[发明专利]一种带反钩爪的柔性自锚式预应力锚杆

说明书

本发明公开了一种带反钩爪的柔性自锚式预应力锚杆，包括顶端螺接有套筒的杆体，所述套筒内设置有活动底座，所述活动底座下表面固连有弹性元件，活动底座上表面固连有一组反钩爪，所述反钩爪的爪头延伸至套筒外，反钩爪的钩柄与设置在套筒顶端的承载环通过锯齿状卡槽配合连接。本发明结构简单、设计巧妙，充分发挥了预应力锚杆柔性支护的特性，优化了支护－围岩体系的“支护刚度”和“支护强度”配置，通过锚固端与锚固基体孔壁间的机械嵌固力提供预应力，配合锚固端巧妙构造使预应力均匀、同步承担于锚固端装置上，增加了锚杆预应力：不仅能够随洞壁围岩的变形或应力场的变化进行自锚式锚固，而且充分满足了现代支护理论对“支护时机”的要求。

技术领域

本发明涉及岩土工程锚杆锚固技术领域，尤其是涉及一种带反钩爪的柔性自锚式预应力锚杆。

背景技术

在岩土工程领域，预应力锚杆锚固作为一种柔性支护的岩土体结构加固技术，广泛应用于建筑基坑、边坡、矿井隧道以及库坝等工程中。现代支护理论认为应将岩土体与支护结构视作由两种材料组成的复合体系而共同发挥承载作用，容许支护－围岩体系产生有限制的协调变形，以最大限度发挥围岩的自承能力而减少支护结构的承载力，即认为预应力锚杆具有“柔性支护”特征。预应力锚杆发挥柔性支护的关键在于如何正确处理支护－围岩体系所构成复合系统的“支护强度”和“支护刚度”问题。

目前工程上常见预应力锚杆有机械胀壳预应力锚杆、树脂预应力锚杆和水泥药卷预应力锚杆等。

机械胀壳锚杆适用于坚硬围岩，依靠胀壳与洞壁围岩间的机械嵌固力提供预应力，而一旦与楔形体胀壳刚性接触的、有限面积的围岩发生变形或破坏时，极易导致锚杆发生松弛，造成预应力短时间内严重丧失，复合系统的“支护刚度”不够而造成了预应力损失，后期对锚杆的补拉作业不仅费时费力，且早已错过了最优支护时机，其支护效果及经济效益均大大降低。

树脂预应力锚杆和水泥药卷预应力锚杆主要通过浆体充填复合系统存在的缝隙，以加大锚固端与锚固基体洞壁间接触面积，变相增加了复合系统的“支护刚度”，该类型锚杆锚固一定意义上已经不属于柔性支护的范畴，因为柔性支护强调“容许支护－围岩体系产生有限制的协调变形”，但无论将树脂材料还是水泥材料作为凝固浆液，其凝固后整体刚度较大，一旦外部环境变化使围岩应力场发生变化而造成一定范围内浆、岩或浆－岩接触面发生破裂时，外加预应力的拉拔作用极易导致整个复合系统发生连锁性开裂破坏，锚杆锚固力也会逐渐降低甚至失锚，类似锚杆难以满足柔性支护所遵循的“容许支护－围岩体系产生有限制协调变形”的要求，支护－围岩体系存在因“支护刚度”过高而导致“支护强度”不足的问题；进一步的，浆液本身具有的凝固期会导致施工周期较长，而现代支护理论已经越来越重视到岩土体结构的支护时机问题，对于需要考虑支护时机的工程，类似注浆锚杆有可能使我们失去最优支护时机，并且对于某些需要提供瞬时支护力的滑坡、围岩塌陷等抢险工程，此类注浆锚杆更是无法应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种带反钩爪的柔性自锚式预应力锚杆，优化解决了支护－围岩复合体系存在的“支护强度”和“支护刚度”问题，使外加预应力能够同步、均匀地承担于锚固端，有效提高了预应力锚杆设计强度。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的带反钩爪的柔性自锚式预应力锚杆，包括顶端螺接有套筒的杆体，所述套筒内设置有活动底座，所述活动底座下表面固连有弹性元件，活动底座上表面固连有一组反钩爪，所述反钩爪的爪头延伸至套筒外，反钩爪的钩柄与设置在套筒顶端的承载环通过锯齿状卡槽配合连接。

所述杆体螺接在套筒内，且杆体顶部设置有与所述弹性元件相配合的凹槽。

所述反钩爪为高弹性不锈钢制成的外扩形钩状结构，其沿承载环周向均匀设置。

所述锯齿状卡槽为单向锁定式结构，所述反钩爪相对于承载环向上单向运动。