一种岩石预应力膨胀锚杆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种岩石预应力膨胀锚杆，涉及锚杆领域，所述岩石预应力膨胀锚杆包括：锚固螺栓、锚固螺母以及膨胀部；锚固螺母与锚固螺栓的一端通过螺纹连接；膨胀部包括楔子和膨胀件，楔子套在锚固螺栓外并与锚固螺母相抵；楔子远离锚固螺栓的侧部存在朝向远离锚固螺母的一侧的斜面，膨胀件上存在一个平面，平面与斜面贴合；当所述膨胀件与所述楔子沿所述斜面产生相对运动时，所述膨胀件远离所述锚固螺栓的一侧距所述锚固螺栓的距离能够大于所述楔子距所述锚固螺栓的距离。本实用新型提供的岩石预应力膨胀锚杆提高了与锚孔壁之间的摩擦力，增加了承载能力，对于复杂岩层节理地基或上部承受较大动荷载的混凝土基础，能够满足要求。
【专利说明】一种岩石预应力膨胀锚杆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锚杆领域，具体而言，涉及一种岩石预应力膨胀锚杆。
【背景技术】
[0002]相关技术中，在工程建设领域，为了提高混凝土基础抗拔承载能力，通常在岩石地基上钻出通直圆孔，然后将直锚杆放入圆孔的中心，并将锚杆与岩石孔壁间的间隙用混凝土或灌浆料灌实，从而通过锚杆将上部的混凝土基础和岩体地基锚固在一起。锚杆抗拔承载能力主要依靠锚桩与岩石孔壁间的摩擦力来提供。
[0003]但是，对于复杂岩层节理地基或上部承受较大动荷载的混凝土基础，上述结构的锚杆，存在安全度不足和在动荷载作用下出现疲劳破坏的危险，承载能力不能满足要求。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种岩石预应力膨胀锚杆，以解决上述的问题。
[0005]在本实用新型的实施例中提供了一种岩石预应力膨胀锚杆，包括:锚固螺栓、锚固螺母以及膨胀部；所述锚固螺母与所述锚固螺栓的一端通过螺纹连接；所述膨胀部包括楔子和膨胀件，所述楔子套在所述锚固螺栓外并与所述锚固螺母相抵；所述楔子远离所述锚固螺栓的侧部存在朝向远离所述锚固螺母的一侧的斜面，所述膨胀件上存在一个平面，所述平面与所述斜面贴合；
[0006]当所述膨胀件与所述楔子沿所述斜面产生相对运动时，所述膨胀件远离所述锚固螺栓的一侧距所述锚固螺栓的距离能够大于所述楔子距所述锚固螺栓的距离。
[0007]本实用新型实施例提供的一种岩石预应力膨胀锚杆，与现有技术中的直锚杆相t匕，其不仅通过膨胀件被楔子撑开，与锚孔壁之间接触，使锚杆与锚孔壁之间具有最大的摩擦力，还通过楔子与膨胀件间以平面接触，当施加上拔拉力时，楔子与膨胀件间紧密的接触，使楔子与膨胀件间达到最大的摩擦力，在上述膨胀件与锚孔壁之间的摩擦力和膨胀节与楔子之间的摩擦力的两种力的作用下，本实用新型提供的岩石预应力膨胀锚杆提高了与锚孔壁之间的摩擦力，增加了承载能力，对于复杂岩层节理地基或上部承受较大动荷载的混凝土基础，能够满足要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出了本实用新型实施例提供的岩石预应力膨胀锚杆的正视图；
[0009]图2示出了本实用新型实施例提供的岩石预应力膨胀锚杆的俯视图。
[0010]图中，各符号的含义如下:
[0011]I锚固螺栓，2楔子，3膨胀件，4锚固螺母，5空隙。
【具体实施方式】
[0012]下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。[0013]参见图1，本实用新型实施例提供的一种岩石预应力膨胀锚杆，以图1为主进行说明，还可参见图2，包括:锚固螺栓1、锚固螺母4以及膨胀部；锚固螺母4与锚固螺栓I的一端通过螺纹连接；膨胀部包括楔子2和膨胀件3，楔子2套在锚固螺栓I外并与锚固螺母4相抵；楔子2远离锚固螺栓I的侧部存在朝向远离锚固螺母4的一侧的斜面，膨胀件3上存在一个平面，平面与斜面贴合；
[0014]当膨胀件3与楔子2沿斜面产生相对运动时，膨胀件3远离锚固螺栓I的一侧距锚固螺栓I的距离能够大于楔子2距锚固螺栓I的距离。
[0015]本实用新型实施例提供的岩石预应力膨胀锚杆采用金属材料制成，如铁；在施工过程中，将预应力膨胀锚杆组装好后放入孔径稍大的锚孔中，对锚固螺栓施加上拔拉力时，锚固螺栓会向上移动，楔子会与锚固螺栓一起向上移动，随着楔子不断上移，楔子与膨胀件接触面之间的挤压力逐渐增大，膨胀件逐渐被撑开，与锚孔壁接触，当上拔拉力增大到一定值后，楔子与膨胀件之间的摩擦力达到最大值，楔子不能再继续上移，膨胀件与锚孔壁之间的摩擦力也达到最大值，膨胀件不能再被撑开，则向锚孔中灌注细石混凝土或砂浆，完成锚固。
[0016]此外，为了进一步提高锚固的承载能力，本实用新型实施例在岩石上钻锚杆孔时，还在锚孔底部300-500mm范围内进行扩孔，使孔径扩大l-2cm，在锚孔底部形成扩大头，扩孔能使锚杆膨胀部牢牢地锚固在岩石底部。这样，膨胀件会在扩孔内被撑开，牢牢撑紧在岩石孔壁上后，向岩石孔中灌注高强度混凝土或高强度灌浆料，凝固后，锚杆与地基岩体浑然成为一体。进一步大大提闻了铺杆的承载能力。
[0017]上述结构中，通过锚固螺母顶住楔子，既可以使楔子与锚固螺栓之间连接为一体，满足预应力锚杆结构的要求，又可以使楔子与锚固螺栓之间可拆卸，这样，就可以根据施工的不同的需要在锚固螺栓上安装不同尺寸的楔子和膨胀件，且螺母的使用使预应力锚杆的加工更加简单。
[0018]上述结构的预应力膨胀锚杆，膨胀件被楔子撑开，与锚孔壁之间接触，使锚杆与锚孔壁之间具有最大的摩擦力；同时，楔子与膨胀件间以平面接触，当施加上拔拉力时，楔子与膨胀件间紧密的接触，使楔子与膨胀件间达到最大的摩擦力，在上述膨胀件与锚孔壁之间的摩擦力和膨胀节与楔子之间的摩擦力的两种力的作用下，本实用新型提供的预应力膨胀锚杆提高了与锚孔壁之间的摩擦力，增加了承载能力，对于复杂岩层节理地基或上部承受较大动荷载的混凝土基础，能够满足要求。
[0019]具体地，膨胀件3远离锚固螺栓I的一侧在锚固螺栓I的径向投影为圆弧形；且其与平面的夹角等于斜面与锚固螺栓I的轴线的夹角。在锚固施工中，一般锚孔为圆形，将膨胀件3的加工成上述结构，当膨胀件被水平撑开，膨胀件与锚孔壁接触时，可以使膨胀件与锚孔壁之间紧密的接触，不留缝隙。这样的紧密接触的方式增加了膨胀件与锚孔壁之间的摩擦力，进一步增大了本实用新型的预应力膨胀锚杆与锚孔壁之间的摩擦力，增大了其承载能力。
[0020]具体地，本实用新型提供的预应力膨胀锚杆的膨胀件3优选设置为两个，且楔子2上存在两个斜面，且每个斜面均与一个膨胀件3配合。如本领域技术人员可以想到的，膨胀件3可以设置为若干个，但是，膨胀件的个数越多，膨胀件被撑开后与锚孔壁之间的接触面积越小，与锚孔壁之间的摩擦力也越小。因此，本实用新型实施例提供的预应力膨胀锚杆将膨胀件设置为2个，使膨胀件与锚孔壁之间的接触面积达到最大值，摩擦力达到最大值。
[0021]具体地，当设置2个膨胀件3时，本实用新型实施例提供的预应力膨胀锚杆优选将2个膨胀件3设计为尺寸相同的、对称设置的。当膨胀件被撑开与锚孔壁接触时，可以获得对称的、大小相等的摩擦力。有助于提高锚杆与锚孔壁之间的摩擦力，从而提高锚杆的承载能力。
[0022]具体地，膨胀件3在沿斜面所在平面与锚固螺栓I的径向平面的交线的方向上的尺寸大于楔子2在该方向上的尺寸。
[0023]从而在两个膨胀件和楔子之间就形成了一个空隙5，有利于施工灌注泥浆时，泥浆从空隙穿过膨胀部，加大膨胀部与锚孔之间的结合力，从而进一步加大锚杆与锚孔之间的结合力。
[0024]具体地，膨胀件3在锚固螺栓I径向上的尺寸为5-10cm。
[0025]如本领域技术人员可以想到的，膨胀件在锚固螺栓径向上的尺寸可以根据锚杆施工的需要，设计成任意值。一般为了增加锚杆与锚孔壁之间的摩擦力，可以将其设计的大一些，但是，也需要考虑施工过程中，对锚固螺栓施加的上拔拉力足以使楔子将膨胀件撑开，使膨胀件与锚孔壁紧贴。本实用新型实施例中将膨胀件3从锚固螺栓I的一侧至远离锚固螺栓I的一侧的最大的径向距离设计为5-lOcm，能够满足现在的锚杆施工的需要。
[0026]具体地，膨胀件3的上端面至下端面的垂直尺寸为15-20cm。如本领域技术人员可以想到的，膨胀件的上端面至下端面的垂直距离可以根据锚杆施工的需要，设计成任意值。一般为了增加锚杆与锚孔壁之间的摩擦力，可以将高度设计的高一些，但是，也需要考虑施工过程中，对锚固螺栓施加的上拔拉力足以使楔子将膨胀件撑开，使膨胀件与锚孔壁紧贴。本实用新型实施例中，将膨胀件的上端面至下端面的垂直距离设计为15-20cm能够满足现在的锚杆施工的需要。
[0027]本实用新型实施例提供的预应力膨胀锚杆，还包括连接绳(图中未画出)，楔子2和膨胀件3上均设有通孔(图中未画出)，连接绳穿过通孔。即楔子与膨胀件之间通过连接绳穿过通孔实现连接。
[0028]本实用新型实施例提供的预应力膨胀锚杆采用金属材料制成，如铁；在施工过程中，将预应力膨胀锚杆组装好后放入孔径稍大的锚孔中，如果将楔子与膨胀件可拆卸连接在一起，则可以在施工过程中将锚固螺栓、楔子和膨胀件同时放入锚孔中，操作方便且省时；预应力锚杆放好以后，即可对锚固螺栓施加上拔拉力时，锚固螺栓会向上移动，楔子会与锚固螺栓一起向上移动，当上拔拉力远远大于楔子与膨胀件之间的连接力时，楔子与膨胀件之间的连接力被破坏，楔子与膨胀件之间不再连接，膨胀件与楔子就会沿斜面产生相对运动。
[0029]预应力膨胀锚杆应用前景非常广阔，可以在风力发电场风机基础工程上应用，可以在输电线路铁塔基础上应用，可以在大坝基础锚固工程上应用，甚至基于同样的道理可以在坚实土地基基础上应用。
[0030]以风力发电场工程为例分析预应力膨胀锚杆优势。传统风力发电机基础多采用圆形或多边行钢筋混凝土扩展基础。钢筋混凝土扩展基础的优点是技术成熟，为广大风电企业所接受。扩展基础不足之处是基础混凝土用量较大，钢筋用量大，施工时土石方开挖量大，且对环境破坏也较大。目前许多风电场地处山区，预应力锚杆风机基础能充分发挥原状岩体的力学性能，利用在岩石中的预应力锚杆来抵抗风机及风机外部产生的荷载，从而达到降低风机基础砼方量、降低开挖量从而达到降低建设成本的目的。在风机基础工程中采用预应力膨胀锚杆基础，降低工程建设成本可以达到30%以上，同时还减少了对环境的破坏，具有经济和社会双重效益。
[0031]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种岩石预应力膨胀锚杆，其特征在于，包括:锚固螺栓、锚固螺母以及膨胀部；所述锚固螺母与所述锚固螺栓的一端通过螺纹连接；所述膨胀部包括楔子和膨胀件，所述楔子套在所述锚固螺栓外并与所述锚固螺母相抵；所述楔子远离所述锚固螺栓的侧部存在朝向远离所述锚固螺母的一侧的斜面，所述膨胀件上存在一个平面，所述平面与所述斜面贴合； 当所述膨胀件与所述楔子沿所述斜面产生相对运动时，所述膨胀件远离所述锚固螺栓的一侧距所述锚固螺栓的距离能够大于所述楔子距所述锚固螺栓的距离。
2.根据权利要求1所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，所述膨胀件远离所述锚固螺栓的一侧在所述锚固螺栓的径向投影为圆弧形；且其与所述平面的夹角等于所述斜面与所述锚固螺栓的轴线的夹角。
3.根据权利要求1所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，所述膨胀件设置为两个；所述楔子上存在两个所述斜面，且每个所述斜面均与一个所述膨胀件配合。
4.根据权利要求3所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，所述膨胀件对称设置。
5.根据权利要求3所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，所述膨胀件在沿所述斜面所在平面与锚固螺栓的径向平面的交线的方向上的尺寸大于所述楔子在该方向上的尺寸。
6.根据权利要求4所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，所述膨胀件在所述锚固螺栓径向上的尺寸为5-10cm。
7.根据权利要求4所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，所述膨胀件的上端面至下端面的垂直尺寸为15-20cm。
8.根据权利要求1所述的预应力膨胀锚杆，其特征在于，还包括连接绳，所述楔子和所述膨胀件上均设有通孔，所述连接绳穿过所述通孔。
【文档编号】E02D5/76GK203530977SQ201320672212
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】郭丙善 申请人:郭丙善