一種自膨脹式錨杆的製作方法

2023-12-10 05:52:06 5

本實用新型屬於錨杆技術領域，尤其涉及一種自膨脹式錨杆。

背景技術：

錨杆錨固是一種在地層中通過錨杆將結構物與地層緊緊連鎖在一起的加固方式，工作中依賴錨杆與周圍地層的抗剪強度傳遞結構物的拉力，使地層自身得到加固，達到保持結構物和巖體穩定的目的。目前使用的錨杆一般需要錨固劑、砂漿或樹脂等材料膠結。由於施工過程質量無法控制，所以經常會出現錨杆體與巖土無膠結或膠結出現不同程度空腔情況，從而難以實現錨杆和周圍巖體密實擠壓的效果。同時，在巖土錨固的施工和運行期間，錨杆從注漿體中拔出、錨杆連同注漿體從錨孔中拔出是兩種最基本的巖土錨固破壞形式，它們均會導致巖土錨固失效，並給工程安全帶來隱患，從而限制錨杆所能提供的抗拔力。因而，當需要提供的抗拔力較大時，普通的錨杆錨固已不能滿足工程的需要，成為制約巖土錨固技術應用和發展的瓶頸，如何改善巖土錨固的荷載傳遞機制，有效增大錨杆與巖壁之間的錨固力，成為提高錨杆抗拔力的根本途徑。

現有以中國專利號為201110391571.9(名稱：葫蘆狀錨杆)和201110391519.3(名稱：一種棘爪式錨杆)為代表的爆炸式自膨脹錨杆，採用爆破的形式，利用炸藥來增大錨杆的體積，這種方式會對錨杆周邊的圍巖產生較大振動，使錨杆要固定的圍巖更加鬆動，而且爆破的形式對巖體的損害大，不利於巖體的穩定。另外，以中國專利號為201420863583.6(名稱：一種液壓膨脹錨杆)為代表的是一種通過機械手段來使錨杆膨脹的錨杆，這一種方法使用的機械結構過於複雜，然而在工程之中通常需要使用大量的錨杆，不可能對每一根錨杆進行相應的操作，這樣的操作費時費力。

技術實現要素：

基於上述現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、安裝方便、實用性高的錨杆。

本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為，一種自膨脹式錨杆，包括杆體，所述杆體包括至少一個杆體單元，在所述杆體單元內設有自膨脹結構，在杆體單元的杆壁上設有固定杆壁和滑動杆壁，所述滑動杆壁在自膨脹結構的膨脹過程中沿杆體單元徑向並向杆體單元外部移動；所述自膨脹結構包括薄膜袋，所述薄膜袋中裝有自膨脹材料。本實用新型的自膨脹結構的結構簡單，安裝方法採用現有技術即可，安裝後通過自膨脹結構內的自膨脹材料緩慢的膨脹從而推動滑動杆壁朝向杆體外部的巖石運動，使杆體與周邊的巖體結合的更加緊密，從而增大錨杆與巖壁之間的壓力，繼而增加錨杆的錨固性，提高錨杆抗拔力。所述自膨脹材料採用現有技術中的材料即可，自膨脹材料膨脹的機理可以是化學反應膨脹或物理變化膨脹。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述杆體包括至少兩個杆體單元，在任意幾個杆體單元中設有自膨脹結構。通過增肌自膨脹結構的數量，可以進一步增加滑動杆壁與巖壁之間的接觸面積，繼而增加錨杆的錨固性，提高錨杆的抗拔力。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述滑動杆壁與固定杆壁的連接處設有與杆體單元中心軸垂直的第一滑動結構；所述滑動結構包括相互匹配的第一凸條和第一滑槽。通過設置滑動結構，不僅可以降低滑動杆壁滑動的阻力，增大滑動杆壁沿杆體徑向運動的趨勢，使自膨脹結構重複發揮其自膨脹功能，而且便於杆體中各個組件的組裝和拆卸。進一步，可以在滑動結構中添加潤滑劑，進一步降低滑動杆壁的移動阻力。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述杆體包括至少兩個杆體單元，所述相鄰的杆體單元通過連接板連接；所述連接板為內徑≤杆體單元內徑的中空柱形薄板；或所述連接板為含有多個通孔的圓形薄板，該通孔對自膨脹材料的攔截率≥95％。上述連接板可以起到支撐薄膜袋的作用，防止薄膜袋因與杆體單元內壁結合部牢固而產生墜落，進一步，當採用含有多個通孔的圓形薄板的連接板時，還可以有效防止薄膜袋中的自膨脹材料因薄膜袋破損而往下墜落。採用上述結構的錨杆可以在現場組裝成不同長度和含有不同個數的自膨脹結構的自膨脹式錨杆。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述滑動杆壁的上端和/或下端與連接板連接，在連接處設有與杆體單元中心軸垂直的第二滑動結構；所述滑動結構包括相互匹配的第二凸條和第二滑槽。通過設置滑動結構，不僅可以降低滑動杆壁滑動的阻力，增大滑動杆壁沿杆體徑向運動的趨勢，使自膨脹結構重複發揮其自膨脹功能，而且便於杆體中各個組件的組裝和拆卸。進一步，可以在滑動結構中添加潤滑劑，進一步降低滑動杆壁的移動阻力。所述固定杆壁與連接板緊固連接。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述杆體單元杆壁上設有多個相互間隔並均勻分布的滑動杆壁和固定杆壁。首先，滑動杆壁數量的增加可以進一步增加滑動杆壁與巖壁之間的接觸面積，繼而增加錨杆的錨固性，提高錨杆的抗拔力；其次，使多個滑動杆壁和固定杆壁間隔均勻分布，可以提升杆體單元的可加工性和受力均勻性，延長錨杆的使用壽命。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述滑動杆壁為瓦片型形狀，此時，滑動杆壁的結構最簡單、易於加工和組裝。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述自膨脹材料包括過氧化鈣和鐵粉；或所述自膨脹材料包括明膠和/或聚丙烯酸樹脂。過氧化鈣與砂漿中的水發生反應生成的氧氣可以將鐵粉氧化為氧化鐵、三氧化二鐵或四氧化三鐵，這些鐵氧化物的體積遠遠高於原料的體積，體積膨脹倍數約為2.79倍。當吸收砂漿中的水分後，明膠和聚丙烯酸樹脂會發生較大的體積膨脹，從而推動滑動杆壁運動。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述薄膜袋包括滲水薄膜或可被砂漿腐蝕的薄膜；所述透水薄膜含有透水孔，其材質為聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚醯胺、丙烯酸類塑料、聚碸、聚苯醚、聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯、聚乙烯醇、有機氟樹脂、丙烯酸樹脂中任意一種。當然也可以採用其他材料或結構，如可以採用可以被砂漿腐蝕從而使自膨脹材料與砂漿接觸的薄膜材料。

作為上述一種自膨脹式錨杆的進一步改進，所述薄膜袋為由薄膜圍成的中空柱形袋，該薄膜袋的外壁與杆體單元的內壁貼合。該薄膜袋的結構簡單，其與杆體單元內壁的接觸面積大而不易墜落，薄膜袋的中間的通孔還可作為砂漿的流動通道。

附圖說明

圖1為實施例1的自膨脹式錨杆膨脹前的結構示意圖。

圖2為圖1所示自膨脹式錨杆的A-A向剖視圖。

圖3為實施例1的自膨脹式錨杆膨脹後的結構示意圖。

圖4為圖3所示自膨脹式錨杆的B-B向剖視圖。

圖5為圖3所示自膨脹式錨杆的C處局部放大圖。

圖6為圖4所示自膨脹式錨杆的D處局部放大圖。

圖7為實施例2的自膨脹式錨杆膨脹前的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示的膨脹前的自膨脹式錨杆，該錨杆包括四個杆體單元1，相鄰杆體單元1通過連接板2連接，所述連接板2為內徑≤杆體單元1內徑的中空柱形薄板，在中間兩個杆體單元1的內壁附著有自膨脹結構，該自膨脹結構為由透水薄膜圍成的中空柱形薄膜袋3，薄膜袋3中填充過氧化鈣和鐵粉。從圖2所示的膨脹前的自膨脹式錨杆可以看出，杆體單元1包括滑動杆壁11和固定杆壁12，其中，滑動杆體11為瓦片形，其上下兩端分別與相鄰的連接板2連接，其左右兩端分別與相鄰的固定杆壁12連接。

使用時利用鑽頭5將該自膨脹式錨杆插入鑽孔，然後填充砂漿4，使砂漿4逐級穿過各個杆體單元1的流動通道和連接板2的中心孔21，砂漿4中的水滲入薄膜袋3從而與薄膜袋3中的過氧化鈣和鐵粉反應，從而使薄膜袋3發生膨脹，推動滑動杆壁11朝向杆體單元1的徑向運動，形成如圖3至圖6所示的結構，從圖5和圖6可以看出，滑動杆壁11與連接板2的連接處設有第一滑動結構，該第一滑動結構包括設於滑動杆壁11上的第一凸條111和設於連接板2上的第一滑槽23；在滑動杆壁11與固定杆壁12的連接處設有第二滑動結構，該第二滑動結構包括設於滑動杆壁11上的第二凸條112和設於固定杆壁12上的第二滑槽24。

實施例2

如圖7所示的另一種自膨脹式錨杆，其與實施例1的自膨脹式錨杆的主要區別在於：在下部的三個杆體單元1內均設有自膨脹結構，連接相鄰杆體單元1的連接板2為具有多個通孔22的圓形薄板，該通孔22對自膨脹材料的攔截率≥95％，防止自膨脹材料從通孔22中穿過。自膨脹材料為明膠，可吸附砂漿4中的水並膨脹。