对岩体的损害大，不利于岩体的稳定。另外，以中国专利号为201420863583.6(名称：一种液压膨胀锚杆)为代表的是一种通过机械手段来使锚杆膨胀的锚杆，这一种方法使用的机械结构过于复杂，然而在工程之中通常需要使用大量的锚杆，不可能对每一根锚杆进行相应的操作，这样的操作费时费力。

技术实现要素：

基于上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、安装方便、实用性高的锚杆。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种自膨胀式锚杆，包括杆体，所述杆体包括至少一个杆体单元，在所述杆体单元内设有自膨胀结构，在杆体单元的杆壁上设有固定杆壁和滑动杆壁，所述滑动杆壁在自膨胀结构的膨胀过程中沿杆体单元径向并向杆体单元外部移动；所述自膨胀结构包括薄膜袋，所述薄膜袋中装有自膨胀材料。本实用新型的自膨胀结构的结构简单，安装方法采用现有技术即可，安装后通过自膨胀结构内的自膨胀材料缓慢的膨胀从而推动滑动杆壁朝向杆体外部的岩石运动，使杆体与周边的岩体结合的更加紧密，从而增大锚杆与岩壁之间的压力，继而增加锚杆的锚固性，提高锚杆抗拔力。所述自膨胀材料采用现有技术中的材料即可，自膨胀材料膨胀的机理可以是化学反应膨胀或物理变化膨胀。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述杆体包括至少两个杆体单元，在任意几个杆体单元中设有自膨胀结构。通过增肌自膨胀结构的数量，可以进一步增加滑动杆壁与岩壁之间的接触面积，继而增加锚杆的锚固性，提高锚杆的抗拔力。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述滑动杆壁与固定杆壁的连接处设有与杆体单元中心轴垂直的第一滑动结构；所述滑动结构包括相互匹配的第一凸条和第一滑槽。通过设置滑动结构，不仅可以降低滑动杆壁滑动的阻力，增大滑动杆壁沿杆体径向运动的趋势，使自膨胀结构重复发挥其自膨胀功能，而且便于杆体中各个组件的组装和拆卸。进一步，可以在滑动结构中添加润滑剂，进一步降低滑动杆壁的移动阻力。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述杆体包括至少两个杆体单元，所述相邻的杆体单元通过连接板连接；所述连接板为内径≤杆体单元内径的中空柱形薄板；或所述连接板为含有多个通孔的圆形薄板，该通孔对自膨胀材料的拦截率≥95％。上述连接板可以起到支撑薄膜袋的作用，防止薄膜袋因与杆体单元内壁结合部牢固而产生坠落，进一步，当采用含有多个通孔的圆形薄板的连接板时，还可以有效防止薄膜袋中的自膨胀材料因薄膜袋破损而往下坠落。采用上述结构的锚杆可以在现场组装成不同长度和含有不同个数的自膨胀结构的自膨胀式锚杆。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述滑动杆壁的上端和/或下端与连接板连接，在连接处设有与杆体单元中心轴垂直的第二滑动结构；所述滑动结构包括相互匹配的第二凸条和第二滑槽。通过设置滑动结构，不仅可以降低滑动杆壁滑动的阻力，增大滑动杆壁沿杆体径向运动的趋势，使自膨胀结构重复发挥其自膨胀功能，而且便于杆体中各个组件的组装和拆卸。进一步，可以在滑动结构中添加润滑剂，进一步降低滑动杆壁的移动阻力。所述固定杆壁与连接板紧固连接。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述杆体单元杆壁上设有多个相互间隔并均匀分布的滑动杆壁和固定杆壁。首先，滑动杆壁数量的增加可以进一步增加滑动杆壁与岩壁之间的接触面积，继而增加锚杆的锚固性，提高锚杆的抗拔力；其次，使多个滑动杆壁和固定杆壁间隔均匀分布，可以提升杆体单元的可加工性和受力均匀性，延长锚杆的使用寿命。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述滑动杆壁为瓦片型形状，此时，滑动杆壁的结构最简单、易于加工和组装。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述自膨胀材料包括过氧化钙和铁粉；或所述自膨胀材料包括明胶和/或聚丙烯酸树脂。过氧化钙与砂浆中的水发生反应生成的氧气可以将铁粉氧化为氧化铁、三氧化二铁或四氧化三铁，这些铁氧化物的体积远远高于原料的体积，体积膨胀倍数约为2.79倍。当吸收砂浆中的水分后，明胶和聚丙烯酸树脂会发生较大的体积膨胀，从而推动滑动杆壁运动。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述薄膜袋包括渗水薄膜或可被砂浆腐蚀的薄膜；所述透水薄膜含有透水孔，其材质为聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、聚砜、聚苯醚、聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯、聚乙烯醇、有机氟树脂、丙烯酸树脂中任意一种。当然也可以采用其他材料或结构，如可以采用可以被砂浆腐蚀从而使自膨胀材料与砂浆接触的薄膜材料。

作为上述一种自膨胀式锚杆的进一步改进，所述薄膜袋为由薄膜围成的中空柱形袋，该薄膜袋的外壁与杆体单元的内壁贴合。该薄膜袋的结构简单，其与杆体单元内壁的接触面积大而不易坠落，薄膜袋的中间的通孔还可作为砂浆的流动通道。

附图说明

图1为实施例1的自膨胀式锚杆膨胀前的结构示意图。

图2为图1所示自膨胀式锚杆的A-A向剖视图。

图3为实施例1的自膨胀式锚杆膨胀后的结构示意图。

图4为图3所示自膨胀式锚杆的B-B向剖视图。

图5为图3所示自膨胀式锚杆的C处局部放大图。

图6为图4所示自膨胀式锚杆的D处局部放大图。

图7为实施例2的自膨胀式锚杆膨胀前的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的膨胀前的自膨胀式锚杆，该锚杆包括四个杆体单元1，相邻杆体单元1通过连接板2连接，所述连接板2为内径≤杆体单元1内径的中空柱形薄板，在中间两个杆体单元1的内壁附着有自膨胀结构，该自膨胀结构为由透水薄膜围成的中空柱形薄膜袋3，薄膜袋3中填充过氧化钙和铁粉。从图2所示的膨胀前的自膨胀式锚杆可以看出，杆体单元1包括滑动杆壁11和固定杆壁12，其中，滑动杆体11为瓦片形，其上下两端分别与相邻的连接板2连接，其左右两端分别与相邻的固定杆壁12连接。

使用时利用钻头5将该自膨胀式锚杆插入钻孔，然后填充砂浆4，使砂浆4逐级穿过各个杆体单元1的流动通道和连接板2的中心孔21，砂浆4中的水渗入薄膜袋3从而与薄膜袋3中的过氧化钙和铁粉反应，从而使薄膜袋3发生膨胀，推动滑动杆壁11朝向杆体单元1的径向运动，形成如图3至图6所示的结构，从图5和图6可以看出，滑动杆壁11与连接板2的连接处设有第一滑动结构，该第一滑动结构包括设于滑动杆壁11上的第一凸条111和设于连接板2上的第一滑槽23；在滑动杆壁11与固定杆壁12的连接处设有第二滑动结构，该第二滑动结构包括设于滑动杆壁11上的第二凸条112和设于固定杆壁12上的第二滑槽24。

实施例2

如图7所示的另一种自膨胀式锚杆，其与实施例1的自膨胀式锚杆的主要区别在于：在下部的三个杆体单元1内均设有自膨胀结构，连接相邻杆体单元1的连接板2为具有多个通孔22的圆形薄板，该通孔22对自膨胀材料的拦截率≥95％，防止自膨胀材料从通孔22中穿过。自膨胀材料为明胶，可吸附砂浆4中的水并膨胀。