纬向筋及具有纬向筋的可变径注浆锚固装置的制作方法

本发明涉及注浆装置技术领域，特别是涉及一种纬向筋及具有纬向筋的可变径注浆锚固装置。

背景技术：

传统的变径钢架注浆锚固装置，其结构复杂，注浆囊体内的钢架打开方式存在很大的不确定性，无法进行过程控制，由于在地下施工，地面操作人员无法判断钢架是否打开并形成扩大头，只能由最终地面检验抗拔力来断定，但此时已径失去了补救的机会，给整个工程质量造成重大隐患。现有技术中，有一种可变径注浆锚固装置，为了能够使得其扩径后形成笼状，通常需要在扩径杆的纬向缠绑柔性纬向筋，在这种情况下，为了保证该柔性加强筋与扩径杆之间的可靠连接，通常需要人工缠绑该柔性纬向筋，其不仅需要耗费大量的人力资源，操作费时；在批量运输时，还容易造成多个可变径注浆锚固装置通过该柔性纬向筋缠绕在一起，造成使用时难以分开。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种纬向筋及具有纬向筋的可变径注浆锚固装置，其在施工过程中，根据需要对锚固装置的直径进行扩径的同时，还能够提高可变径注浆锚固装置的制造效率，并且，能够避多个可变径注浆锚装置在运输过程中彼此缠绑的问题，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的纬向筋的技术方案如下：

本发明提供的纬向筋(30)用于与可变径注浆锚固装置的扩径杆(12)连接，

当所述纬向筋(30)与所述可变径注浆锚固装置的径向杆连接后，所述纬向筋(30)处于所述扩径杆(12)的纬向，

所述纬向筋(30)由刚性材质制成，

所述可变径注浆锚固装置的扩径组件处于直径收缩状态、扩径过程中、或者打开状态中的任一条件时，处于同一径向平面内的多根纬向筋(30)之间均无相互干涉。

本发明提供的纬向筋还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，

所述纬向筋(30)上用于与所述可变径注浆锚固装置的扩径杆(12)连接的位置设置有连接平面(31)，所述连接平面(31)的纬向宽度大于或者等于所述扩径杆(12)的纬向宽度。

作为优选，

所述纬向筋(30)成弧形，处于同一平面内的多根所述纬向筋(30)共圆，并且，所述纬向筋(30)通过其纬向中点连接于所述扩径杆(12)，

设所述扩径杆的数量为n，当所述扩径组件处于收缩状态时，所述扩径杆(12)所处的圆的直径为d，

则，所述纬向筋(30)的弧长小于或者等于

为了达到上述第二个目的，本发明提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置的技术方案如下：

本发明提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置包括固定轴(2)、活动套(5)、扩径组件和本发明提供的纬向筋(30)；

所述活动套(5)套设在所述固定轴(2)的外周，并且，所述活动套(5)与所述固定轴(2)之间构成移动副；

所述扩径组件包括第一活动连接件(17)、扩径杆(12)和第三活动连接件(19)，其中，

所述第一活动连接件(17)的一端铰接于所述活动套(5)，所述第一活动连接件(17)的另一端铰接于所述扩径杆(12)，

所述第三活动连接件(19)的一端铰接于所述固定轴(2)或者所述活动套(5)，所述第三活动连接件(19)的另一端铰接于所述扩径杆(12)，

所述扩径组件包括多组，并且，所述扩径组件沿所述活动套(5)的周向设置于所述活动套的外围；

所述纬向筋(30)连接于所述扩径杆(12)。

本发明提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述可变径注浆锚固装置还包括注浆管(3)和注浆容器(7)，所述注浆管(3)与所述固定轴(2)之间的位置相对固定，

所述注浆容器(7)与所述活动套(5)之间的位置相对固定，

所述注浆管(3)通过其中心通孔与所述注浆容器(7)连通；

所述注浆管(3)与所述注浆容器(7)之间构成移动副，当浆体从所述注浆管(3)灌注时，所述浆体从所述注浆管(3)进入到所述注浆容器(7)中。

作为优选，所述注浆管(3)侧壁的底部设置有溢浆孔(20)，其中，

在所述扩径杆(12)撑开就绪前，所述溢浆孔(20)完全处于所述注浆容器(7)的上边缘下方；

当所述扩径杆(12)撑开就绪后，所述溢浆孔(20)至少部分地处于所述注浆容器(7)的上边缘上方。

作为优选，所述注浆管(3)的外壁与所述注浆容器(7)的内壁之间设有密封机构(9)。

作为优选，所述可变径注浆锚固装置还包括承载盘(8)，

所述承载盘(8)固定连接于所述活动套(5)上，所述注浆容器(7)承载于所述承载盘(8)的上方。

作为优选，所述可变径注浆锚固装置还包括外罩(14)、上部连接件(15)和下部连接件(16)，

所述外罩(14)罩设在所述扩径杆(12)的外部；

所述外罩(14)的上部通过上部连接件(15)固定连接于所述固定轴(2)；

所述外罩(14)的下部通过下部连接件(16)固定连接于所述固定轴(2)。

作为优选，所述具有纬向筋的可变径注浆锚固装置还包括限位件(32)和弹性部件(33)，

所述限位件(32)固定连接与所述固定轴(2)，

所述弹性部件(33)的一端抵顶于所述限位件(32)，所述弹性部件(33)的另一端抵顶于所述活动套(5)的顶端。

应用本发明提供的可变径注浆锚固装置进行注浆操作时，随着活动套5相对于固定轴2向下移动的过程中，由于第一活动连接件17的一端铰接于活动套5，因此，第一活动连接件17与活动套5的铰接点也随活动套5相对于固定轴2向下移动，此时，当第三活动连接件19的一端铰接于固定轴2时，受到第三活动连接件19与固定轴2之间的铰接限位作用，第一活动连接件17以其与活动套5之间的铰接点为旋转中心逆时针旋转，第三活动连接件19以其与固定轴2之间的铰接点为旋转中心顺时针旋转，造成的结果是，扩径杆12被第一活动连接件17和第三活动连接件19撑开而实现扩径。另外，当第三活动连接件19的一端铰接于活动套5时，本发明实施例提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置通过与固定轴2底端固定连接的其他部件，如设置于固定轴2底端的锚头顶端限制活动套5相对于固定轴2的下移极限位置。该其他部件还可以是一个连接于固定轴2底端用于限制活动套5相对固定轴2下移极限位置的限位销、限位套等其他等同部件。因此，本发明提供的可边境注浆锚固装置能够在施工过程中，根据需要对锚固装置的直径进行扩径。其中，在该可变径注浆锚固装置进行注浆操作的过程中，由于高压注浆操作及其对扩径杆12施加的离心作用力，容易导致铰链断裂而造成扩径杆局部游离而削减该可变径注浆锚固装置的锚固效果。然而，在引入本发明提供的纬向筋30后，随着扩径杆12的离心运动，扩径杆12和纬向筋30同时向外推进周围岩土体的同时也受到来自周围岩土体的反作用力，也就是说，由于扩径杆12提供经向支撑，纬向筋30提供纬向支撑，提供的支撑更加可靠，在这种情况下，即使铰链发生局部断裂，由于扩径杆12与纬向筋30之间错综复杂的交联效果，也能够使得可变径注浆锚固装置的锚固削弱大幅减小。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

在附图中：

图1为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置在的局部结构示意图(其中，扩径杆、活动连接件未视出)；

图2为图1中c部分的局部放大结构示意图；

图3为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置在直径最小状态时的结构示意图，其中，扩径杆外周设置有柔性加强筋；

图4为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置在直径最大状态时的结构示意图，其中，扩径杆外周设置有柔性加强筋；

图5为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置及其外罩之间的连接关系结构示意图，其中，扩径杆外周设置有柔性加强筋；

图6为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置在直径最小状态时一个截面的结构示意图，其中，扩径杆外周设置有柔性加强筋；

图7为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置在直径最大状态时一个截面的结构示意图，其中，扩径杆外周设置有柔性加强筋；

图8为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置及其外罩的一个截面的结构示意图，其中，扩径杆外周设置有柔性加强筋；

图9为图3中d部分的局部放大图；

图10为图3中e部分的局部放大图；

图11为图3中f部分的局部放大图；

图12为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置(其中，纬向筋未视出)处于打开状态时的结构示意图图；

图13为本发明实施例方案涉及的具有外罩的可变径注浆锚固装置(其中，纬向筋未视出)处于打开状态时的结构示意图；

图14为本发明实施例方案涉及的可变径注浆锚固装置的一个典型径向截面示意图；

图15为本发明实施例方案涉及的纬向筋的结构示意图；

图16为本发明实施例方案涉及的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置当扩径组件处于收缩状态时一个典型方向的视图；

图17为本发明实施例方案涉及的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置当扩径组件处于收缩状态时的立体图；

图18为本发明实施例方案涉及的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置当扩径组件处于打开状态时一个典型方向的视图；

图19为本发明实施例方案涉及的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置当扩径组件处于打开状态时的立体图；

图20为本发明实施例方案涉及的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置当应用注浆和弹性部件双重开启方式时一个典型方向的视图；

图21为图16中a-a向视图；

图22为图18中c-c向视图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种可变径注浆锚固装置，其能够在施工过程中，根据需要对锚固装置的直径进行扩径，从而更加适于实用。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的可变径注浆锚固装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，具体的理解为：可以同时包含有a与b，可以单独存在a，也可以单独存在b，能够具备上述三种任一种情况。

实施例一：纬向筋

参见附图15-附图22，本发明提供的纬向筋30用于与可变径注浆锚固装置的扩径杆12连接。当纬向筋30与可变径注浆锚固装置的径向杆连接后，纬向筋30处于扩径杆12的纬向，纬向筋30由刚性材质制成，可变径注浆锚固装置的扩径组件处于直径收缩状态、扩径过程中、或者打开状态中的任一条件时，处于同一径向平面内的多根纬向筋30之间均无相互干涉。

其中，纬向筋30上用于与可变径注浆锚固装置的扩径杆12连接的位置设置有连接平面31，连接平面31的纬向宽度大于或者等于扩径杆12的纬向宽度。在这种情况下，通过该连接平面能够增加纬向筋30与扩径杆12之间的接触面积，从而增加纬向筋30与扩径杆12之间的连接强度。

其中，纬向筋30成弧形，处于同一平面内的多根纬向筋30共圆，并且，纬向筋30通过其纬向中点连接于扩径杆12。设扩径杆的数量为n，当扩径组件处于收缩状态时，扩径杆12所处的圆的直径为d，则，纬向筋30的弧长小于或者等于在这种情况下，当本发明实施例提供的具有纬向筋30的可变径注浆锚固装置的扩径组件处于收缩状态时，各纬向筋30之间彼此无干涉现象产生，因此，能够保证本发明实施例提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置在打开过程中以及处于打开状态时彼此之间也无干涉现象产生。特别是当纬向筋30的弧长者等于时，当本发明实施例提供的具有纬向筋30的可变径注浆锚固装置的扩径组件处于收缩状态时，处于同一平面内的各纬向筋30彼此收尾相互抵顶形成圆周，在这种情况下，本发明实施例提供的具有纬向筋30的可变径注浆锚固装置的在运输和仓储过程中，能够尽可能地减少彼此缠绑的可能性，取用更加方便。

实施例二：具有纬向筋的可变径注浆锚固装置

参见附图1～附图14，本发明提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置包括固定轴2、活动套5和扩径组件。活动套5套设在固定轴2的外周，并且，活动套5与固定轴2之间构成移动副。扩径组件包括第一活动连接件17、扩径杆12和第三活动连接件19，其中，第一活动连接件17的一端铰接于活动套5，第一活动连接件17的另一端铰接于扩径杆12。第三活动连接件19的一端铰接于固定轴2或者活动套5，第三活动连接件19的另一端铰接于扩径杆12。扩径组件包括多组，并且，扩径组件沿活动套5的周向设置于活动套的外围。

应用本发明提供的可边境注浆锚固装置进行注浆操作时，随着活动套5相对于固定轴2向下移动的过程中，由于第一活动连接件17的一端铰接于活动套5，因此，第一活动连接件17与活动套5的铰接点也随活动套5相对于固定轴2向下移动，此时，当第三活动连接件19的一端铰接于固定轴2时，受到第三活动连接件19与固定轴2之间的铰接限位作用，第一活动连接件17以其与活动套5之间的铰接点为旋转中心逆时针旋转，第三活动连接件19以其与固定轴2之间的铰接点为旋转中心顺时针旋转，造成的结果是，扩径杆12被第一活动连接件17和第三活动连接件19撑开而实现扩径。另外，当第三活动连接件19的一端铰接于活动套5时，本发明实施例提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置通过与固定轴2底端固定连接的其他部件，如设置于固定轴2底端的锚头顶端限制活动套5相对于固定轴2的下移极限位置。该其他部件还可以是一个连接于固定轴2底端用于限制活动套5相对固定轴2下移极限位置的限位销、限位套等其他等同部件。因此，本发明提供的可边境注浆锚固装置能够在施工过程中，根据需要对锚固装置的直径进行扩径。其中，在该可变径注浆锚固装置进行注浆操作的过程中，由于高压注浆操作及其对扩径杆12施加的离心作用力，容易导致铰链断裂而造成扩径杆局部游离而削减该可变径注浆锚固装置的锚固效果。然而，在引入本发明提供的纬向筋30后，随着扩径杆12的离心运动，扩径杆12和纬向筋30同时向外推进周围岩土体的同时也受到来自周围岩土体的反作用力，也就是说，由于扩径杆12提供经向支撑，纬向筋30提供纬向支撑，提供的支撑更加可靠，在这种情况下，即使铰链发生局部断裂，由于扩径杆12与纬向筋30之间错综复杂的交联效果，也能够使得可变径注浆锚固装置的锚固削弱大幅减小。本实施例中，为了保证第三活动连接件19与固定轴2之间的铰接效果，还可以在固定轴2上设置第一固定连接件10，其中，第一固定连接件10固定地连接于固定轴2上，使得第一固定连接件10与固定轴2之间无相对运动，第三活动连接件19与固定轴2之间的铰接点设置于第一固定连接件10上。

其中，扩径组件还包括第二活动连接件18，第二活动连接件18的一端铰接于活动套5，第二活动连接件18的另一端铰接于扩径杆12，其中，第二活动连接件18与扩径杆12之间的铰接点、第三活动连接件19与扩径杆12之间的铰接点为同一铰接点。在这种情况下，当活动套5相对于固定轴2向下移动的过程中，第二活动连接件18、第三活动连接件19对扩径杆12施加的撑开作用力更加平稳，通过扩径杆12实现的扩径操作更加稳定。实践中，扩径组件还可以包括若干中间活动连接件图中未视出，该若干中间活动连接件的一端铰接于活动套5，该若干中间活动连接件图中未视出的另一端铰接于扩径杆12，在这种情况下，能够增加扩径杆12的受力点，因此，能够更进一步提高其撑开稳定性。

其中，可变径注浆锚固装置还包括芯轴1，芯轴1固定地穿设于固定轴2的中心，使得芯轴1与固定轴2之间无相对运动，并且，芯轴1上设置有螺纹。在这种情况下，本发明提供的可变径注浆锚固装置可以通过该具有螺纹的芯轴1对外连接。

其中，可变径注浆锚固装置还包括注浆管3和注浆容器7。注浆管3与固定轴2之间的位置相对固定，注浆容器7与活动套5之间的位置相对固定，注浆管3通过其中心通孔与注浆容器7连通；注浆管3与注浆容器7之间构成移动副，当浆体从注浆管3灌注时，浆体从注浆管3进入到注浆容器7中。本实施例中，注浆管3通过第二固定连接件4固定连接于固定轴2。在这种情况下，当通过注浆管3注浆时，随着浆体在注浆容器7内注入体积的增加，注浆容器7相对于注浆管3向下移动，此时，由于注浆容器7与活动套5之间的位置相对固定，因此，活动套5随着浆体在注浆容器7内注入体积的增加而相对于固定轴2向下移动，也就是说，注浆操作能够为通过扩径杆12实现的扩径动作提供作用力，在这种情况下，在这种情况下，无需通过其他外力向活动套5施加相对于固定轴2向下的作用力即可通过扩径杆12实现的扩径动作，不仅提高了工作效率，还能够节约人力资源。

其中，注浆管3侧壁的底部设置有溢浆孔20，其中，在扩径杆12撑开就绪前，溢浆孔20完全处于注浆容器7的上边缘下方；当扩径杆12撑开就绪后，溢浆孔20至少部分地处于注浆容器7的上边缘上方。通常情况下，通过注浆管3注入的浆体都是通过注浆管3的中心通孔进入到注浆容器7中，但是，当注浆容器7相对于注浆管3向下移动的行程足够大，以至于超过注浆容器7的最大行程时，继续通过注浆管3注入的浆体可以通过该设置与注浆管3侧壁的底部的溢浆孔20溢出后，通过注浆管3注入的浆体能够被填埋于锚固孔内用于锚固。此外，在这种情况下，只要浆体能够进入到锚固孔，即可说明此时扩径杆12已经撑开就绪，无需再进一步确定扩径杆12是否撑开就绪，因此，能够实现锚固过程的标准化操作。

其中，注浆管3的外壁与注浆容器7的内壁之间设有密封机构9。在这种情况下，能够避免通过注浆管3向注浆容器7中注入的浆体从注浆管3外壁与注浆容器7的内壁之间的接触缝隙溢出而影响工作效率。

其中，密封机构9包括至少一个密封圈，密封圈在水平方向沿注浆管3的周向设置。本实施例中，该密封机构9包括第一密封圈9a和第二密封圈9b，第一密封圈9a和第二密封圈9b均在水平方向沿注浆管3的周向设置，其中，第一密封圈9a和第二密封圈9b可以由橡胶或者天然乳胶等材质制成，它们的共同特点是受压后可发生少许形变，通过该形变，可以得到更加可靠的密封效果。

其中，本发明提供的可变径注浆锚固装置还包括承载盘8，承载盘8固定连接于活动套5上，注浆容器7承载于承载盘8的上方。在这种情况下，承载盘承载盘8用于传递注浆容器7相对于注浆管3向下的运动作用，此时，随着注浆容器7相对于注浆管3向下运动，承载盘8被推动相对于注浆管3向下运动，活动套3也相对于固定轴2向下运动，因此，能够使得第一活动连接件17和第三活动连接件19能够顺利地向扩径杆12施加扩径作用力。本实施例中，注浆容器7通过其底部固定连接于承载盘8的上表面，例如，可以为焊接，或者，注浆容器7底部设置具有内螺纹的盲孔，而承载盘8的上表面设有连接柱，该连接柱上设有能够与该内螺纹相适配的外螺纹，在这种情况下，通过该具有内螺纹的盲孔和与该内螺纹相适配的外螺纹，能够使得注浆容器7能够固定至承载盘8的上表面。

其中，可变径注浆锚固装置还包括铰接盘6、承载盘8。铰接盘6连接于活动套5，第一活动连接件17与活动套5的铰接点位于铰接盘6，第二活动连接18与活动套5的铰接点位于承载盘8。在这种情况下，第一活动连接件17与活动套5的连接通过铰接盘6实现，第二活动连接件18与活动套5之间的连接通过承载盘8实现，使得第一活动连接件17、第二活动连接件18与活动套5之间的连接更加可靠。其中，可变径注浆锚固装置还包括外罩14、上部连接件15和下部连接件16。外罩14罩设在扩径杆12的外部；外罩14的上部通过上部连接件15固定连接于固定轴2；外罩14的下部通过下部连接件16固定连接于固定轴2。在这种情况下，扩径杆12的外部全部被外罩14罩住，能够使得扩径杆12的扩径效果更佳可靠。本实施例中，该外罩可以由柔性材质制成，在这种情况下，当本发明提供的可变径注浆锚固装置未扩径时，其能够与未扩径的扩径杆配合应用，而当本发明提供的可变径注浆锚固装置在执行扩径操作的过程中或者扩径完成时，该外罩也能够很好地与扩径杆相配合应用。其中，该柔性材质可以为纺织材料，例如棉布、尼龙布等。

实施例三：注浆和弹簧双重打开机构的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置

与本发明实施例二提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置的不同之处在于，本发明实施例三提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置还包括限位件32和弹性部件33，限位件32固定连接与固定轴2，弹性部件33的一端抵顶于限位件32，弹性部件33的另一端抵顶于活动套5的顶端。本实施例中，弹性部件33的倔强系数很小，在这种情况下，当本发明实施例三提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置处于躺倒状态时，借助本发明实施例三提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置的自身重力，能够保持收缩状态；然而，一旦本发明实施例三提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置转换为竖直状态，借助该弹性部件33伸长向扩径杆12提供的微弱离心力能够在无需注浆时即具有一定的打开效果，从而便于施工人员迅速地找到注浆管3，使得操作更加简便。此外，参见附图11，本发明提供的可变径注浆锚固装置的最底端设置有锚头，该锚头通过其尖端能够向锚固处挺进。

实施例四：弹簧打开机构的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置

与本发明实施例三提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置的不同之处在于，本发明实施例四提供的具有纬向筋的可变径注浆锚固装置的扩径打开机构仅包括限位件32和弹性部件33，限位件32固定连接与固定轴2，弹性部件33的一端抵顶于限位件32，弹性部件33的另一端抵顶于活动套5的顶端。本实施例中，为了保证弹性部件33的开启作用力，弹性部件33的倔强系数可以很大，在这种情况下，为了保证在扩颈组件处于收缩状态时的稳定性，需要在限位件32和活动套5之间设置一刚性可拆卸连接件。当需要扩颈组件处于收缩状态时，可以将该可拆卸连接件连接在限位件32和活动套5之间，此时，由于该刚性可拆卸连接件本身的长度限制能够避免弹性部件33在不受控制的情况下开启；而当需要扩径组件处于打开状态时，将该可拆卸刚性连接件拆除，此时，由于限制该弹性部件33伸长的限位作用力消失，扩颈组件可以在该弹性部件33的驱动下离心而使扩颈组件打开。例如，该可拆卸连接件可以通过螺纹连接于该限位件32和活动套5之间。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。