一种全长倒楔式预应力锚杆及其使用方法与流程

本发明涉及一种预应力锚杆，具体涉及一种全长倒楔式预应力锚杆及其使用方法。

背景技术

锚杆在岩土工程支护领域具有广泛的应用，锚杆通过与岩体的相互作用，提高岩体的受载能力，从而提高岩土工程的稳定性。目前，可提供预应力的锚杆主要有提供轴向预应力和径向预应力的两种锚杆。其中，提供轴向预应力的锚杆主要是为了提高杆体与岩体之间的摩擦力，对杆体预应力张拉和锁紧，通过螺纹或树脂粘结材料来提供预应力，施工较为复杂且提供的摩擦力较小；提供径向预应力的锚杆通过全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩滑动的摩擦力，加上锚杆托盘托板的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，实现岩层稳定，但对杆体强度、刚度和弹性性能以及施工精度等都具有较高的要求。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种结构简单、成本低、施工简便、可同时提供轴向预应力和径向预应力的全长倒楔式预应力锚杆，所述全长倒楔式预应力锚杆的使用效果好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述倒楔式预应力锚杆由杆体、伞状倒楔、托盘和螺母组成。

杆体呈圆管状，杆体的外壁直径为25～35mm，杆体的长度为1.8～2.2m。杆体一端设有一段外螺纹，所述一段外螺纹的长度为50～100mm，外螺纹段由里向外设有托盘和螺母。杆体的外壁焊接有5～15个伞状倒楔，伞状倒楔在杆体上等间距布置；相邻伞状倒楔间的杆体布置有1～2圈注浆孔，每圈注浆孔为4～6个，每圈注浆孔沿杆体的圆周方向均匀布置。

所述伞状倒楔由圆环和倒楔体组成，倒楔体均匀地焊接在圆环的同侧。所述倒楔体由12～16个相同的楔片组成，楔片为等腰梯形，等腰梯形的上底宽为3～5mm，等腰梯形的下底宽为6～10mm，等腰梯形的高为25～40mm。

倒楔体的楔片中心线与圆环环面的素线夹角为6～10°，等腰梯形楔片的上底朝向杆体的外螺纹段。

所述圆环的宽度b＝10～20mm，圆环的内径与所述杆体的外径的名义尺寸相同。

所述倒楔式预应力锚杆的使用方法是：

步骤一、在岩体中钻有钻孔，钻孔的直径比锚杆杆体的直径大5～8mm；

步骤二、将固定有伞状倒楔的杆体插入钻孔中，旋紧螺母将托盘固定在岩体上；再从杆体的端部注入膨胀型注浆体，膨胀型注浆体通过注浆孔进入杆体和钻孔之间的空隙。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明由杆体、伞状倒楔、托盘和螺母组成；注浆孔和外螺纹直接布置在杆体上，结构简单，成本低。

本发明在使用时采用钻孔、固定伞状倒楔、安装锚杆和注浆四个过程，施工简便。

本发明的伞状倒楔能提高锚杆杆体和岩体之间的摩擦力，岩体越产生移动，伞状倒楔越嵌入岩体，提供的摩擦力越大，从而限制岩体的位移；本发明注入的膨胀型注浆体在凝结过程中可提供膨胀力，形成沿杆体径向的预应力。通过伞状倒楔和膨胀型注浆体分别提供的轴向预应力和径向预应力，使岩体处于三向受力状态，具有更好的锚固效果。

因此，本发明具有结构简单、成本低、施工简便、能同时提供轴向和径向预应力的特点，本发明锚固效果好，适用于岩土工程的锚杆支护领域。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1中伞状倒楔2的放大示意图；

图3为图2的左视示意图图；

图4为图1的使用过程示意图；

图5为图1的使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种全长倒楔式预应力锚杆及其使用方法。如图1所示，所述倒楔式预应力锚杆由杆体(1)、伞状倒楔(2)、托盘(5)和螺母(6)组成。

如图1所示，杆体(1)呈圆管状，杆体(1)的外壁直径为25～30mm，杆体(1)的长度为1.8～2.0m。杆体(1)一端设有一段外螺纹(4)，所述一段外螺纹(4)的长度为50～80mm，外螺纹(4)段由里向外设有托盘(5)和螺母(6)。杆体(1)的外壁焊接有6个伞状倒楔(2)，伞状倒楔(2)在杆体(1)上等间距布置；相邻伞状倒楔(2)间的杆体(1)布置有1圈注浆孔(3)，每圈注浆孔(3)为4个，每圈注浆孔(3)沿杆体(1)的圆周方向均匀布置。

如图2和图3所示，所述伞状倒楔(2)由圆环(7)和倒楔体(8)组成，倒楔体(8)均匀地焊接在圆环(7)的同侧。所述倒楔体(8)由16个相同的楔片组成，楔片为等腰梯形，等腰梯形的上底宽为3～4mm，等腰梯形的下底宽为6～8mm，等腰梯形的高为25～35mm。

倒楔体(8)的楔片中心线与圆环(7)环面的素线夹角为6～8°，等腰梯形楔片的上底朝向杆体(1)的外螺纹(4)段。

如图2所示，所述圆环(7)的宽度b＝10～15mm，圆环(7)的内径与所述杆体(1)的外径的名义尺寸相同。

所述倒楔式预应力锚杆的使用方法是：

步骤一、在岩体(9)中钻有钻孔(10)，钻孔(10)的直径比锚杆杆体(1)的直径大5～8mm；

步骤二、如图4和图5所示，将固定有伞状倒楔(2)的杆体(1)插入钻孔(10)中，旋紧螺母(6)将托盘(5)固定在岩体(9)上；再从杆体(1)的端部注入膨胀型注浆体，膨胀型注浆体通过注浆孔(3)进入杆体(1)和钻孔(10)之间的空隙。

实施例2

一种全长倒楔式预应力锚杆及其使用方法。除下述具体技术参数外，所述倒楔式预应力锚杆的结构和形状与实施例1相同：

杆体(1)呈圆管状，杆体(1)的外壁直径为30～35mm，杆体(1)的长度为2.0～2.2m。杆体(1)一端设有一段外螺纹(4)，所述一段外螺纹(4)的长度为70～100mm，外螺纹(4)段由里向外设有托盘(5)和螺母(6)。杆体(1)的外壁焊接有5个或7～15个伞状倒楔(2)，伞状倒楔(2)在杆体(1)上等间距布置；相邻伞状倒楔(2)间的杆体(1)布置有2圈注浆孔(3)，每圈注浆孔(3)为5～6个。

所述倒楔体(8)由12～15个相同的楔片组成，楔片为等腰梯形，等腰梯形的上底宽为4～5mm，等腰梯形的下底宽为8～10mm，等腰梯形的高为30～40mm。倒楔体(8)的楔片中心线与圆环(7)环面的素线夹角为8～10°，等腰梯形楔片的上底朝向杆体(1)的外螺纹(4)段。

所述圆环(7)的宽度b＝15～20mm，圆环(7)的内径与所述杆体(1)的外径的名义尺寸相同。

所述倒楔式预应力锚杆的使用方法与实施例相同。

本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明由杆体(1)、伞状倒楔(2)、托盘(5)和螺母(6)组成；注浆孔(3)和外螺纹(4)直接布置在杆体(2)上，结构简单，成本低。

本发明在使用时采用钻孔、固定伞状倒楔、安装锚杆和注浆四个过程，施工简便。

本发明的伞状倒楔(2)能提高锚杆杆体(1)和岩体(9)之间的摩擦力，岩体(9)越产生移动，伞状倒楔(2)越嵌入岩体(9)，提供的摩擦力越大，从而限制岩体(9)的位移；本发明注入的膨胀型注浆体在凝结过程中可提供膨胀力，形成沿杆体(1)径向的预应力。通过伞状倒楔(2)和膨胀型注浆体分别提供的轴向预应力和径向预应力，使岩体(9)处于三向受力状态，具有更好的锚固效果。

因此，本发明具有结构简单、成本低、施工简便、能同时提供轴向和径向预应力的特点，本发明锚固效果好，适用于岩土工程的锚杆支护领域。