一种自张式机械锚杆的制作方法

本实用新型属于土层锚杆的技术领域，具体涉及一种自张式机械锚杆。

背景技术：

土层锚杆是一种应用前景非常广阔的锚固结构，目前已发展出种类繁多的各式锚杆，应用范围不断扩大，具有施工简易快速、机具设备相对轻便，其技术门槛低，施工技术成熟，施工费用低等优点，适应性强，在我国的工程建设中取得了很好的经济效益。在基坑支护、边坡加固等工程领域得到了广泛的应用，并取得了良好的加固效果和经济效益。但在应用中也遇到了很多问题，例如，在软土中由于土质差，抗剪强度低，压缩性大，造成承载力低，变形较大。固定在此类土中的锚杆在极限荷载作用下，锚固段会发生较大的蠕变，可能导致锚杆承载力急剧下降。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种自张式机械锚杆。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种自张式机械锚杆，包括用于连接锚杆的锚杆连接套1、主轴2、弹簧3、滑动铰链块4、张开定位套10、固定铰链块14、三组导向板15和三组叶片机构16；所述锚杆连接套1安装在所述主轴的端部，限制所述弹簧3上端位置；所述弹簧3套在所述主轴2上；所述滑动铰链块4滑动连接在所述主轴2上，限制所述弹簧3下端位置；所述张开定位套10固定套在所述主轴2上，并固定在固定铰链块14上，限制所述滑动铰链块4下端滑动；所述固定铰链块14固定在所述张开定位套10下方的主轴上；三组所述叶片机构16的上端均与所述滑动铰链块4铰接；三组所述叶片机构16的下端均与所述固定铰链块14铰接；三组所述导向板15固定安装在所述固定铰链块14的下方；三组所述导向板15均匀的分布的所述主轴2上。

优选的，所述叶片机构16包括拉杆7和拉筋12；所述拉杆7的一端与所述拉筋12的一端铰接；所述拉杆7的另一端与所述滑动铰链块4铰接；所述拉筋12的另一端与所述固定铰链块14铰接。

进一步优选的，所述拉筋12的另一端与所述固定铰链块14通过第一销轴11连接。

进一步优选的，所述拉杆7的一端与所述拉筋12的一端通过第二销轴8连接。

进一步优选的，所述拉杆7的另一端与所述滑动铰链块4通过第三销轴5连接。

进一步优选的，所述拉杆7上安装有用于限制所述拉杆7与所述主轴2夹角的合拢限位块6。

进一步优选的，所述拉筋12延伸连接有叶片9。

进一步优选的，所述拉筋12与所述叶片9通过叶片铰链块13连接。

本实用新型提供的一种采煤机具有以下优点：

(1)本实用新型自张式机械锚杆以扩大头锚杆为基础进行了改进，该型式锚杆最大程度的发挥了土层锚杆的优点，充分提高了锚杆承载力。

(2)本实用新型利用锚头的三叶片与地层土体的咬合力，可大幅度增加锚杆在土体中的锚固力。

附图说明

图1为本实用新型剖面放大结构示意图。

1-锚杆连接套，2-主轴，3-弹簧，4-滑动铰链块，5-第三销轴，6-合拢限位块，7-拉杆，8-第二销轴，9-叶片，10-张开定位套，11-第一销轴，12-拉筋，13-叶片铰链块，14-固定铰链块，15-导向板，16-叶片机构。

图2为本实用新型第一视角闭合状态结构示意图；

图3为本实用新型第二视角闭合状态结构示意图；

图4为本实用新型第三视角闭合状态结构示意图；

图5为本实用新型第四视角闭合状态结构示意图；

图6为本实用新型第一视角张开状态结构示意图；

图7为本实用新型第二视角张开状态结构示意图；

图8为本实用新型第三视角张开状态结构示意图；

图9为本实用新型第四视角张开状态结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，本实用新型描述了一种自张式机械锚杆，在处理南水北调中线渠道边坡土体滑动中发挥了重要作用，本实施例以南水北调中线辉县段韭山路公路桥上游左岸渠道边坡水下修复生产性试验及局部边坡修复项目为背景，对该型式锚杆进行详细阐述。

在本实施例中：本实用新型提供一种自张式机械锚杆，包括用于连接锚杆的锚杆连接套1、主轴2、弹簧3、滑动铰链块4、张开定位套10、固定铰链块14、三组导向板15和三组叶片机构16；锚杆连接套1安装在主轴的端部，限制弹簧3上端位置；弹簧3套在主轴2上；滑动铰链块4滑动连接在主轴2上，限制弹簧3下端位置；张开定位套10套在主轴2上，并固定在固定铰链块14上，限制滑动铰链块4下端滑动；固定铰链块14固定在张开定位套10下方的主轴上；三组叶片机构16的上端均与滑动铰链块4铰接；三组叶片机构16的下端均与固定铰链块14铰接；三组导向板15固定安装在固定铰链块14的下方；三组导向板15均匀的分布的主轴2上。

叶片机构16包括拉杆7和拉筋12；拉杆7的一端与拉筋12的一端铰接；拉杆7的一端与拉筋12的一端通过第二销轴8连接。拉杆7的另一端与滑动铰链块4铰接；拉杆7的另一端与滑动铰链块4通过第三销轴5连接。拉杆7上安装有用于限制拉杆7与主轴2夹角的合拢限位块6。拉筋12的另一端与固定铰链块14铰接。拉筋12的另一端与固定铰链块14通过第一销轴11连接。拉筋12延伸连接有叶片9。拉筋12与叶片9通过叶片铰链块13连接。

部件说明：主轴用于锚头主受力件，联接锚杆；导向板用于锚头入孔时起导向作用，同时固定“固定铰链块”；滑动铰链块，沿主轴上、下滑动使叶片合拢、张开；张开定位套，限制“滑动铰链块”下限位置，使叶片张开至设计角度后不再继续张开；固定铰链块14,固定叶片根部，使叶片以根部为中心自由旋转；叶片铰链块，联接“固定铰链块”和“叶片”；第一销轴，联接“叶片铰链块”和“固定铰链块”；拉筋，每片叶片2件拉筋，以加强叶片的抗弯强度，同时拉筋有销轴孔用于联接拉杆；叶片，叶片为圆弧状(钢管切割)可增强抗弯强度，同时增强叶片扎入土体后的稳定性，防止叶片径向滑动；第二销轴，联接“拉杆”和“拉筋”；拉杆，联接“滑动铰链块”和“拉筋”；合拢限位块，固定于拉杆上，用于限制叶片完全合拢时拉杆与主轴的夹角，该角度越大，叶片越容易张开；第三销轴，联接“拉杆”和“滑动铰链块”；弹簧，在叶片合拢状态时，保持一定推力作用于滑动铰链块，使叶片保持张开的趋势；锚杆连接套，联接锚杆和锚头，同时限制弹簧上端位置。

本实用新型的工作原理为：如图2-5所示，入土时，三个叶片处于闭合状态锚杆内锚头处三叶片经机械张拉，将锚头的三个叶片9在土体中展开，如图6-9所示，与土体相互咬合，形成端部咬合力，三叶片嵌入土体内，采用三个叶片与土层间的咬合力形成锚杆承载力，该力为端承阻力，为自张式机械锚杆的主要锚固力。

另外在张拉完成后，采用水泥砂浆注入孔内后，形成砂浆锚杆与土体间的摩擦力，此力为摩阻力。由端承阻力与摩阻力共同作用，形成自张式锚杆的土体承载力。

具体为：弹簧推动滑动铰链块，让叶片保持一定的向外张开力度，在孔内安装到位后，向上拉拔锚头，叶片扎入孔壁土体，继续拉拔直至叶片完全张开。

在本实施例中：

施工工艺：孔位标识，搭设水上作业平台，钻机就位、钻孔，下设注浆管及锚杆，拉拔，放张至锁定拉力后锁定，注浆，封孔，混凝土浇筑锚具。

主要技术参数：

a主轴直径29.5mm，长度550mm

b叶片长度220mm，宽度70mm/30mm

c滑动铰链块行程143mm

d锚头合拢外径120mm

e锚头张开外径530mm

f土体中最大锚固力6t，锚固力损失后，最小锚固力2t

为满足机械锚头完全有效的张开，并且与地层形成足够的咬合力，所以该型式锚杆要求地层既满足机械锚头三叶片可嵌入土体，同时又要求土体具有一定的屈服强度，以粘土岩及砂卵石土体为最佳。

采用钻孔机具成孔后，将锚杆送入孔内，机械锚头在送入土体过程中呈合拢状，锚头达到指定深度后，向孔外张拉，在张拉过和中锚头三叶片逐渐呈张开式，最终三叶片嵌入土体中，与土体相互咬合。

本实施例中：根据本工程要求，锚杆呈40°向下倾角，机械锚头穿过推断滑弧，锚杆有效锚固长度不小于10m，锚杆直径28mm。⑵钻孔

采用地质钻机调整钻机角度后进行钻孔，孔径130mm，孔深12m。

钻孔揭露地层情况：0-2m为壤土层，2-8m为砂卵石与壤土互层、夹卵石土透镜体及卵石胶结体，8-12m为粘土岩层。

钻孔完成后，为避免孔内坍塌，成孔后及时将锚杆送入孔内。

⑶张拉

①拉机具

穿心千斤顶28mm锁具65cm直径厚12mm承压板锚杆钢筋计

②将孔口人工削成与孔垂直的平整面，将锚杆与钢筋计送入孔内后，固定承压板，安装千斤顶及锁具。

③采用五级阶段进行分级张拉，按预定最大锚固力f＝60kn计，分别以0.1f、0.5f、0.75f、1f、1.2f进行张拉。如表1所示：

④实践表明，张拉阶段达到0.5f后，锚杆向孔外位移基本稳定，达到锁定条件后，孔外位移总长在0.5～1.2m间，孔深12m，锁定后，有效锚杆长度大于10m，满足设计要求。

经本项目成功实践证明，自张式机械锚杆集合了砂浆锚杆与扩大头锚杆的优点，锚固力大，加固快捷，适合于卵石土及土层加固。

本设备结合砂浆锚杆与扩大头锚杆的各自特点，形成摩擦型+端承型锚杆，既利用土体对砂浆锚固段的摩擦力，更是利用锚头的三叶片与地层土体的咬合力，由此可大幅度增加锚杆在土体中的锚固力。

本实用新型提供以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。