一种伞状扩大头中空锚杆

本技术涉及隧道工程岩土体锚固，具体涉及一种伞状扩大头中空锚杆。

背景技术：

1、锚杆支护是在隧道工程、采矿工程等地下洞室和边坡、基坑、桥梁等地表工程施工中常用的支护手段。对于周边环境较复杂、软岩隧道或土层性质较特殊的工程，全长粘结锚杆的抗拔力往往不能满足要求。目前隧道建设过程中常遇到软岩大变形情况，为了加固锚杆的稳固性能，对支护技术和支护材料的要求越来越高，因此中空锚杆的应用也越来越广泛。中空锚杆承载体与围岩的结合程度会直接影响锚杆的锚固性能，因此在施工时往往会采用扩大锚杆端部的手段达到增加锚杆对隧道围岩的锚固性能的目的。

2、近年来端部扩大头锚杆得到了较大发展，但很多扩大头锚杆都需要使用专门的设备来扩挖锚杆端部的钻孔，这就使得施工更加麻烦，设备投入也更大，并且成孔质量受钻孔方法、岩性和钻孔深度影响较大，难以得到保证，从而导致锚杆实际锚固力小于预期值。

3、因此，针对以上问题，有必要提出一种成孔简单，适用于软岩大变形隧道或周围土层较复杂的特殊工程，且具有较大延伸率的扩大头中空锚杆，以此达到提高支护力的目的。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种抗拔力大、能抵抗较大变形的伞状扩大头中空锚杆，本工艺适用于软岩大变形隧道和周围土层较复杂的特殊工程，特别是对于膨胀岩土层支护效果更佳。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种伞状扩大头中空锚杆，包括：锚杆杆体和伞状扩大头装置，伞状扩大头装置第一承压盘与锚杆杆体端部焊接，锚杆杆体和伞状扩大头装置间可以通过滑滑槽左右滑动，伞状扩大头第一承压盘连接多根支撑杆，第二承压盘连接多根倒刺杆，支撑杆和倒刺杆一一对应且铰接相连，倒刺杆端部设有用于刺入岩土体的尖刺，锚杆杆体外设置矩形注浆长槽。

4、进一步地，所述伞状扩大头装置滑杆与锚头焊接，所述伞状扩大头装置第二承压盘焊接固定于滑杆上，第一承压盘可在滑杆上左右滑动。

5、进一步地，所述支撑杆和倒刺杆分别与第一和第二承压盘转动连接，支撑杆和倒刺杆一一对应铰接，所述支撑杆和倒刺杆的数量至少为6根，所述伞状扩大头装置撑开状态下呈伞状结构，支撑杆撑开时，支撑杆与锚杆杆体的最大夹角为60°。

6、进一步地，所述伞状扩大头装置的滑杆末端固定有2个弹簧铆钉，所述锚杆杆体端部内设2条滑槽和2个限位孔，滑杆受压后，弹簧铆钉在所述锚杆杆体滑槽内向锚杆中部移动，滑到所述限位孔位置时弹出，以固定伞状扩大头装置和锚杆杆体的相对位置。

7、进一步地，为了增加锚杆杆体的抗拉强度和使其具有较大的延伸率，所述锚杆杆体表面设有螺纹和矩形注浆长槽，能有效提高浆体与锚杆杆体的粘接力和增加杆体延伸率，螺纹螺距为1~1.5cm，矩形注浆长漕长度5~20cm，宽度0.2~0.5cm，锚杆杆体外设普通注浆管和出浆管。

8、进一步地，所述锚杆杆体的右端设有密封塞、垫板、六角螺帽，密封塞呈圆锥形结构，密封塞外侧直径稍大，在垫板作用下其直径较小一端可伸入钻孔内，在注浆时能有效防止浆体流出，且采用橡胶材质，具有一定弹性变形能力，提高了密封塞与岩体和垫板间的密封性，所述垫板呈圆形结构，垫板中部设置中部凹板，其外侧呈平面状，内侧呈圆弧凹槽状，所述六角螺帽贴合于所述垫板外侧平面，所述圆锥形密封塞贴合于所述垫板内侧圆弧凹槽。

9、本发明的有益之处是：

10、1、本实用新型公开的一种伞状扩大头中空锚杆，扩大头部呈伞状结构，将锚杆整体插入预先打好的钻孔内，保证锚杆总体长度略长于钻孔长度，当锚头到达钻孔底部后，对锚杆施加压力，此时滑杆朝杆体中间移动，支撑杆受压张开，支撑杆带动倒刺杆张开并刺入岩土体，当弹簧铆钉到达限位孔处，支撑杆达到最大张开角度并固定在此处，此时向外拉杆体，使倒刺更深入岩土体，与岩土体孔洞的接触更为紧密，达到增大锚杆抗拔力的效果，杆体可根据需要决定是否施加预应力。

11、2、锚杆杆体表面设置螺纹和矩形注浆长槽，能有效提高浆体与锚杆杆体的粘接力，螺纹间距为1~1.5cm，矩形注浆长槽长度5~10cm，宽度0.2~0.5cm，采用矩形注浆长槽代替传统的圆形注浆孔，在使用同等截面、同等材料的条件下，采用矩形注浆长槽的锚杆杆体延伸率大大提高，保证了锚杆的支护能力，且具有抵抗冲击地压的能力。

12、3、该锚杆不需要专门的成孔设备来扩挖锚杆端部的钻孔，施工简便，设备投入少，并且成孔质量不受钻孔方法、岩性和钻孔深度的影响，使用简单，仅需一人即可完成操作，且伞状扩大头张开并注浆，对岩土体有一定挤压作用，使得孔洞周围岩土体力学性质有一定提高。

技术特征：

1.一种伞状扩大头中空锚杆，其特征在于：包括锚杆杆体和伞状扩大头装置，伞状扩大头装置第一承压盘与锚杆杆体端部焊接，伞状扩大头装置的滑杆插入锚杆杆体内，锚杆杆体和伞状扩大头装置间可以通过滑槽左右滑动，伞状扩大头第一承压盘连接多根支撑杆，第二承压盘连接多根倒刺杆，支撑杆和倒刺杆一一对应且铰接相连，倒刺杆端部设有用于刺入岩土体的尖刺，锚杆杆体外设置矩形注浆长槽。

2.根据权利要求1所述的一种伞状扩大头中空锚杆，其特征在于：所述伞状扩大头装置滑杆与锚头焊接，所述伞状扩大头装置第二承压盘焊接固定于滑杆上，第一承压盘可在滑杆上左右滑动。

3.根据权利要求1所述的一种伞状扩大头中空锚杆，其特征在于：所述伞状扩大头装置的滑杆末端固定有2个弹簧铆钉，所述锚杆杆体端部内设滑槽和限位孔，滑杆受压后，弹簧铆钉在锚杆杆体滑槽内向中部移动，滑到限位孔位置时弹出，以固定伞状扩大头装置和锚杆杆体的相对位置。

4.根据权利要求1所述的一种伞状扩大头中空锚杆，其特征在于：所述支撑杆和倒刺杆的数量至少为6根，所述伞状扩大头装置撑开状态下呈伞状结构，支撑杆撑开时，支撑杆与锚杆杆体的最大夹角为60°。

5.根据权利要求1所述的一种伞状扩大头中空锚杆，其特征在于：所述锚杆杆体表面设有螺纹和矩形注浆长漕，螺纹螺距为1~1.5cm，矩形注浆长漕长度5~20cm，宽度0.2~0.5cm。

6.根据权利要求1所述的一种伞状扩大头中空锚杆，其特征在于：所述锚杆杆体右端设有密封塞、垫板和六角螺帽，密封塞呈圆锥形结构，垫板呈圆形结构，垫板外侧呈平面、内侧呈圆弧状，六角螺帽贴合于垫板外侧平面，圆锥形密封塞贴合于垫板内侧圆弧状面。

技术总结
本技术公开了一种伞状扩大头中空锚杆，包括：锚杆杆体和伞状扩大头装置，伞状扩大头装置第一承压盘与锚杆杆体端部焊接，锚杆杆体和伞状扩大头装置间可以通过滑槽左右滑动，伞状扩大头第一承压盘连接多根支撑杆，第二承压盘连接多根倒刺杆，支撑杆和倒刺杆一一对应且铰接相连，倒刺杆端部设有用于刺入岩土体的尖刺，锚杆杆体外设置矩形注浆长槽。本技术通过设置多根倒刺杆和支撑杆，可以使伞状扩大头撑开时，与岩土体孔洞的接触更为紧密，同时倒刺杆端部的尖刺可以刺入岩土体，达到增大锚杆抗拔力的效果；本装置采用矩形长槽注浆孔代替传统圆形注浆孔，可使矩形注浆孔所在横截面处的延伸率大大提高，满足锚固效果的同时能抵抗较大变形。

技术研发人员：陈志敏,王洪,刘宝莉,赵维飞,杨易朴,蒋逸文
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：20230610
技术公布日：2024/1/15