一种增速自适应膨胀锚固装置

本发明涉及锚杆，尤其是指一种增速自适应膨胀锚固装置。

背景技术：

1、锚杆在岩土体加固处治工程中应用广泛，其主要作用是控制岩土体及深基坑等岩土工程以及隧道、采场等地下洞室的稳定性。

2、在一些围岩等级比较低如在软岩地区，岩体往往发生大变形，在地震的作用下，一些岩体常常也会产生较大变形。产生载荷及大变形现象等，而在工作中锚杆作为岩土体支护结构应用的数量较多也较为广泛。

3、现有技术中通用的锚杆是将锚杆的一端固定在锚孔深处，然后通过拧在锚杆上的螺母将套在锚杆上的托盘压在岩土体外侧面上，通过两点固定，阻止锚固点和托盘之间的岩土体变形。这种锚固不仅是外部受力点暴露在外界，在野外环境中，受到风吹日晒，使其一方面螺母和托盘长期使用而产生锈蚀，其力学性能受损，另外，岩土体外侧面长期受力容易开裂，导致锚杆不能达到所要求的对岩土体变形的控制，甚至失效。其这种锚固是刚性锚固，锚杆容易被拉断。

4、中国专利申请公开了一种“具有弹性膨胀套管的锚定装置”，公开号是：cn1898456a，其公开日是2007年1月17日，其由螺纹杆、套在螺纹杆上的膨胀套管、套在螺纹杆上且置于膨胀套管前后端的活动插入楔体和固定插入楔体。使用时，将螺纹杆绕其纵向轴线转动，膨胀套管由于摩擦抵接钻设于岩石中的孔的粗糙表面而不会转动，螺纹杆转动时，活动插入楔体朝向膨胀套管轴向移动，推动膨胀套管朝着固定插入楔体移动，最终使得活动插入楔体和固定插入楔体进入到膨胀套管内，而插入楔体的主体圆柱部分的外径大于膨胀套管，因此插入楔体向膨胀套管的内腔中的这种结合将导致膨胀套管的至少一部分被撑张和径向膨胀，并且锚头转变到工作位置，其中膨胀套管牢固地作用于钻设于开挖结构壁中的孔t的内表面，从而使得锚头被牢固锚定于岩石外接孔中。这种结构使用时，需要预先人工对螺纹杆进行转动，然后将承载板压在开挖结构壁的外表面，其不能根据开挖结构的变化而自适应调整膨胀套管对于锚孔的压力。

技术实现思路

1、本发明之目的是提供一种增速自适应膨胀锚固装置，解决了公开号是：cn1898456a的专利申请不能根据岩土体变形来自适应膨胀套管对锚孔的压力的技术问题，且该发明申请实现了岩土体变形时膨胀套管的增速锚固作用力，进一步保证了锚杆的锚固效果。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明的技术方案是这样实现的：一种增速自适应膨胀锚固装置，包括置于锚孔中的抗拉杆，所述抗拉杆底部转动锚固于锚孔底部，所述抗拉杆上至少安装一组自适应紧固装置，所述抗拉杆上连接有被动轮，所述锚孔一侧的土体内开有安装孔，所述安装孔内设置有一驱动螺杆，所述驱动螺杆上螺纹配合有一主动轮，所述驱动螺杆具有当其轴向移动时可以带动主动轮转动的结构，所述主动轮下端转动连接有一套在驱动螺杆上的固定座，所述驱动螺杆可以在固定座内孔内竖向自由移动，所述抗拉杆上转动套有连接座，所述固定座和连接座之间经固定杆连接，所述主动轮和被动轮之间具有主动轮带动被动轮转动且被动轮转速高于主动轮的结构；

4、所述驱动螺杆上端固定有一固定在岩土体表面上的固定盘；

5、所述自适应紧固装置包括摩擦配合在锚孔壁上的膨胀套管，膨胀套管间隔的套在抗拉杆上，所述膨胀套管前后端分别配合有螺纹配合在抗拉杆上的插入楔体，两插入楔体内螺纹旋向相反，所述插入楔体由面朝膨胀套管的截头圆锥部和截头圆锥部一体连接的且同轴的圆柱体构成，该截头圆锥部的由小圆端开始直逐渐增大直到与圆柱体相接，该截头圆锥部的小圆端直径小于膨胀套管内孔直径且该截头圆锥部的大圆端直径大于膨胀套管的内孔直径。

6、优选的，所述主动轮和被动轮均为同步轮，所述主动轮的同步齿数多于被动轮，所述主动轮和被动轮之间经同步带连接。

7、优选的，所述主动轮和被动轮均为齿轮，所述主动轮的齿数多于被动轮的齿数，所述主动轮和被动轮啮合在一起。

8、优选的，所述抗拉杆上轴向间隔设置有多个自适应紧固装置。设置多个自适应紧固装置，使得在岩土体进行变形时，可以分段控制，当岩土体某一层发生变形时，其变形处上方的自适应紧固装置为上端紧固点，变形处下方的紧固头和底部锚固点为下部紧固点，上下紧固点之间形成抗拉力，共同紧固来阻止岩土体的变形。由于下端多点锚固，上端多点紧固，改善了岩土体的受力状态，从而提升了岩土体的稳定性。

9、优选的，所述锚孔周围开有多个安装孔，每个安装孔内均设置有一个驱动螺杆，所述驱动螺杆上均螺纹配合有主动轮，所述主动轮和被动轮均为齿轮，所述主动轮的齿数大于被动轮，围绕主动轮一周的多个被动轮均与主动轮啮合。在锚孔周围设置多个安装孔，每个安装孔内均有驱动螺杆和主动轮，则当岩土体变形时，多个主动轮同时旋转，被动轮多点受力，增加了被动轮的受力，进而使得膨胀套管对锚孔的压力更大，保证了锚杆的锚固效果。

10、优选的，所述膨胀套管两端的插入楔体的截头圆锥部部分置于膨胀套管的内孔内，所述插入楔体与膨胀套管内孔摩擦配合，使得当抗拉杆转动时，插入楔体不转动，当插入楔体逐渐朝着膨胀套管内移动时，可以逐渐扩充膨胀套管，使得膨胀套管外径扩大。

11、优选的，所述自适应紧固装置至少有两个，一个置于锚孔底部，一个置于锚孔顶部。

12、优选的，所述插入楔体的圆柱体尾部同轴连接有直径大于圆柱体的止挡环。

13、优选的，所述抗拉杆上套有盖在岩土体表面的托盘，所述托盘上方的抗拉杆上螺纹配合有螺母。这种设置，使得万一锚孔内部的自适应紧固装置部分失效后，还可以最后通过螺母和托盘的配合来和锚孔底部的锚固点配合进行锚固。

14、优选的，所述插入楔体上至少有一条自截头圆锥部的小圆端延伸到圆柱体尾部的卡条，所述膨胀套管内开有与卡条配合的且轴向贯穿膨胀套管的卡槽。卡条卡入到卡槽内，且卡条可以沿着卡槽长度方向移动，当抗拉杆转动时，此时卡条卡在卡槽内，使得插入楔体不能跟随抗拉杆转动。

15、本发明的有益效果是：本发明设置自适应加速膨胀机构，即在抗拉杆一侧设置至少一个安装孔，在安装孔内设置可以随着岩土体表面移动的驱动螺杆，当被加固的岩土体表面因内部产生变形而移动时(此时岩土体的表面向外移动，而驱动螺杆的上端经固定盘固定在岩土体表面上，因而可以带动驱动螺杆移动)，带动驱动螺杆做轴向移动，驱动螺杆轴向移动带动主动轮转动，主动轮带动被动轮转动，被动轮转动带动抗拉杆转动，由于插入楔体和膨胀套管内孔之间摩擦配合，因此当抗拉杆转动时，不能带动插入楔体转动，两个插入楔体分别按照相反的旋向与抗拉杆螺纹配合，因此此时两个插入楔体分别朝着膨胀套管移动，进而使得膨胀套管的外表面不断的膨胀，使得膨胀套管外表面和锚孔壁之间的压力增加，进而使得其摩擦力增大，使其牢牢的紧固在当前位置。进而使得两个自适应固定头之间或者自适应固定头和底部锚固点之间形成锚固，阻止之间的岩土体发生变形。而当岩土体发生变形时，其表面向外移动的过程中，由于主动轮带动从动轮起到了增速的效果，因此该膨胀套管的膨胀速度可以倍增，达到快速进行锚固的效果，且快速增加膨胀套管与锚孔之间的挤压力，使得锚固更加牢固。

16、本发明当岩土体变形时，其受力点是被作用的底部锚固和膨胀套筒，其受力点均在锚孔内进行，锚孔内不会收到长期外部环境的侵蚀，增加了锚固装置的寿命和提高了锚固效果。其托盘和抗拉杆之间可以竖向滑动配合，托盘经密封垫固定在岩土体表面，且托盘和抗拉杆之间设置固定在托盘内孔的密封圈，抗拉杆可以相对密封圈轴向移动，这样对锚孔内部起到了一定程度上的密封，更加保证了锚固的效果。