[發明專利]一種大變形預應力錨桿

有效

• 申請號: 201310610440.4
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103603684A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 戴永浩;陳衛忠;楊建平;伍國軍;田洪銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及巖土工程錨固技術領域，更具體涉及一種大變形預應力錨桿，適用于煤礦、公路隧道和邊坡工程，以及其它涉及軟弱巖體錨固支護的巖土工程，可在圍巖產生較大變形的情況下保持一定的錨固力，有利于錨固支護體系的持久安全和有效。

背景技術

煤礦、隧道等深埋地下工程的生產和建設過程中經常會遇到軟弱圍巖的支護問題，由于軟巖在高地應力作用下變形大，且持續時間長，因此對支護措施提出了更高的要求。目前，在工程中經常采用錨桿支護方式加固圍巖，但現有的錨桿通常適應圍巖變形能力較弱，或者提供錨固力較小，當軟弱巖體變形量大時，極易引起錨固膠結面脫粘失效、錨固巖體體屈服等，使得錨桿錨固能力大大降低并失效，進而引發圍巖應力快速調整，圍巖能量釋放速率快，造成支護結構損壞，易發生突發事故。而且現有錨桿在使用中經常會由于爆破振動荷載和往復荷載的作用而導致松脫，降低了錨桿的錨固能力。因此，有必要發明一種變形能力強、力學性能好的大變形預應力錨桿，以適應軟弱、破碎圍巖錨固支護的需要。

根據對期刊文獻和專利檢索，關于大變形預應力錨桿有以下結果：

賴應得（幾種可伸長錨桿[J]，煤礦開采，1998,3:49-50）對可伸長錨桿進行統計分析，共有蛇形可伸長錨桿、套管摩擦式可伸長錨桿、孔口彈簧壓縮式可舒伸長錨桿、桿體伸長和孔口壓縮式可伸長錨桿、塑料壓縮筒可伸長錨桿和桿體拉長式可伸長錨桿等。李軸（一種適用于大變形支護的新型可伸長錨桿[J]，中南公路工程，2007,32(2):103-105,127）提出了一種套筒摩擦式大變形錨桿，均有較強的變形能力。候朝烔（可伸長錨桿原理及應用，東北煤炭技術，1995,5:21-25,32）提出了一種H型桿體和尾部改進型可伸長錨桿。吳德興（專利號：200610051809.2，專利名稱：一種預應力錨桿裝置）提出了一種預應力錨桿裝置，一次注漿即可實現錨固段及自由段注漿施工，但結構較為復雜。覃衛民（專利號：03128107.9專利名稱：一種砂固結內錨頭預應力錨桿及其錨固方法）提出了一種砂固結內錨頭預應力錨桿的制作方法，提高了砂固結錨桿的成功率和錨固能力。

除了以上研究與成果，末檢索到關于大變形預應力錨桿的研究與產品還有很多，但由于結構復雜、錨固效果差和不便于施工等原因，這些錨桿均末在工程中得到推廣應用。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種大變形預應力錨桿裝置，結構簡單，操作方便，變形能力強，具有防松脫功能，工作力學性能好，成本低，易于加工，安裝方便，特別適合于煤礦、隧道等地下工程。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可適應于軟弱圍巖的大變形預應力錨桿，包括開縫帶帽筒體、錐形楔體、墊片、鎖緊螺母、錨桿桿體。其特征在于：錨桿桿體依次穿過開縫帶帽筒體、錐形楔體、墊片、鎖緊螺母，開縫帶帽筒體嵌入鉆孔孔口，開縫帶帽筒體與錐形楔體通過摩擦接觸相匹配，錐形楔體前端插入開縫帶帽筒體，最后由鎖緊螺母鎖緊固定。錨桿桿體為帶螺紋實心鋼筋或空心鋼管，錨桿桿體一端為麻花型或直線型，作為錨固段；錨桿桿體中部為正弦波形曲線型，在錨桿桿體受力后可以拉直，增加錨桿桿體變形能力；錨桿桿體另一端帶有外螺紋，通過旋緊螺母施加預緊力。開縫帶帽筒體由6～8mm厚薄鋼板制成，筒體底部留有錨桿桿體穿過的孔洞。弧形段圓心角為100°～120°之間，其作用是在錨桿承受軸力以后起到緩沖作用，防止錨桿桿體在受到往復荷載和振動荷載作用時松脫；開縫帶帽筒體的翼板主要起到承壓作用，通過調整其半徑大小可以適應不同的承壓需要；開縫帶帽筒體的翼沿部分設計成上翹形狀，可以在開縫帶帽筒體受力后，沿圍巖劈面滑動。開縫帶帽筒體加工有一縱縫，使錐形楔體在一定壓力作用下可滑入筒體。開縫帶帽筒體一方面與錐形楔體組合，通過錐形楔體在筒體中的摩擦滑動提供錨桿的較大變形，另一方面還起到承壓板的作用。錐形楔體由圓鋼通過車床加工而成，其內留有錨桿桿體穿過的空洞，錐形楔體一端直徑略小于開縫帶帽筒體的筒體直徑，另一端直徑要大于筒體，通過調整錐形楔體的直徑，可以得到不同的錨桿工作阻力。

因為大變形預應力錨桿伸長量由錨桿曲線部分拉直部分、筒體長度部分和桿體本身延性伸長部分組成，因此大變形預應力錨桿變形量遠大于傳統預應力錨桿。通過調整錨桿曲線段的波形數和筒體的長度，幾乎可以適應各種軟弱圍巖錨固需要。

本發明的錨固方法，其步驟是：