用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆，外表面有螺纹的纤维筋穿过上连接套，下段与下螺锁头螺纹连接，上连接套的内径大于纤维筋外径，外径小于锚固孔直径；一对上连杆和一对下连杆之间铰接，上连杆的另一端与上连接套下端铰接，下连杆的另一端与下螺锁头的上部铰接。使用时，先钻锚孔，将外表面有螺纹的纤维筋截成设计长度，纤维筋下端旋入下螺锁头，底面与下螺锁头底面平齐，放入钻好的锚孔内，上连接套上套加力套管，向加力套管加压，上、下连接杆呈张开状态，扎入锚固孔的岩壁中，抽出加力套管灌浆，待浆凝结。本发明实现楔紧、扩孔和粘接三重锚固，连杆长度可调，锚头扩展范围可调，可适用不同岩层。
【专利说明】用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆。
【背景技术】
[0002]中、强风化岩层在各类建筑基础工程领域是经常面临的基础条件。由于此类岩层存在承载力低，岩层变化大和不稳定等诸多不利因素，在这样的自然条件下要实现可靠的基础锚固，锚固锚杆必须具备小孔径、低孔深和大锚固力特点。这样才能够实现成本低、锚固效率高的目的。
[0003]长期以来在基础锚固中曾经使用较多的是楔块式锚头，因为其锚头的产生楔紧效果的位移扩张量太小，在中、强风化岩层承载力较低的条件下，存在楔锚力偏小，锚固不可靠等问题，在建筑基础工程领域已较少应用。而较多使用的砂浆锚杆也有单位钻孔深度锚固力低、工程成本高、不能实现瞬时锚固和施工质量不宜控制等问题。所以在岩层锚固领域开发能够将楔锚、注浆和底部扩孔三位一体的多重锚杆，可大大提高中、强风化岩层条件下的锚固效果和可靠性。
[0004]长期以来钢筋都是建筑锚杆杆体的主要用材，锚杆的主要荷载是通过杆体传递的，杆体材料性能的优劣会直接影响锚固的效果和安全性。由于金属材料钢筋自身存在一些难以克服的缺点或局限性，比如锈蚀、比重大和怕酸碱等，这些问题如果处置不当，材料的强度会显著降低，严重的会影响锚固工程的安全。所以寻求其他合适锚杆杆体的替代材料一直是锚固领域探索的方向。环保纤维材料具有强度高、重量轻、不惧酸碱等特点，并且具有良好的抗电磁性能。用纤维筋替代钢筋作为锚杆的杆体材料是未来的发展趋势，在一些特殊的场合纤维筋可能更具有独特的应用价值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能实现了楔紧、扩孔和粘接三重锚固，锚固安全可靠；可适用不同岩层，尤其是中、强风化岩层的用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆。
[0006]本发明目的的实现方式为，用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆，外表面有螺纹的纤维筋穿过内外表面光滑的上连接套，下段与下螺锁头螺纹连接，上连接套的内径大于纤维筋的外径，外径小于锚固孔直径；在纤维筋外围的一对上连杆和一对下连杆之间铰接，上连杆的另一端与上连接套下端铰接，下连杆的另一端与下螺锁头的上部铰接。
[0007]使用本发明:先在锚固部位钻直孔到设计深度，将外表面有螺纹的纤维筋截成设计长度，纤维筋下端旋入下螺锁头，底面与下螺锁头底面平齐，用销轴将上、下连接杆与上连接杆、上、下连接杆之间、下螺锁头连接为一体即成纤维筋锚杆；将纤维筋锚杆放入钻好的锚孔内，将加力套管的下端与上连接套接触，在加力套管的另一端轴向加压，上连接套沿纤维杆在轴向力的作用下作向下的轴向运动，下压下连接杆，上、下连接杆呈张开状态，沿锚固孔径向平移，也就锚扎入锚固孔的岩壁中，将锚头压紧；加压完成后，将加力套管从钻孔中取出；向钻孔内灌注无机灌浆料浆液，抽出灌浆管。待无机料凝结。
[0008]本发明的有益效果是:
[0009]1、由于采用了大位移扩张锚头，可在较弱的岩层条件下实现高楔紧锚固效果；
[0010]2、结构简单、安装快速，可实现即锚即产生直接锚固力；
[0011]3、连杆长度可调，锚头的扩展范围可调，锚杆可适用不同岩层；
[0012]4、实现了楔紧、扩孔和粘接三重锚固，锚固更加安全可靠；
[0013]5、采用纤维筋，可适用特殊的工程环境，尤其是中、强风化岩层。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明铰接锚头处于收缩状态结构示意图，
[0015]图2是本发明锚头在锚固孔底扩张状态结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1，外表面有螺纹的纤维筋3穿过内外表面光滑的上连接套1，下端与下螺锁头螺纹连接，上连接套的内径大于纤维筋3的外径，纤维筋可沿其轴向无约束地滑移。上连接套的外径小于锚固孔直径，在上连接套被施压时，能轴向无约束地移动。在纤维筋3外围的一对上连杆2和一对下连杆4之间铰接，上连杆2的另一端与上连接套2下端铰接，下连杆4的另一端与下螺锁头5的上部铰接，
[0017]上连杆2与下连杆4均采用等边角钢制作，连杆的长度为锚固孔径的1.5-3倍，可根据岩石的特性定取，岩石的承载力大，取较小值，反之取较大值。下螺锁头5中心加工有与纤维筋3外表面相同规格的螺纹，下螺锁头5外圆柱面直径略小于锚固孔的直径，其下部呈圆锥形，锚杆向下移动过程中圆锥体可起导向作用。
[0018]本发明的杆体为螺旋表面纤维筋3，可在其表面实现螺旋传动或联接。上连接套I为内外表面光滑的钢套。
[0019]下面结合附图对本发明的工作过程作进一步说明。本发明的扩孔锚头相当于一组对称的滑块连杆机构，下螺锁头5为固定点，它与纤维杆底端螺旋连接，旋到位后就固定不动。
[0020]本发明的安装使用基本程序如下:先在锚固部位钻直孔到设计深度，将外表面螺旋纤维筋3截成设计长度，下螺锁头5旋入纤维筋的底端，纤维筋底面与下锁头5底面平齐，用销轴分别将下连接杆2与下螺锁头5、下连接杆2与上连接杆4以及上连接杆4与上连接套I连接为一体。装好锚头的纤维筋锚杆放入钻好的锚孔内，将加力套管套入纤维筋锚杆，上连接套管的下端与上连接套I接触，然后在加力套管的另一端轴向加压，在外力作用下上连接套I可沿纤维筋轴向无约束的移动，上连接杆下压下连接杆，呈图2所示的张开状态。下连接杆2与上连接杆4在轴向力的作用下可沿锚固孔径向平移，扎入锚固孔的岩壁中，上、下连接杆在平移过程中将岩体同时扩切出了一定的空间，当锚头压实后，加压停止。加力套管从孔中取出；然后向孔内灌注无机灌浆料浆液，开始灌料时将灌料管底端出口置于上连接套I的上部约20cm处，边灌注边向上提拉灌注管，使灌注管的出料口始终位于浆液下约500cm处，锚固孔内灌满无机料并有少量浆液溢出时，则停止灌浆，抽出灌浆管。待无机料凝结后锚杆安装即全部完成。
[0021]本发明以外表螺纹状纤维筋作为锚杆的杆体材料，锚杆底部安装铰接的上下连接杆，通过外加轴向压力，上下连接杆可沿锚固孔径向向外扩张，其扩张范围可达锚固孔孔经的数倍，而且可以根据锚杆应用岩层的承载状况对应调整，以达到经济高效的目的。锚头扩张过程中也将锚固孔相应的岩层扩切出了一定的空隙，通过灌浆，空隙部分又形成树根状的分枝，进一步加强了锚头的抗拔能力。这样与一般的砂浆锚杆相比，对于同直径的锚固孔本发明的的锚固效率要高出数倍。也就是说由于钻小孔起到了大孔的锚固效率，那么同等锚固值钻孔深度可大幅降低。由于纤维筋比同直径钢筋的强大要高出2-3倍，对比常规锚杆，采用本发明可以在减小孔经和钻孔深度的情况小实现同样的锚固效果，而且由于采用了孔张锚头、底部扩切和灌注粘结材料等工艺，三种锚固方式同时作用，锚固的安全性、可靠性和耐久性更有保障。
【权利要求】
1.用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆，其特征在于外表面有螺纹的纤维筋穿过内外表面光滑的上连接套，下段与下螺锁头螺纹连接，上连接套的内径大于纤维筋的外径，外径小于锚固孔直径；在纤维筋外围的一对上连杆和一对下连杆之间铰接，上连杆的另一端与上连接套下端铰接，下连杆的另一端与下螺锁头的上部铰接。
2.根据权利要求1所述的用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆，其特征在于上连杆(2)与下连杆(4)采用等边角钢制作，连杆的长度为锚固孔径的1.5-3倍。
3.根据权利要求1所述的用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆，其特征在于下螺锁头(5)外圆柱面直径小于锚固孔的直径，下部呈圆锥形。
4.根据权利要求1所述的用于中、强风化岩层的多分枝大位移扩张锚头纤维筋锚杆，其特征在于上连接套(2)为内外表面光滑的钢套。
【文档编号】E02D5/74GK103953038SQ201410157290
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】谭瑞山, 彭斌, 王星运, 王禹, 樊炼, 唐晓超 申请人:湖北省电力勘测设计院