本发明涉及隧道施工测量仪器领域，具体为一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆。
背景技术：
在隧道工程建设中，隧道监测多表现为观测拱顶沉降、净空收敛和围岩内部变形，而常常会忽略对掌子面挤出位移的观测。而事实上，对于软弱围岩隧道进行大断面开挖时，监测掌子面挤出位移尤为重要，这需要测量仪器在隧道开挖的同时，仍旧能够对掌子面及其前方土体的变形进行有效的量测。为有效的量测隧道掌子面挤出位移及掌子面前方土体内部变形，在中国发明专利（申请号cn200920301797.3）中公开了隧道掌子面水平测微计，其包括锚固头和焊接在锚固头上的测丝，沿测丝长度方向分布有测头，测头套在测丝外，测丝可以相对测头自由滑动，测头之间套有套管，该隧道掌子面水平测微计还有一个可以盖在测头上的测头帽。其锚固头可以是钢筋、套管、塑料套管，在使用时先在被测部位钻孔，而后向孔内注浆，待浆液注满后，将仪器插入孔中，孔口用锚固剂将测头粘牢，待水泥浆液凝固后，即可进行数据测读。每开挖一个循环，相应的将出露部分的测丝切至下一测头处，测量时，将测头帽盖于测头上，并使测头帽的测孔与测头的测孔一一对应好后，即可用百分表进行读数。通过换算记录的数据就可以求得掌子面的挤出位移。
然而，在实际应用中，安装仪器时被测部位钻孔深度往往较深，常在数米以上，锚固头需要固定在钻孔的根部，才能有效测量。现有技术采用注浆的方式进行固定，在安装设备时需要等待浆液凝固，耗时极长，影响工程进度。而一旦钻孔较深，注浆的方式往往不能对根部的锚固头进行有效固定，特别是在前述方式下，操作人员并不能判断锚固头是否被有效的固定，这常常导致测量结果有所偏差，不能有效对掌子面挤出位移进行监测。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆，可以在锚固头装置送入测孔根部后自行撑开固定，不再需要注浆固定，极大的节省了设备的安装时间，且操作人员能方便的判定锚固头是否可靠固定，在用于隧道掌子面水平测微计时测量结果准确，可以有效的对隧道掌子面挤出位移进行监测。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆，包括锚固头，所述锚固头包括壳体和若干呈圆周均布的支腿装置；
所述壳体呈一端开口的空心筒状结构，所述壳体的封闭端外侧连接有顶杆，所述顶杆的外壁上呈圆周均布设置有若干连接板，所述壳体的封闭端内侧固定设置有若干铰支座，所述壳体的封闭端呈圆周均布的开设有若干贯穿孔，所述壳体的侧壁呈圆周均布的开设有若干收容孔；
所述支腿装置包括支腿和弹簧，所述支腿的一端与所述铰支座铰接，所述支腿的另一端穿过所述收容孔，所述支腿可收回至所述收容孔内，所述弹簧的一端与所述连接板连接，所述弹簧的另一端穿过所述贯穿孔并与所述支腿的杆身固定连接，所述弹簧呈拉伸状态。
进一步的，还包括导轮机构，所述导轮机构包括连接环和若干呈圆周均布的导轮，所述导轮可转动的安装在所述连接环的一端，所述连接环的外壁与所述壳体的内壁固定连接，所述导轮的轮面正对所述支腿设置。
进一步的，还包括空心的长杆，所述长杆的一端与所述壳体的开口端螺纹连接。
进一步的，还包括若干拉绳，所述拉绳的一端与所述支腿固定连接，所述拉绳绕过所述导轮远离所述长杆一侧的轮面，所述拉绳的另一端穿过所述长杆设置于所述长杆远离所述壳体的一端外。
进一步的，所述锚固头还包括防尘帽和防尘片，所述防尘帽呈一端开口的空心结构，所述防尘帽的开口端与锚固头远离长杆的一端连接，所述连接板和弹簧均设置于所述防尘帽内；所述防尘片选用柔性易破损材料制成，所述防尘片与所述收容孔密贴，所述防尘片用于在所述支腿收拢伸入围岩前遮蔽所述收容孔。
本发明的有益效果是：
该隧道掌子面水平测微用自锁锚杆包括锚固头、长杆和若干拉绳。该锚固头包括壳体和若干呈圆周均布的支腿装置。锚固头的端部设置有顶杆，支腿装置包括支腿和弹簧，在使用前，将锚固头和长杆连接，利用拉绳的一端连接支腿，拉动拉绳的另一端可以将支腿收入锚固头内，可方便的将送入测孔根部；待顶杆抵紧岩层时，该锚固头即送入测孔根部；送入测孔根部后松开拉绳，各支腿呈爪形张开，支腿的端部抵紧测孔内壁。在该过程中，送入测孔根部时通过顶杆抵紧岩体可以实现锚固头在一个方向的轴向限位；而松开拉绳后，各支腿呈爪形张开，在抵紧测孔内臂后，各支腿相互之间彼此限位，可以实现对锚固头另一个方向的轴向限位。由此，锚固头能在测孔内实现自锁。相比于现有技术，采用该自锁锚杆，其锚固头可以在测孔内实现自锁，不再需要注浆作业，大大的节约了测微计的安装时间。同时，在锚固头自锁后还可以直接通过推拉长杆予以检查是否自锁成功，保证监测的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆中锚固头的结构示意图；
图2为本发明一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆中锚固头的壳体结构示意图；
图3为本发明一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆中导轮机构的结构示意图；
图4为本发明一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆整体结构示意图及使用状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图4所示，一种隧道掌子面水平测微用自锁锚杆，包括锚固头100、长杆200和若干拉绳300。
如图1至图3所示，锚固头100包括壳体110和若干呈圆周均布的支腿装置。
如图2所示，壳体110呈一端开口的空心筒状结构，壳体110的封闭端外侧连接有顶杆111，顶杆111的外壁上呈圆周均布设置有若干连接板112，壳体110的封闭端内侧固定设置有若干铰支座113，壳体110的封闭端上呈圆周均布的开设有若干贯穿孔114，壳体110的侧壁呈圆周均布的开设有若干收容孔115。
如图1所示，支腿装置包括支腿121和弹簧122，支腿121的一端与铰支座113铰接，支腿121的另一端穿过收容孔115，弹簧122的一端与连接板112连接，弹簧122的另一端穿过贯穿孔114并与支腿121的杆身固定连接，弹簧122呈拉伸状态，将支腿121拉起抵靠在收容孔115的端部。
在使用时，掰动支腿121并施加约束，弹簧122被拉伸储存弹性势能，支腿121可绕铰支座113转动并收回至收容孔115内，此时可将该锚固头100置于测孔根部，其后放开上述约束，弹簧122收缩，拉起支腿121，支腿121远离铰支座113的一端抵紧测孔的内壁，可实现锚固头100的自动锁定。
具体实施时，该锚固头100还包括导轮机构。如图3所示，导轮机构包括连接环132和若干呈圆周均布的导轮131，导轮131可转动的安装在连接环132的一端，连接环的外壁与壳体110的内壁固定连接，导轮131的轮面正对支腿121设置。上述长杆200为空心结构，长杆200的一端与壳体110的开口端螺纹连接。每个支腿121上紧系一根拉绳300，拉绳300绕过导轮131远离长杆200一侧的轮面被导轮131导向，拉绳300的另一端穿过长杆200设置于长杆200远离壳体110的一端外。
在安装具备该自锁锚杆的隧道掌子面水平测微计时，按如下步骤进行：
s1、在待监测位置开设测孔。
s2、在各支腿121上系紧拉绳300，将锚固头100与长杆200连接，拉绳300远离支腿121的一端置于长杆200远离锚固头100的一端外。
s3、拉紧拉绳300，将支腿121收回收容孔115内，并将拉绳300伸出长杆200端部的一端进行固定，保持拉紧的状态。
s4、利用长杆200将锚固头100送入测孔根部，直至顶杆111的端部抵紧测孔根部的岩体。
s5、松开拉绳300，支腿121在弹簧122的作用下张开，卡住测孔的内壁。
s6、沿长杆200方向前后推拉长杆200，检验锚固头100是否固定卡紧。
由上述操作过程可知，应用该自锁锚杆的锚固头100，其送入测孔根部时通过顶杆111抵紧岩体可以实现一个方向的轴向限位，而松开拉绳300后，各支腿121呈爪形张开，在抵紧测孔内臂后，各支腿121相互之间彼此限位，可以实现对锚固头100另一个方向的轴向限位，由此，锚固头100自行在测孔内实现锁定。相比于现有技术，采用该自锁锚杆，其锚固头100可以在测孔内实现自锁，不再需要注浆作业，大大的节约了测微计的安装时间。同时，由上述步骤可知，在锚固头100自锁后还可以直接通过推拉长杆200予以检查是否自锁成功，保证监测的可靠性。
进一步的，锚固头100还包括防尘帽130和防尘片（图示未画出）。防尘帽130与锚固头100远离长杆200的一端螺纹连接，防尘帽130将连接板112以及弹簧122防护于内。防尘片选用柔性易破损材料制成，其密贴在收容孔115外部，当支腿121收拢未撑开时，防尘片可有效对收容孔115进行遮蔽，当锚固头100伸入到围岩需要位置后，放开拉绳300，支腿121在弹簧122的作用下破开防尘片后呈爪形张开。由上述使用过程可知，在安装水平测微计时，锚固头100需要伸入至测孔根部，此时无法对锚固头100的状况进行观测。而插入岩层深处的锚固头极易被碎石、灰尘等杂质堵塞，造成其机构失效，无法张开。设置该防尘帽130和防尘片，可以在锚固头100伸入岩层深处时，有效防止碎石、灰尘等杂质进入锚固头100的内部，避免因杂质进入而影响装置正常使用的情况发生，保证装置的可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。