一种定预应力锚杆安装装置的制作方法

本技术涉及一种定预应力锚杆安装装置。

背景技术：

1、隧道锚杆支护施工过程中，经常使用树脂卷锚杆，安装树脂卷锚杆有搅拌锚固剂、施加预应力两道工序，而每道工序都需要更换使用不同的工具。在隧道2米以下进行作业时，经常使用yt28气动凿岩机+反力臂扭矩扳手安装锚杆（如图3，搅拌锚固剂时，凿岩机配套钎尾钎套完成；如图4，施加预应力时，反力臂扭矩扳手配套六方套筒，在2-3人协助提供加长反力臂的情况下才可完成），中间需要更换施工机具以及套筒，非常不方便；当安装隧道2米以上侧墙及拱顶锚杆时，由于位置过高，台车吊篮作业空间狭小，不便使用气动凿岩机及反力臂扭矩扳手，所以在隧道2米以上的位置无法完成树脂卷锚杆的安装。

2、标准“tb/t 3356-2014 预应力中空锚杆”规定，φ25预应力锚杆应施加60kn以上的预应力，现场实际很难将预应力施加到60kn，施工中常采用以下三种方式初步施加预应力：1.人工使用扳手简单施加预应力，由于人工提供力矩较小，实际施加预应力大小约10kn左右，远未达到设计要求的60kn；2.反力臂扭矩扳手，在隧道2米以下安装锚杆时，需2人以上提供加长杠杆反力臂，才能施加到60kn预应力；在隧道2米以上安装侧墙及拱顶锚杆时，台车吊篮空间限制无法完成安装；3.使用不需要反力臂的冲击扳手施加预应力，此设备扭矩不定，且不可调节扭矩大小，一方面无法知晓施加预应力大小，另一方面无法搅拌锚固剂。

3、另一方面，每根锚杆安装完成后若需要有可追溯的锚杆施工记录，目前工具也无法满足这一要求。

4、树脂卷锚杆结构如图1所示，包括：球头螺母1、垫板2、中空杆体3、带孔连接套4、搅刀5、锚固剂6。安装工艺如图2所示，依次包括如下步骤：人工凿岩机成孔；高压风清孔；锚孔装入锚固剂；锚孔装入锚杆；凿岩机+钎尾钎套搅拌锚固剂；待锚固剂凝固后反力臂扭矩扳手+六方套筒施加预应力；注浆。

5、现有安装工艺在搅拌锚固剂时：人工操作气动凿岩机通过钎尾7、钎套8带动杆体、铰刀一起旋转（钎套与杆体外螺纹配合，铰刀与杆体内螺纹配合），搅刀搅拌锚固剂，等待锚固剂凝固。搅拌示意图如图3所示。

6、现有安装工艺在施加预应力时：搅拌完成后撤去凿岩机，取下钎尾钎套，换上反力臂扭矩扳手9（需配合）及六方套筒10预紧工装，此时锚固剂已将锚杆锚固固定，反力臂扭矩扳手9在人工加长反力臂的辅助下，通过六方套筒10带动螺母旋进并抵住垫板，进而给杆体一个回拉的预应力，预紧示意图如图4所示。

7、按照现有工艺安装树脂锚杆，在2米以下的隧道处，可以搅拌树脂锚固剂，但存在以下几方面需要完善：一是无法施加到60kn预应力树脂；二是无法知晓具体施加预应力数值；三是搅拌锚固剂和施加预应力两道工序间需要将搅拌工装更换为预应工装，工序交接繁琐；四是在2米以上隧道安装锚杆处，搅拌树脂锚固剂和施加预应力两步都无法完成；五是无法保留可追溯的锚杆施工记录。

8、搅拌锚固剂工序使用的凿岩机由于扭矩小，在预紧工序无法替代反力臂扭矩扳手使用；预紧工序使用的反力臂扭矩扳手由于转速小，在搅拌工序中无法替代凿岩机使用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提出了一种定预应力锚杆安装装置，能准确施加60kn以上预应力、不需要多人协助提供加长反力臂来施加预应力、完成锚固剂搅拌和施加预应力两道工序中间不需要更换工装、同时具有可追溯施工记录功能，以实现在隧道2米以上的位置完成树脂卷锚杆的安装。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种定预应力锚杆安装装置，包括定预应力电扭扳手和一体化安装工装，其中：定预应力电扭扳手包括处理器和分别通过信号线与处理器连接的电机、显示屏，所述电机通过齿轮减速器与主动轴连接，在主动轴上设置弹簧、主动块和从动块；所述一体化安装工装包括六方套筒和设置在六方套筒上的限位板。

3、与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

4、本实用新型开发了一款锚杆定预应力电扭扳手以及一体化安装工装，同时开发了相应的锚杆安装工艺，通过定预应力电扭扳手可手动调节、准确施加60kn以上预应力，不需要多人协助提供加长反力臂来施加预应力，加上本实用新型的一体化工装即可完成锚固剂搅拌和施加预应力两道工序，中间不需要更换工装，同时具有可追溯施工记录功能。具体优点如下：

5、（1）使用锚杆定预应力电扭扳手安装树脂卷锚杆，可根据设计要求设定预应力数值，达到预应力数值后扳手自动停止，实现定预应力值安装树脂卷锚杆，且可直观显示预应力大小；

6、（2）仅用一台电钮扳手和一套一体化工装即可完成树脂锚固剂搅拌和施加预应力两个工序，省去两工序间更换机具和工装环节，使得锚杆安装更加便捷；

7、（3）预应力电钮扳手体积小，重量轻，1人即可操作，相比传统使用的凿岩机及反力臂扭矩扳手方便操作，节省了时间，且降低了劳动强度；

8、（4）可记录/输出每一根锚杆的安装数据，便于项目施工管理；

9、（5）在台车吊篮的配合下，可实现隧道环向任意位置树脂卷锚杆的快速安装，降低了工人安装树脂卷锚杆的劳动强度。

技术特征：

1.一种定预应力锚杆安装装置，其特征在于：包括定预应力电扭扳手和一体化安装工装，其中：定预应力电扭扳手包括处理器和分别通过信号线与处理器连接的电机、显示屏，所述电机通过齿轮减速器与主动轴连接，在主动轴上设置弹簧、主动块和从动块；所述一体化安装工装包括六方套筒和设置在六方套筒上的限位板。

2.根据权利要求1所述的一种定预应力锚杆安装装置，其特征在于：所述定预应力电扭扳手包括电池，所述电池通过电源线分别与电机、显示屏和处理器连接。

3.根据权利要求1所述的一种定预应力锚杆安装装置，其特征在于：在主动块上设置加速度传感器，所述加速度传感器通过数据线与处理器连接。

4.根据权利要求1所述的一种定预应力锚杆安装装置，其特征在于：在六方套筒的低端设置限位板安装孔。

5.根据权利要求1所述的一种定预应力锚杆安装装置，其特征在于：主动轴设置在轴承上。

技术总结
本技术公开了一种定预应力锚杆安装装置，包括定预应力电扭扳手和一体化安装工装，其中：定预应力电扭扳手包括处理器和分别通过信号线与处理器连接的电机、显示屏，所述电机通过齿轮减速器与主动轴连接，在主动轴上设置弹簧、主动块和从动块；所述一体化安装工装包括六方套筒和设置在六方套筒上的限位板。与现有技术相比，本技术的积极效果是：本技术通过定预应力电扭扳手可手动调节、准确施加60kN以上预应力，不需要多人协助提供加长反力臂来施加预应力，加上本技术的一体化工装即可完成锚固剂搅拌和施加预应力两道工序，中间不需要更换工装，同时具有可追溯施工记录功能。

技术研发人员：宋川,孔令喜,朱瑞扩,蒙明亮,侯亮,钱政权,朱永豪,张伟志
受保护的技术使用者：中铁隆昌铁路器材有限公司
技术研发日：20221110
技术公布日：2024/1/12