[发明专利]预应力涨壳锚杆及其施工方法

说明书

本发明公开了一种预应力涨壳锚杆，包括涨壳和设置在涨壳两端的涨壳内楔、锚杆，所述涨壳包括涨壳连接部和涨壳片，涨壳片周向设置在涨壳连接部上；所述涨壳内楔与涨壳顶部为滑动式接触；所述锚杆包括锚杆体，锚杆体一端通过连接套固定安装有螺杆，螺杆与涨壳内楔通过螺纹传动连接，连接套顶部与涨壳底部呈挤压式接触；转动锚杆驱动涨壳内楔向涨壳内运动推动涨壳片向外变形直至涨壳连接部断裂，最终使得涨壳片扩胀至孔壁对岩体施加预应力；同时还提供了该预应力涨壳锚杆的施工方法。本发明具有成本低、锚固性能好以及便于实现机械化、自动化作业的优点。

技术领域

本发明涉及岩土工程锚固支护技术领域，尤其涉及一种预应力涨壳锚杆及其施工方法。

背景技术

在地下工程、矿上巷道、铁路隧道、边坡防护和军工工程的施工过程中，为了防止地层变形、坍塌、失稳，需要对地层进行加固，所采用的主要措施是在地层中埋设砂浆锚杆或含涨壳头的锚杆，利用锚杆的拉力以及与锚杆一体化的混泥土注浆体而使地层形成整体性加固结构，达到控制变形的目的。

与普通砂浆锚杆相比，预应力锚杆体现出了如下优势：1、通过对在内外锚头之间的岩体施加预应力，将形成岩石压缩区；2)在岩体中连续安装预应力锚杆，相互重叠交叉的压缩区，将形成具有一定厚度的压缩承载层；3)特别在隧道工程中，预应力锚杆形成的压缩区能形成岩体的承载拱，在拱效应作用下，不但充分调动围岩的自承能力，且对拱外侧围岩的抗力得到极大提升。预应力锚杆包括快速药卷、涨壳锚杆等种类。其中，涨壳锚杆通常由涨壳、杆体、垫板、螺母等基本构件组成，必要时增加球垫、注浆管、排气管、止浆塞、居中装置等其它部件，属于一种可预应力的机械式锚固锚杆。

与快速药卷等锚杆相比，在钻孔深度、杆体长度相当的情况下，涨壳锚杆形成的岩石压缩区范围更大，能提供更好的锚固效果。同时，因为无需等待锚固体固结，涨壳锚杆提供预应力的即时性也更具优势。如申请号CN201510711711.4的发明专利公开了一种注浆锚杆，包括同轴设置的锚杆本体、楔体和钻头，楔体的一端插入所述锚杆本体，另一端连接钻头；锚杆本体、楔体和钻头上贯通有注浆通道；锚杆本体向钻头切削的同方向旋转时，锚杆本体与楔体和钻头的相对位置固定，锚杆本体带动楔体和钻头同步转动，同时也公开了该注浆锚杆的使用方法，包括钻孔、锚固、预紧、封孔和注浆五个步骤。该专利功能全面，能够在一次施工中连续完成钻进、锚固并注浆，但仍存在的问题有：结构复杂，生产成本高，锚杆本体与杆尾螺母为贯穿设置，依赖于人工操作，不易实现机械化作业，施工后锚杆本体等构件暴露在岩体外，因工艺要求、安全性等因素需进行切割，从而增加施工成本，降低施工效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生产成本低、锚固性能好且便于实现机械化、自动化操作的预应力涨壳锚杆，以及介绍该预应力涨壳锚杆的施工方法。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种预应力涨壳锚杆，包括涨壳和设置在涨壳两端的涨壳内楔、锚杆，所述涨壳包括涨壳连接部和涨壳片，涨壳片周向设置在涨壳连接部上；所述涨壳内楔与涨壳顶部为滑动式接触；所述锚杆包括锚杆体，锚杆体一端通过连接套固定安装有螺杆，螺杆与涨壳内楔通过螺纹传动连接，连接套顶部与涨壳底部呈挤压式接触；转动锚杆驱动涨壳内楔逐渐向涨壳内运动推动涨壳片向外变形直至涨壳连接部断裂，使得涨壳片扩胀至孔壁对岩体施加预应力。

进一步地，所述涨壳连接部和涨壳片一体成型，涨壳片内侧上下设置有内锥面、内环面，所述涨壳连接部的底端内侧设置有与连接套顶部适配的挤压面，相邻涨壳片之间设置有缺口；优选的，挤压面为环状斜面。

进一步地，所述涨壳连接部和涨壳片为分体结构，涨壳片内侧上下设置有内锥面、内环面，涨壳片的底端内侧设置有与连接套顶部适配的挤压面，所述涨壳连接部上设置有缺口；优选的，挤压面为环状斜面。

进一步地，所述涨壳片外侧具有连续设置的锯齿。