压片扭矩螺母式预应力锚杆及其安装方法技术

本发明专利技术公开了一种压片扭矩螺母式预应力锚杆及其安装方法，预应力锚杆包括中空杆体和设置在中空杆体尾部的螺母和垫板，在所述螺母尾端压铆有压片和塑料垫圈，所述塑料垫圈紧贴在中空杆体的外螺纹表面。与现有技术相比，本发明专利技术的积极效果是：（1）本发明专利技术的压片扭矩螺母式预应力锚杆可实现搅拌或初步涨开锚头、预紧工序合二为一，简化了锚杆安装工序，提高了施工效率；（2）本发明专利技术的压片扭矩螺母式预应力锚杆在锚杆台车的配合下，可实现预应力锚杆的机械化施工；（3）本发明专利技术的扭矩螺母中的塑料垫圈在旋进过程中被杆体挤压，紧密贴合在杆体外螺纹表面，可防止锚杆安装完成后螺母松退。可防止锚杆安装完成后螺母松退。可防止锚杆安装完成后螺母松退。

【技术实现步骤摘要】
压片扭矩螺母式预应力锚杆及其安装方法


[0001]本专利技术涉及一种压片扭矩螺母式预应力锚杆及其安装方法。

技术介绍

[0002]预应力锚杆包括黏结锚固预应力锚杆和涨壳式预应力锚杆，两种锚杆在现场安装使用时都涉及到搅拌锚固剂（涨开锚固头）、施加预紧力两道工序，每道工序都涉及到一套工装。在搅拌（涨开锚固头）工序时需使用较短的六方套筒进行搅拌（涨开锚固头），在预紧工序时需使用较长的六方套筒进行预紧。因为锚杆台车在安装锚杆时无法进行工装更换，所以工装的更换不仅影响了锚杆的安装效率，还制约了锚杆的自动化安装的发展，目前，预应力锚杆一直未实现机械自动化安装。
[0003]以下对现有的两种预应力锚杆结构及人工安装工艺详细说明如下：（1）黏结锚固预应力锚杆结构及人工安装工艺黏结锚固预应力锚杆结构与安装工艺分别如图1和图2所示，其结构如图1所示，包括：球头螺母11、垫板12、中空杆体13、带孔连接套14、搅刀15、锚固剂16等，其中，所述中空杆体13外螺纹为左旋螺纹，在中空杆体13的头部设置搅刀15，在中空杆体13尾部设置球头螺母11和垫板12，为了增加杆体的长度，可以通过带孔连接套14将若干节中空杆体13进行连接，以加长锚杆长度；其安装工艺如图2所示，包括：1）人工风钻成孔；2）人工清空；3）装入锚固剂；4）插入锚杆；5）安装搅拌工装并搅拌锚固剂，待凝；6）更换为预紧工装并预紧锚杆；7）注浆。其中：搅拌：人工风钻通过搅拌工装（短六方套筒）17抵住并带动杆体、铰刀一起旋转，旋转方向为面向围岩逆时针旋转，旋转时短六方套筒与球头螺母配合、球头螺母与杆体外螺纹配合，铰刀与杆体内螺纹配合；搅刀搅拌锚固剂，等待锚固剂凝固。搅拌示意图如图3所示。
[0004]预紧：搅拌完成后取下短六方套筒搅拌工装，换上无法抵住杆体的预紧工装（长六方套筒）18。此时锚固剂已将锚杆锚固稳定，人工风钻通过长六方套筒18带动螺母旋进杆体并抵住垫板，进而给杆体一个回拉的预紧力，预紧示意图如图4所示。
[0005]搅拌工装与预紧工装的区别在于搅拌工装为短六方套筒，预紧工装为加长六方套筒。短六方套筒套入螺母后，套筒盲端抵住并带动杆体搅拌锚固剂；加长六方套筒套入螺母后，套筒盲端与杆体存在一定距离，当套筒旋紧螺母时，螺母抵住垫板，给杆体提供一种回拉的预紧力。
[0006]（2）涨壳式预应力锚杆的结构及人工安装工艺涨壳式预应力锚杆结构与人工安装工艺分别如图5、图6所示。其结构如图5所示，包括：球头螺母21、垫板22、止浆塞23、中空杆体24、涨壳锚头25、内楔26、夹片27等，其中：所述中空杆体24外螺纹为左旋螺纹，在中空杆体24的头部设置涨壳锚头25，所述涨壳锚头25包括内楔26和设置在内楔26上的夹片27，在中空杆体24尾部设依次设置球头螺母21、垫板22和止浆塞23。人工安装工艺如图6所示，包括：1）人工风钻成孔；2）人工清空；3）插入锚杆；
4）安装短六方套筒将锚头初步涨开；5）更换为长六方套筒预紧锚杆，将锚头完全涨开；6）注浆。其中锚头涨开过程实际分两步：第一步：旋转杆体，将夹片顶出至围岩，实现初步涨开，如图7所示；第二步：旋转螺母直至抵住垫板，继续转动螺母则杆体会被螺母往孔口外的方向向回拉，夹片与内楔产生相对运动，将锚头完全涨开，如图8所示。
[0007]初步涨开：人工风钻通过涨开工装（短六方套筒）28带动杆体一起旋转，杆体将夹片顶出，夹片紧贴围岩，继续转动杆体则无法转动，完成锚头初步涨开。涨壳锚头初步涨开示意图如图7所示。
[0008]预紧：待锚头初步涨开后，此时取下短六方套筒工装，换上无法抵住杆体的预紧工装（长六方套筒）29。此时杆体已被固定无法产生转动，人工风钻通过预紧工装（长六方套筒）29带动螺母旋进杆体并抵住垫板，进而给杆体一个回拉的预紧力，斜槽回拉锚头至锚头完全涨开，预紧示意图如图8所示。

技术实现思路

[0009]为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提出了一种压片扭矩螺母式预应力锚杆及其安装方法。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压片扭矩螺母式预应力锚杆，包括中空杆体和设置在中空杆体尾部的螺母和垫板，在所述螺母尾端压铆有压片和塑料垫圈，所述塑料垫圈紧贴在中空杆体的外螺纹表面。
[0011]本专利技术还提供了一种压片扭矩螺母式预应力锚杆的安装方法，包括如下步骤：步骤一、台车钻孔；步骤二、高压风清孔；步骤三、台车往锚孔中安装锚杆；步骤四、台车推进器旋转螺母，直至螺母尾部的压片抵住中空杆体尾部，此时螺母带动中空杆体旋转，锚杆杆体端部被初步固定；步骤五、台车推进器增大扭矩再次旋转螺母，直至螺母尾部的压片被中空杆体顶出，螺母继续沿中空杆体旋进，并在顶住垫板后给中空杆体一个回拉的预紧力实现预紧；预紧完成后，塑料垫圈紧密贴合在中空杆体的外螺纹表面，防止螺母回退；步骤六、锚杆台车启动注浆泵，通过推进器内孔给锚杆直接注浆。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：（1）本专利技术的压片扭矩螺母式预应力锚杆可实现搅拌或初步涨开锚头、预紧工序合二为一，简化了锚杆安装工序，提高了施工效率；（2）本专利技术的压片扭矩螺母式预应力锚杆在锚杆台车的配合下，可实现预应力锚杆的机械化施工；（3）本专利技术的扭矩螺母中的塑料垫圈在旋进过程中被杆体挤压，紧密贴合在杆体外螺纹表面，可防止锚杆安装完成后螺母松退。
附图说明
[0013]本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为黏结锚固预应力锚杆结构图；
图2为黏结锚固预应力锚杆人工安装工艺；图3为黏结锚固预应力锚杆人工搅拌示意图；图4为黏结锚固预应力锚杆人工预紧示意图；图5为涨壳式预应力锚杆结构图；图6为涨壳式预应力锚杆人工安装工艺；图7为涨壳式预应力锚杆人工涨开锚头示意图；图8为涨壳式预应力锚杆人工预紧示意图；图9为压片扭矩螺母结构示意图；图10为图9的局部放大图；图11为图9的俯视图；图12为黏结锚固预应力锚杆机械化安装工艺；图13为黏结锚固预应力锚杆搅拌示意图；图14为黏结锚固预应力锚杆预紧示意图；图15为涨壳式预应力锚杆机械化安装工艺；图16涨壳式预应力锚头初步涨开示意图；图17涨壳式预应力锚杆预紧+锚头完全涨开示意图；图18为预应力锚杆安装完成示意图；图19为塑料垫圈防松示意图。
具体实施方式
[0014]一、本专利技术的压片式扭矩螺母的结构设计及作用本专利技术针对现有的预应力锚杆在安装中存在的缺陷，设计了一种压片式扭矩螺母，可以将黏结锚固预应力锚杆与涨壳式预应力锚杆所需的两套工装简化为一套工装，简化锚杆安装过程。
[0015]本专利技术的压片式扭矩螺母尾端采用压铆工艺，将压片与塑料垫圈铆入螺母尾端，其结构如图9至图11所示，包括：球面1、波型螺纹2、压片3、塑料垫圈4、螺母5等，其中：所述螺母5头部为球面1，螺母5内腔为波型螺纹2。所述压片5的作用是给杆体提供一定的扭矩，带动杆体一起旋转；当杆体前端被锚固之后，杆体无法继续旋转，此时螺母5继续转动，杆体尾部会将压片3顶出，则螺母5会旋进杆体直至顶住垫板，后方可施加预紧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：包括中空杆体和设置在中空杆体尾部的螺母和垫板，在所述螺母尾端压铆有压片和塑料垫圈，所述塑料垫圈紧贴在中空杆体的外螺纹表面。2.根据权利要求1所述的压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：在所述中空杆体的头部设置搅刀。3.根据权利要求2所述的压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：所述中空杆体至少为两节，通过带孔连接套将两节中空杆体进行连接。4.根据权利要求1所述的压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：在所述中空杆体的垫板前方设置止浆塞，在所述中空杆体的头部设置涨壳锚头。5.根据权利要求4所述的压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：所述涨壳锚头包括内楔和设置在内楔上的夹片。6.根据权利要求1所述的压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：所述螺母的头部为球面。7.根据权利要求1所述的压片扭矩螺母式预应力锚杆，其特征在于：所述螺母的内腔为波型螺纹。8.一种压片扭矩螺母式预应力锚杆的安装方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、台车钻孔；步骤二、高压风清孔；步骤三、台车往锚孔中安装锚杆；步骤四、台车推进器旋转螺母，直至螺母尾部的压片抵住中空杆体尾部，此时螺母带动中空杆体旋转，锚杆杆体端部被初步固定；步骤五、台车推进器增...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令喜，宋川，蒙明亮，张伟志，庾正伟，朱永豪，
申请(专利权)人：中铁隆昌铁路器材有限公司，
类型：发明
国别省市：