一种充砂膨胀锚杆的制作方法

本发明涉及隧洞支护、边坡防护领域，特别是一种充砂膨胀锚杆。

背景技术：

现有的锚杆采用刚性材料制作，一般采用在围岩与锚杆之间填充粘接剂的方式，不仅施工周期长，且无法补偿岩层运动引起的锚孔变化。

现有专利中，名称为“环向限延伸柔性注压锚杆”申请号为cn200610044390.8的发明专利申请，在现有专利，名称为“柔性注压锚杆”申请号为zl200320107130.2的发明专利基础上进行了改进，在保证了原有的功能的同时，对锚杆杆体环向进行了增强，避免了由于杆体高分子材料的粘弹性或粘塑性产生蠕变等变形，避免了岩土孔壁存在蜂窝孔隙或孔口坍塌时，会导致柔性注压锚杆杆体的局部环向破坏而失效。

但该专利所提供的锚杆虽然解决了上述问题，对于有一定弯折曲度的锚孔来说，该锚杆无法保证完全紧密贴合锚孔，锚孔发生变化时，对锚杆仍有很大的影响，变化过大的时候，甚至容易造成锚杆断裂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种充砂膨胀锚杆，能够在安装完成之后，保证紧密贴合锚孔，即使针对于有一定弯折曲度的锚孔来说，同样能够达到较好的支护效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种充砂膨胀锚杆，包括膨胀开窗面和中空锚杆体，中空锚杆体由多段锚杆体组成，每段锚杆体上设有两个膨胀开窗面，膨胀开窗面上沿与锚杆体下沿之间通过合页铰链铰接；

位于最顶端的一段锚杆体下沿的膨胀开窗面之间设有第一耳板；

位于中间段的锚杆体上沿设有第二耳板，下沿的膨胀开窗面设有第一耳板；

位于底端的一段锚杆体上沿设有第二耳板；

锚杆体之间通过第一耳板和第二耳板铰接连接。

所述的中空锚杆体外壁上还设有锚孔封堵件，锚孔封堵件顶面设有连接筒，连接筒套接在中空锚杆体外壁上的环箍上，连接筒能够绕环箍转动。

优选的方案中，所述的锚孔封堵件由多个弧形片组成；

所述的弧形片包括矩形弧片和扇形弧片，矩形弧片一侧和扇形弧片一侧连接固定，在矩形弧片远离扇形弧片的一侧上设有凹槽，凹槽的尺寸与扇形弧片相同，扇形弧片在靠近其圆心的一端上设有转轴，凹槽侧壁上设有与转轴匹配的转轴槽；

相邻的两片弧形片之间通过转轴与转轴槽铰接，且其中一片弧形片的扇形弧片嵌入设置在另一片弧形片的凹槽中。

优选的方案中，所述的中空锚杆体最顶端的一段上方设有止浆塞，止浆塞上设有垫板，垫板上方设有堵头。

优选的方案中，所述的第一耳板和第二耳板的长度小于膨胀开窗面在竖直方向上的长度。

优选的方案中，所述的第一耳板为两个之间有一定间距的耳板片，两个耳板片之间的间距比第二耳板的厚度大，且第一耳板的内壁与第二耳板的外壁紧密贴合。

优选的方案中，所述的中空锚杆体最底端的锚杆体上不设置膨胀开窗面，在最底端的锚杆体下方设置锚头。

优选的方案中，所述的中空锚杆体采用柔性材料制作。

优选的方案中，所述的同一锚杆体上的第一耳板和第二耳板呈90°交叉设置。

优选的方案中，所述的柔性材料为硅胶或纤维与高弹性高分子复合材料复合组成。

优选的方案中，锚杆的膨胀开窗面形状可以是矩形，方便设计施工；也可以是半圆、抛物线等曲线形状，防止应力集中，造成锚杆的断裂，损坏锚杆。

优选的方案中，所述的环箍设置在合页铰链中位于上方的一片合页上。

本发明提供的一种充砂膨胀锚杆，通过采用上述结构，具有以下有益效果：1、采用砂作为锚杆体的填充材料，是因为砂具有一定的粒径，对锚杆体的密闭性要求降低。2、膨胀开窗面被锚杆体内的填充材料顶开后与围岩接触，增加了整个锚杆与孔壁之间的接触点，从而提高了锚固力。3、同一段锚杆体上的开窗面打开后，就形成了一个可以转动的铰，变直线锚杆为折线锚杆，变形裕度增大。以此能够用于带有弯折曲度的的锚孔以及适应岩层运动带来的锚孔变化。4、锚杆中间段数量能够增加或减少，可根据锚孔具体深度进行调节。5、砂的粒径小到一定程度时，会具有流动性，在锚固作业完成以后，还可以利用抽排装置对砂及锚杆进行回收再利用。6、砂价格低廉且获取途径多，节约了成本。7、通过设置的锚孔封堵件，考虑到在进行隧道倾斜锚孔支护过程中，较高处的膨胀开窗面打开后，填充砂顺着锚孔流下，膨胀开窗面无法保证长时间展开的情况，利用锚孔封堵件一方面增加了锚杆与锚孔之间的连接稳定性，另一方面，对锚孔与锚杆之间的空间实现了分段隔断并封闭，避免了填充砂的流出，从使本发明所提供的锚杆也能够应用至倾斜锚孔中，实现锚孔的有效支护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的位于锚杆最顶端的锚杆体结构示意图。

图3为本发明的位于锚杆中间段的锚杆体结构示意图。

图4为本发明的位于锚杆最底端的锚杆体结构示意图。

图5为本发明的位于锚杆最底端的锚杆体结构示意图。

图6为本发明的锚孔封堵件结构示意图。

图7为本发明的弧形片结构示意图。

图8为本发明的弧形片结构示意图。

图9为本发明的相邻两片弧形片在展开状态下的结构示意图（带环箍）。

图10为本发明的相邻两片弧形片在展开状态下的结构示意图（不带环箍）。

图中：堵头1，垫板2，止浆塞3，膨胀开窗面4，中空锚杆体5，锚头6，合页铰链7，第一耳板8，第二耳板9，锚孔封堵件10，弧形片11，环箍12，连接筒13，矩形弧片111，扇形弧片112，凹槽113，转轴114，转轴槽115。

具体实施方式

如图1-5中，一种充砂膨胀锚杆，包括膨胀开窗面4和中空锚杆体5，中空锚杆体5由多段锚杆体组成，每段锚杆体上设有两个膨胀开窗面4，膨胀开窗面4上沿与锚杆体下沿之间通过合页铰链7铰接；

位于最顶端的一段锚杆体下沿的膨胀开窗面4之间设有第一耳板8；

位于中间段的锚杆体上沿设有第二耳板9，下沿的膨胀开窗面4设有第一耳板8；

位于底端的一段锚杆体上沿设有第二耳板9；

锚杆体之间通过第一耳板8和第二耳板9铰接连接；

所述的中空锚杆体5外壁上还设有锚孔封堵件10，锚孔封堵件10顶面设有连接筒13，连接筒13套接在中空锚杆体5外壁上的环箍12上，连接筒13能够绕环箍12转动。

优选的方案如图6-10中，所述的锚孔封堵件10由多个弧形片11组成；

所述的弧形片11包括矩形弧片111和扇形弧片112，矩形弧片111一侧和扇形弧片112一侧连接固定，在矩形弧片111远离扇形弧片112的一侧上设有凹槽113，凹槽113的尺寸与扇形弧片112相同，扇形弧片112在靠近其圆心的一端上设有转轴114，凹槽113侧壁上设有与转轴114匹配的转轴槽115；

相邻的两片弧形片11之间通过转轴114与转轴槽115铰接，且其中一片弧形片11的扇形弧片112嵌入设置在另一片弧形片11的凹槽113中。

优选的方案中，所述的中空锚杆体5最顶端的一段上方设有止浆塞3，止浆塞3上设有垫板2，垫板2上方设有堵头1。所设置的止浆塞与垫板用于防止填充材料回流，堵头则用于和外部的施压装置连接。

优选的方案中，所述的第一耳板8和第二耳板9的长度小于膨胀开窗面4在竖直方向上的长度。

优选的方案中，所述的第一耳板8为两个之间有一定间距的耳板片，两个耳板片之间的间距比第二耳板9的厚度大，且第一耳板8的内壁与第二耳板9的外壁紧密贴合。

优选的方案中，所述的中空锚杆体5最底端的锚杆体上不设置膨胀开窗面4，在最底端的锚杆体下方设置锚头6。所设置的锚头6，保证锚杆在锚孔内的居中。

优选的方案中，所述的中空锚杆体5采用柔性材料制作。中空锚杆体5采用柔性材料，不仅能够通过开窗面实现锚杆与锚孔之间的接触固定，同时能够使锚杆实现小幅度膨胀，进一步增加锚杆与锚孔的接触点，增大锚杆在锚孔内的稳定性。

优选的方案中，所述的柔性材料为硅胶或纤维与高弹性高分子复合材料复合组成。

优选的方案中，所述的同一锚杆体上的第一耳板8和第二耳板9呈90°交叉设置。采用90°交叉设置，实现锚杆体多个方向上的弯折，更好的保证锚杆体与锚孔的贴合。

优选的方案中，同一锚杆体上的开窗面可设置多个，从而使锚杆不仅仅可以实现两个方向的弯折，也能够根据锚孔实际情况实现更优的弯折方向选择。

优选的方案中，所述的中空锚杆体5中填充砂子。

实施例1：

用于临时支护时：

将锚头安装到锚杆体上，然后将安装好锚头的锚杆体插进孔壁内，插入角度与钻孔倾角要保持一致。插好后，锚杆体始终处于钻孔的中心，若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利插入锚杆为止。锚杆安入钻孔后，再安装止砂塞，垫板，通过锚杆与注砂机相连，开动机器注砂，砂就流入锚杆体内，将膨胀开窗面顶开，膨胀开窗面顶开锚孔封堵件，锚孔封堵件由最初的圆筒状结构展开形成圆台状，膨胀开窗面与锚孔封堵件通过挤压孔壁而产生锚固力，锚固基岩，而锚孔封堵件将锚杆与锚孔之间的空间隔断形成多个空腔，单个空腔内的填充砂被锚孔封堵件封堵，无法流动，使得填充砂、膨胀开创面、锚孔封堵件均与锚孔内壁之间形成紧密接触，同时，在膨胀开窗面展开之后，锚杆能够通过耳板之间的铰链实现弯折，适应后期的锚孔变形。当锚杆锚固好后，用堵头将垫板的开口堵上即可。

实施例2：

用于永久支护时：

当隧洞围岩压力大，受开挖影响大的隧洞，围岩为软弱岩层和破碎带，隧洞位于不稳定岩体中，围岩弱面发育的情况下，可采用注浆工艺对其进行锚固作业，即将已经调好的砂浆倒入泵内，在施压装置的作用下，将砂浆不断地送入锚杆体内，然后用堵头将垫板口堵住，完成锚固作业。

通过采用上述结构，在现有技术的基础上，使锚杆能够产生小幅度的弯折，对于支护过程中因岩层运动造成的锚孔变形，锚杆能够随之发生变形，避免了锚孔对锚杆产生外力造成锚杆部分损坏的情况，同时能够根据实际情况调节锚杆的长度，在不浪费锚杆材料成本的同时，能够最大限度的保证支护效果。