[發明專利]一種用于巖體加固的大噸位多層傘型錨桿及應用方法

在審

• 申請號: 202211366826.0
• 申請日: 2022-11-01
• 公開（公告）號: CN115638010A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 程永輝;陳航;盧波;胡勝剛;江洎洧;徐棟棟;熊勇;胡偉;高文達
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00;E02D5/74
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

一種用于巖體加固的大噸位多層傘型錨桿及應用方法，所述大噸位多層傘型錨桿包括多個傘型錨頭、連接錨桿、約束桿、充氣系統；傘型錨頭包括圓臺形滑塊、錨片、水平導向塊、膨脹限位環；傘型錨頭之間通過錨桿相連，形成多層結構。圓臺形滑塊與錨片在內部相互貼合擠壓，沿圓臺形滑塊表面滑動；水平導向塊約束錨片只能沿徑向張開。安裝時，將閉合狀態的大噸位多層傘型錨桿伸入錨孔中預定位置后，充氣使膨脹限位環膨脹后抵住水平導向塊，然后對錨桿進行張拉，帶動圓臺形滑塊與錨片發生錯動，擠壓錨片徑向張開并與孔壁擠壓，直至達到預期的錨固力。本發明通過膨脹限位方法同步張拉多層傘型錨桿，可即時獲取大噸位錨固力，安裝便捷、穩定性好。

技術領域

本發明涉及巖體加固技術領域，具體是一種用于巖體加固的大噸位多層傘型錨桿及應用方法。

背景技術

巖石邊坡開挖、隧道洞室開掘往往需要對巖壁進行支護，防止在開挖過程中巖體結構不穩定發生較大變形，造成滑坡、坍塌等事故。通常采用在巖體中埋設錨桿的方式對巖石邊坡、隧洞進行支護，利用深部穩定巖體將表層的不穩定巖體錨固住，控制巖體的變形。

現有錨桿的形式多種多樣，包括注漿錨桿、機械錨桿等。注漿錨桿主要通過錨固段注漿體與巖石間的粘接作用提供錨固力，施工過程中需要等到漿體凝固后才具有錨固力，對于大噸位的情況，往往需要很長的錨固段長度，對應的鉆孔深度、注漿體積等大大提高，材料用量大且錨固力無法立即獲取；機械錨桿如楔縫式錨桿、倒楔式錨桿以及漲殼式錨桿主要利用錨頭與巖壁的摩阻力提供錨固力，這些錨桿對巖壁提供的壓力較小，錨頭與巖壁界面上的摩阻力也相對較小，雖然錨固完成后能即時獲取錨固力，但錨固力較小，無法滿足大噸位錨固的要求。

部分學者對錨固力大且能即時錨固的錨桿進行了研究，如一種用于巖體快速加固的傘型錨及應有方法(ZL2019102926727)，但單個錨頭的錨固力有限，無法適用于需要幾千千牛錨固力的大型巖石邊坡加固，且其安裝方式采用套管頂住錨頭張拉連接錨桿使錨頭張開，當錨固深度較大時，該方法無法適用，很難完成錨桿安裝。

發明內容

本發明針對已有巖石錨桿及傘型錨桿的不足，提供了一種用于巖體加固的大噸位多層傘型錨桿及應用方法，將收攏狀態的多層傘型錨桿連帶輸氣管送入鉆孔中設計錨固位置，通過充氣、固定、張拉步驟，實現錨頭的固定、錨片的張開以及錨片與巖壁的咬合，達到預定錨固力后對錨桿進行鎖定，通過錨片擠壓巖體進而增加巖體所受的圍壓，提高錨-巖界面上極限抗剪強度，并通過多層疊加的方式，獲取大噸位錨固力，整個工藝施工速度快、錨固力大、穩定性好。

本發明所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的：

一種用于巖體加固的大噸位多層傘型錨桿，包括多層傘型錨頭、充氣系統，所述多層傘型錨頭由多個傘型錨頭組成，單個傘型錨頭包括圓臺形滑塊、錨片、水平導向塊、膨脹限位環、水平滑動件；單個傘型錨頭之間通過連接錨桿和約束桿相連，形成多層結構；連接錨桿與下層傘型錨頭的圓臺形滑塊小頭端相連，從水平導向塊中間的圓孔中穿過后與上層傘型錨頭圓臺形滑塊大頭端連接；最上層傘型錨頭連有連接錨桿且在孔口張拉鎖定；圓臺形滑塊與錨片在內部相互貼合擠壓，錨片沿圓臺形滑塊表面滑動，水平導向塊約束錨片只能沿徑向張開；膨脹限位環用于充氣后膨脹抵住水平導向塊，對錨桿進行張拉后帶動圓臺形滑塊與錨片發生錯動，擠壓錨片徑向張開并與孔壁擠壓，直至達到預期的錨固力。

進一步的，所述圓臺形滑塊為上小下大、截面為圓形的金屬塊，滑塊上設有T字型滑軌，均勻布置在圓臺形滑塊四周；圓臺形滑塊上開有通槽，不阻礙約束桿運動。

進一步的，所述錨片為變截面金屬塊，外表面為圓柱面，內表面下部分為與圓臺形滑塊貼合的圓臺側表面，上部分為垂直面，直徑略大于連接錨桿，與下部分界處有明顯的直角臺階，用于控制圓臺形滑塊的行程；頂部設有T字型部件，在水平導向塊的T字型滑槽中徑向張開；底部連有約束桿；錨片的外表面刻有間槽，使外表面凹凸不平，增大摩擦系數。