一种可回收机械式预应力锚杆制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可回收机械式预应力锚杆，包括螺杆、第一锚固件、第二锚固件和套管，螺杆包括依次连接的第一、第二和无螺纹段，第一锚固件包括第一底座、第一推进螺母及支撑单元，第二锚固件包括第二底座、第二推进螺母及支撑单元，各支撑单元包括上支撑件、下支撑件和顶头，第一底座上设有卡接槽，第二底座固定在套管内壁上，套管上设有条形孔；第一和第二推进螺母安装在第一螺纹段上，第一螺纹段穿过第二底座的安装通孔，螺杆的卡接头卡接在卡接槽中，限制螺杆只能绕螺杆的轴线旋转；旋转螺杆能调整各支撑单元的顶头与钻孔壁之间的距离。该锚杆的锚固力大，可解决现有锚杆难以回收利用的问题。

A kind of recyclable mechanical prestressed anchor

【技术实现步骤摘要】
一种可回收机械式预应力锚杆
本技术属于岩土工程支护领域，涉及一种可回收机械式预应力锚杆。
技术介绍
随着我国地下工程不断向深部发展，深部工程的围岩控制理论与技术对保证深部地下工程的安全、高效建设与生产具有举足轻重的意义，对地下围岩进行控制最有效的途径就是对钻孔施加锚杆，因此锚杆对于保证地下工程建设的安全具有决定性的作用。锚杆作为一种安装在围岩内部的由高抗拉强度材料制成的支护构件，用于露天边坡、地下洞室、井巷工程和建筑基坑等工程的支护。在进行锚杆支护时，首先在围岩上钻孔，然后在钻孔中安装锚杆，在锚杆与围岩的作用下，配合托盘与螺母控制围岩移动。例如，对于机械式锚杆而言，依靠锚杆头与围岩的机械作用，对于灌浆锚杆和树脂锚杆而言，依靠锚固粘结剂与围岩的粘结作用，对于摩擦型锚杆而言，依靠锚杆与围岩的摩擦作用，对围岩进行加固，起到支护锚固的作用，提高岩体的承载力，能有效防止发生落石、滑坡和岩爆等问题。由于工程的地质条件的差异性和工程支护的需求，在进行锚杆支护时通常采用不同类型的锚杆，如今国内外所采用的锚杆类型主要有：楔缝式和胀壳式等机械性锚杆，这类锚杆对围岩所施加的力只能被动承受，不能提供主动支护力，并且在松软破碎的地质条件下的支护力小，锚固效果差；管缝式锚杆和水力膨胀式锚杆等摩擦性锚杆，这类锚杆通过锚杆杆体的膨胀与围岩作用产生摩擦力从而起到锚固作用，其锚固强度取决于锚杆杆体的塑性变形，锚固力随着锚杆杆体的改变而改变，锚固状态不稳定、甚至可能由于锚杆杆体的弯曲而使锚固失效；注浆锚杆，该类锚杆是目前支护工程中使用的主流锚杆，注浆锚杆的锚固效果取决于锚固粘结剂的强度，锚杆会因为锚固粘结剂的破坏而失效，并且灌浆锚杆的施工工艺复杂，虽然树脂锚杆进行了施工工艺的改进，简化了施工工艺，但树脂药卷成本高，经济合理性差。以上的这些锚杆基本都不可回收，安装在围岩中之后无法取出，仅能一次性利用，不但造成大量材料资源浪费，而且废弃的锚杆残留在围岩内部可能会对之后的工程进展造成困难。因此，在当下岩土工程向深部发展的大背景下，开发出锚固力大和可回收的锚杆是十分必要的。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锚固力大、可回收的机械式预应力锚杆，以解决现有锚杆存在的锚固效果有待提高、难以回收利用的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种可回收机械式预应力锚杆，包括螺杆、固定螺母、托盘、一个第一锚固件、至少一个第二锚固件、以及套管，所述螺杆包括第一螺纹段、第二螺纹段和无螺纹段，第一螺纹段与第二螺纹段上的螺纹方向相反，无螺纹段、第一螺纹段和第二螺纹段依次连接，无螺纹段的端部设有卡接头；所述第一锚固件包括第一底座、第一推进螺母以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件、一组下支撑件和一个顶头，上支撑件的一端与顶头铰接、另一端与第一底座铰接，下支撑件的一端与顶头铰接、另一端与第一推进螺母铰接，各支撑单元均匀分布在第一底座和第一推进螺母上；第一底座上设有与卡接头匹配的卡接槽；所述第二锚固件包括第二底座、第二推进螺母以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件、一组下支撑件和一个顶头，上支撑件的一端与顶头铰接、另一端与第二底座铰接，下支撑件的一端与顶头铰接、另一端与第二推进螺母铰接，各支撑单元均匀分布在第二底座和第二推进螺母上；第二底座固定在套管内壁上，第二底座上设有供螺杆穿过的安装通孔；所述套管上设有位置分别与第一锚固件和第二锚固件的各支撑单元匹配的第一条形孔和第二条形孔，第二底座固定在第二条形孔靠近第一条形孔的一端端部的套管内壁上；第一推进螺母和第二推进螺母安装在螺杆的第一螺纹段上，螺杆的第一螺纹段穿过第二底座的安装通孔，螺杆的卡接头卡接在第一底座的卡接槽中，卡接槽限制螺杆只能绕螺杆的轴线旋转；旋转螺杆能带动第一推进螺母和第二推进螺母在第一螺纹段上移动，从而调整各支撑单元的顶头与钻孔壁之间的距离；托盘通过固定螺母安装在螺杆的第二螺纹段上。上述可回收机械式预应力锚杆的技术方案中，顶头与钻孔壁接触的面为平面或者与钻孔壁弧度匹配的弧面，由于弧面与钻孔壁的接触面积相对于平面更大，因此顶头与钻孔壁接触的面的形状优选为与钻孔壁弧度匹配的弧面；在第一推进螺母和第二推进螺母在第一螺纹段上移动带动带动顶头运动的过程中，第一锚固件和第二锚固件的各支撑单元的顶头与钻孔壁接触的面始终与钻杆的轴线平行；对于顶头与钻孔壁接触的面的形状为与钻孔壁弧度匹配的弧面的情况而言，当第一推进螺母和第二推进螺母在第一螺纹段上移动带动顶头运动的过程中，各支撑单元的顶头与钻孔壁接触的面始终与钻孔壁平行。为了增大顶头与钻孔壁接触时二者之间的摩擦力，顶头与钻孔壁接触的面优选设置为粗糙面。上述可回收机械式预应力锚杆的技术方案中，为了增加同一锚杆对钻孔孔径的适用范围，进一步的技术方案中，第一锚固件和第二锚固件中还包括锚固板，锚固板设置在各第一条形孔和各第二条形孔处，各锚固板的一端铰接在套管的外壁上，锚固板与套管外壁的铰接位置位于第一条形孔及第二条形孔靠近钻孔底一端端部的套管外壁上；锚固板上设有第三条形孔，顶头上设有与第三条形孔匹配的滑块，滑块上设有螺纹孔，滑块穿过第三条形孔通过固定在螺纹孔中的带螺纹的固定柱固定在锚固板上；旋转螺杆能带动各支撑单元的顶头的滑块在锚固板的第三条形孔中运动，进而带动锚固板的非铰接端向钻孔壁或螺杆运动。更进一步地，锚固板的非铰接端的边缘呈弧形，当顶头运动带动锚固板的非铰接端与钻孔壁接触时，锚固板的非铰接端的边缘与钻孔壁贴合。顶头上的滑块的宽度不超过第三条形孔的宽度，顶头上的滑块的长度不超过锚固板上的第三条形孔长度的1/3，第三条形孔的长度为锚固板长度的0.65～0.85倍，安装在第一条形孔处的锚固板的长度为第一条形孔的0.8～1.2倍，安装在第二条形孔处的锚固板的长度为第二条形孔的0.8～1.2倍，锚固板的材质优选为钢板，用于固定顶头与锚固板的固定柱的长度大于第三条形孔的宽度，以上这些结构可保证顶头的滑块在锚固板的第三条形孔中自由滑动并带动锚固板向钻孔壁或者螺杆运动。上述可回收机械式预应力锚杆的技术方案中，第一锚固件和第二锚固件上的上支撑件和下支撑件的长度应满足当第一推进螺母和第二推进螺母在第一螺纹段上移动至顶头或锚固板与钻孔壁接触时，上支撑件与下支撑件之间的夹角为钝角。对于顶头与钻孔壁直接接触的方案，当顶头与钻孔壁接触时，上支撑件与下支撑件之间的夹角为钝角可以确保上支撑件和下支撑件对顶头起到较好的支撑作用，有利于提高锚杆在钻孔中的锚固效果，上支撑件与下支撑件之间的夹角优选为100°～140°，进一步优选为110°～130°，更进一步优选为115°～125°；对于顶头带动锚固板与钻孔壁接触的方案，当锚固板的活动端与钻孔壁接触时，上支撑件与下支撑件之间的夹角为钝角可以确保顶头对锚固板起到较好的支撑作用，有利于提高锚杆在钻孔中的锚固效果，上支撑件与下支撑件之间的夹角优选为100°～140°，进一步优选为110°～130°，更进一步优选为115°～125°。...

【技术保护点】
1.一种可回收机械式预应力锚杆，包括螺杆(1)、固定螺母(2)、托盘(3)，其特征在于，还包括一个第一锚固件(4)、至少一个第二锚固件(5)、以及套管(6)，/n所述螺杆(1)包括第一螺纹段(1-1)、第二螺纹段(1-2)和无螺纹段(1-3)，第一螺纹段(1-1)与第二螺纹段(1-2)上的螺纹方向相反，无螺纹段(1-3)、第一螺纹段(1-1)和第二螺纹段(1-2)依次连接，无螺纹段(1-3)的端部设有卡接头(7)；/n所述第一锚固件(4)包括第一底座(4-1)、第一推进螺母(4-2)以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件(8)、一组下支撑件(9)和一个顶头(10)，上支撑件(8)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第一底座(4-1)铰接，下支撑件(9)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第一推进螺母(4-2)铰接，各支撑单元均匀分布在第一底座(4-1)和第一推进螺母(4-2)上；第一底座(4-1)上设有与卡接头匹配的卡接槽(11)；/n所述第二锚固件(5)包括第二底座(5-1)、第二推进螺母(5-2)以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件(8)、一组下支撑件(9)和一个顶头(10)，上支撑件(8)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第二底座(5-1)铰接，下支撑件(9)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第二推进螺母(5-2)铰接，各支撑单元均匀分布在第二底座(5-1)和第二推进螺母(5-2)上；第二底座(5-1)固定在套管(6)内壁上，第二底座上设有供螺杆(1)穿过的安装通孔(12)；/n所述套管(6)上设有位置分别与第一锚固件(4)和第二锚固件(5)的各支撑单元匹配的第一条形孔(6-1)和第二条形孔(6-2)，第二底座(5-1)固定在第二条形孔靠近第一条形孔的一端端部的套管内壁上；/n第一推进螺母(4-2)和第二推进螺母(5-2)安装在螺杆(1)的第一螺纹段(1-1)上，螺杆的第一螺纹段穿过第二底座的安装通孔(12)，螺杆的卡接头(7)卡接在第一底座的卡接槽(11)中，卡接槽(11)限制螺杆只能绕螺杆的轴线旋转；旋转螺杆(1)能带动第一推进螺母(4-2)和第二推进螺母(5-2)在第一螺纹段(1-1)上移动，从而调整各支撑单元的顶头(10)与钻孔壁之间的距离；托盘(3)通过固定螺母(2)安装在螺杆的第二螺纹段(1-2)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可回收机械式预应力锚杆，包括螺杆(1)、固定螺母(2)、托盘(3)，其特征在于，还包括一个第一锚固件(4)、至少一个第二锚固件(5)、以及套管(6)，
所述螺杆(1)包括第一螺纹段(1-1)、第二螺纹段(1-2)和无螺纹段(1-3)，第一螺纹段(1-1)与第二螺纹段(1-2)上的螺纹方向相反，无螺纹段(1-3)、第一螺纹段(1-1)和第二螺纹段(1-2)依次连接，无螺纹段(1-3)的端部设有卡接头(7)；
所述第一锚固件(4)包括第一底座(4-1)、第一推进螺母(4-2)以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件(8)、一组下支撑件(9)和一个顶头(10)，上支撑件(8)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第一底座(4-1)铰接，下支撑件(9)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第一推进螺母(4-2)铰接，各支撑单元均匀分布在第一底座(4-1)和第一推进螺母(4-2)上；第一底座(4-1)上设有与卡接头匹配的卡接槽(11)；
所述第二锚固件(5)包括第二底座(5-1)、第二推进螺母(5-2)以及至少三个支撑单元，各支撑单元包括一组上支撑件(8)、一组下支撑件(9)和一个顶头(10)，上支撑件(8)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第二底座(5-1)铰接，下支撑件(9)的一端与顶头(10)铰接、另一端与第二推进螺母(5-2)铰接，各支撑单元均匀分布在第二底座(5-1)和第二推进螺母(5-2)上；第二底座(5-1)固定在套管(6)内壁上，第二底座上设有供螺杆(1)穿过的安装通孔(12)；
所述套管(6)上设有位置分别与第一锚固件(4)和第二锚固件(5)的各支撑单元匹配的第一条形孔(6-1)和第二条形孔(6-2)，第二底座(5-1)固定在第二条形孔靠近第一条形孔的一端端部的套管内壁上；
第一推进螺母(4-2)和第二推进螺母(5-2)安装在螺杆(1)的第一螺纹段(1-1)上，螺杆的第一螺纹段穿过第二底座的安装通孔(12)，螺杆的卡接头(7)卡接在第一底座的卡接槽(11)中，卡接槽(11)限制螺杆只能绕螺杆的轴线旋转；旋转螺杆(1)能带动第一推进螺母(4-2)和第二推进螺母(5-2)在第一螺纹段(1-1)上移动，从而调整各支撑单元的顶头(10)与钻孔壁之间的距离；托盘(3)通过固定螺母(2)安装在螺杆的第二螺纹段(1-2)上。


2.根据权利要求1所述的可回收机械式预应力锚杆，其特征在于，顶头(10)与钻孔壁接触的面为平面或者与钻孔壁弧度匹配的弧面，在第一推进螺母(4-2)和第二推进螺母(5-2)在第一螺纹段(1-1)上移动带动带动顶头(10)运动的过程中，第一锚固件(4)和第二锚固件(5)的各支撑单元的顶头(10)与钻孔壁接触的面始...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛浩宇，徐奴文，李彪，马克，周靖人，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51