便于监测轴力的中空注浆锚杆的制作方法

本实用新型涉及隧道及地下工程领域，尤其涉及一种便于监测轴力的中空注浆锚杆。

背景技术：

目前，传统的锚杆一般由锚杆体、止浆塞、钻头构成，在锚杆轴力监测过程中常用振弦式钢筋轴力计和粘贴电阻应变片两种方式。其中，应用振弦式钢筋轴力计时需要将原有锚杆截断，在原有锚杆中间焊接轴力计，由于轴力计所用材料与锚杆所用钢材很难完全一致，因此其所测的轴力并非原有锚杆的轴力，其轴力值对工程施工的指导意义非常有限；而利用粘贴电阻应变片方式时，在施工过程中锚杆钻进岩土体，锚杆体表面与岩土体发生剧烈摩擦，导致电阻应变片成活率非常低。可以说，现有的锚杆轴力监测手段存在诸多弊端，设备可操作性差，所测轴力值误差较大，已严重制约着隧道及地下工程技术的进一步发展。因此，亟需对传统的锚杆及其监测方法进行优化改造。

技术实现要素：

针对传统锚杆监测轴力过程中存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种便于监测轴力的中空注浆锚杆，采用中空注浆锚杆，中空注浆锚杆内部贯穿设有轴向注浆中心通孔，利用轴向注浆中心通孔内的环氧树脂胶将分布式光纤与锚杆体粘结为一体，通过监测分布式光纤应变值以准确反映锚杆轴力变化情况，其具有监测精度高、结构简单、使用方便、成本较低、经济效益高等优点。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种便于监测轴力的中空注浆锚杆，包括中空螺纹锚杆体、螺母、垫板、止浆塞、钻头、分布式光纤和环氧树脂胶，所述中空螺纹锚杆体内部沿长度方向贯穿设有轴向注浆中心通孔，所述中空螺纹锚杆体的轴向注浆中心通孔中设有用于监测中空注浆锚杆轴力大小的分布式光纤；所述中空螺纹锚杆体头端端部安装有钻头，所述钻头封闭轴向注浆中心通孔的该端孔口；所述中空螺纹锚杆体尾端设有止浆塞，所述中空螺纹锚杆体外侧壁上设有外螺纹，所述中空螺纹锚杆体尾端螺纹套装连接有螺母，所述螺母与止浆塞之间紧密配合安装有垫板；所述分布式光纤一端端部靠近中空螺纹锚杆体的头端端部，所述分布式光纤另一端端部从中空螺纹锚杆体尾端处伸出轴向注浆中心通孔；所述中空螺纹锚杆体的轴向注浆中心通孔中密闭灌满环氧树脂胶。

为了更好地实现本实用新型，所述钻头内部具有与中空螺纹锚杆体头端外螺纹相配合螺纹连接的内螺纹孔，所述钻头顶部具有锥形形状的钻尖部。

作为优选，所述螺母靠近中空螺纹锚杆体尾端一侧，所述止浆塞靠近中空螺纹锚杆体头端一侧；所述垫板与止浆塞相接触的一面为大头端面，所述垫板与螺母相接触的一面为小头端面，所述垫板从大头端面至小头端面圆弧过渡。

本实用新型优选的分布式光纤结构技术方案如下：所述分布式光纤包括应变感测光缆和紧密包裹于应变感测光缆的护套，所述应变感测光缆用于监测中空注浆锚杆的轴力大小，所述应变感测光缆与护套之间还封装有聚氨酯弹性材料保护层。

为了防止环氧树脂胶从中空螺纹锚杆体尾端的轴向注浆中心通孔的孔口处流出，所述中空螺纹锚杆体尾端安装有微型止浆塞，所述微型止浆塞封闭轴向注浆中心通孔靠近中空螺纹锚杆体尾端的该端孔口。

作为优选，所述分布式光纤的直径为2mm，重量为2kg/km。

作为优选，所述中空螺纹锚杆体由Q235钢材料制造，中空螺纹锚杆体的外径为28mm，中空螺纹锚杆体的轴向注浆中心通孔直径为18mm，中空螺纹锚杆体的抗拉力不小于190KN。

作为优选，所述环氧树脂胶为环氧树脂与固化剂按质量比5:1进行均匀混合而得，环氧树脂胶的粘度为900～1300Pa·s，环氧树脂胶的初固时间为4～6小时，并且环氧树脂胶在24小时内达到最佳粘接效果。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型采用中空注浆锚杆，中空注浆锚杆内部贯穿设有轴向注浆中心通孔，利用轴向注浆中心通孔内的环氧树脂胶将分布式光纤与锚杆体粘结为一体，通过监测分布式光纤应变值以准确反映锚杆轴力变化情况，其具有监测精度高、结构简单、使用方便、成本较低、经济效益高等优点。

(2)本实用新型的中空螺纹锚杆体上设有止浆塞，有利于控制环氧树脂胶的注浆量控制，在轴向注浆中心通孔靠近中空螺纹锚杆体尾端的孔口处设有微型止浆塞，可以起到防止环氧树脂胶从中空螺纹锚杆体尾端的轴向注浆中心通孔的孔口处溢出。

(3)本实用新型的螺母与止浆塞之间紧密安装有垫板，垫板使得止浆塞密闭性能更佳。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－中空全螺纹锚杆体，2－螺母，3－垫板，4－止浆塞，5－钻头，6－分布式光纤，7－环氧树脂胶，8－微型止浆塞。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

实施例

如图1所示，一种便于监测轴力的中空注浆锚杆，包括中空螺纹锚杆体1、螺母2、垫板3、止浆塞4、钻头5、分布式光纤6和环氧树脂胶7，中空螺纹锚杆体1内部沿长度方向贯穿设有轴向注浆中心通孔，轴向注浆中心通孔沿着中空螺纹锚杆体1中轴线布置，其轴向注浆中心通孔与中空螺纹锚杆体1两者长度相等。中空螺纹锚杆体1的轴向注浆中心通孔中设有用于监测中空注浆锚杆轴力大小的分布式光纤6；本实用新型优选的分布式光纤6包括应变感测光缆和紧密包裹于应变感测光缆的护套，应变感测光缆用于监测中空注浆锚杆的轴力大小，应变感测光缆与护套之间还封装有聚氨酯弹性材料保护层。本实施例选用的分布式光纤6的直径为2mm，重量为2kg/km。

如图1所示，中空螺纹锚杆体1右端为中空螺纹锚杆体1的头端，中空螺纹锚杆体1的左端为中空螺纹锚杆体1的尾端。中空螺纹锚杆体1头端端部安装有钻头5，钻头5封闭轴向注浆中心通孔的该端孔口，即钻头5封闭轴向注浆中心通孔右端孔口。中空螺纹锚杆体1尾端设有止浆塞4，中空螺纹锚杆体1整体外侧壁上设有外螺纹，中空螺纹锚杆体1尾端螺纹套装连接有螺母2，螺母2与止浆塞4之间紧密配合安装有垫板3，垫板3让止浆塞4密闭性能更佳。分布式光纤6一端端部靠近中空螺纹锚杆体1的头端端部，分布式光纤6另一端端部从中空螺纹锚杆体1尾端处伸出轴向注浆中心通孔，分布式光纤6的另一端端部连接监测显示器，将分布式光纤6所监测到的锚杆轴力大小及时反馈到监测显示器上进行显示。中空螺纹锚杆体1的轴向注浆中心通孔中密闭灌满环氧树脂胶7，环氧树脂胶7将分布式光纤6与中空螺纹锚杆体1的轴向注浆中心通孔内侧壁紧密粘接在一起。

如图1所示，钻头5内部具有与中空螺纹锚杆体1头端外螺纹相配合螺纹连接的内螺纹孔，钻头5的内螺纹孔与中空螺纹锚杆体1头端端部螺纹连接，钻头5起到便于中空螺纹锚杆体1插入相关区域，钻头5还起到封闭轴向注浆中心通孔头端孔口的作用。钻头5顶部具有锥形形状的钻尖部，通过钻尖部能够顺利、快速地插入相关区域。

螺母2靠近中空螺纹锚杆体1尾端一侧，止浆塞4靠近中空螺纹锚杆体1头端一侧；如图1所示，垫板3与止浆塞4相接触的一面为大头端面，大头端面能够更好地与止浆塞4端面接触，垫板3与螺母2相接触的一面为小头端面，小头端面能够更好地与螺母2端面接触，垫板3从大头端面至小头端面圆弧过渡。

如图1所示，中空螺纹锚杆体1尾端安装有微型止浆塞8，微型止浆塞8封闭轴向注浆中心通孔靠近中空螺纹锚杆体1尾端的该端孔口，微型止浆塞8可以起到防止环氧树脂胶7从中空螺纹锚杆体1尾端的轴向注浆中心通孔的孔口处流出。

本实施例所采用的中空螺纹锚杆体1由Q235钢材料制造，中空螺纹锚杆体1的外径为28mm，中空螺纹锚杆体1的轴向注浆中心通孔直径为18mm，中空螺纹锚杆体1的抗拉力不小于190KN。

本实施例所采用的环氧树脂胶7为环氧树脂与固化剂按质量比5:1进行均匀混合而得，环氧树脂胶7的粘度为900～1300Pa·s，环氧树脂胶7的初固时间为4～6小时，并且环氧树脂胶7在24小时内达到最佳粘接效果。

在本实用新型中，中空全螺纹锚杆体1采用Q235钢材，其轴向注浆中心通孔直径为18mm，较传统锚杆而言，其在保持刚度的基础上极大的减少了钢材用量，扩大轴向注浆中心通孔的直径，便于注浆及布设分布式光纤6；其次，通过在中空全螺纹锚杆体1的轴向注浆中心通孔注入环氧树脂胶7，不仅增大了中空全螺纹锚杆体1的刚度，而且将分布式光纤6与中空全螺纹锚杆体1粘结为一体，实现了通过监测分布式光纤6来反映锚杆轴力情况；最后，由于分布式光纤7是利用其轴力应变与布里渊散射光频率漂移量之间的线性关系的原理进行监测，其具有监测精度高、适用性强的优势，极大的提高了锚杆轴力的监测精度和可操作性。

上述实施方式只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和近似替换，均应落在本实用新型的保护范围内。