專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于巖土工程錨固技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，適用于地下工程、礦山巷道、基坑及邊坡工程等方面的地層結(jié)構(gòu)支護(hù)。
背景技術(shù)：
在巖土工程涉及的地下工程、礦山巷道、基坑與邊坡工程過(guò)程中，為防止地層變形坍塌或失穩(wěn)而危及安全，對(duì)地層進(jìn)行加固的一種主要的支護(hù)技術(shù)是采用錨桿。通過(guò)設(shè)置在地層中的錨桿所具有高強(qiáng)度抗拉能力及通過(guò)錨桿與錨桿周?chē)淖{體與地層之間密實(shí)結(jié)合等方式將地層加固起來(lái)，以提高地層的整體性，起著抗剪，抗拉，抗壓等多種力學(xué)作用，以控制地層變形，使之達(dá)到穩(wěn)定安全狀態(tài)。根據(jù)地層環(huán)境和對(duì)錨桿耐久性要求，錨桿可分為臨時(shí)支護(hù)錨桿和永久支護(hù)錨桿； 臨時(shí)支護(hù)錨桿使用壽命要求保證施工期的支護(hù)安全，一般為M-36個(gè)月內(nèi)；永久支護(hù)錨桿使用壽命要求保證工程項(xiàng)目投產(chǎn)后營(yíng)運(yùn)期的安全，一般要求在幾十年，現(xiàn)在歐美國(guó)家對(duì)于永久支護(hù)型錨桿的使用壽命均為100-120年。因此錨桿在地層中的防腐問(wèn)題是很重要的。 根據(jù)目前技術(shù)研究成果，鋼錨桿在地層中的腐蝕有化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、高應(yīng)力腐蝕和散亂電流腐蝕4種，以電化學(xué)腐蝕和散亂電流腐蝕為主。這主要由地層中土的酸堿度和導(dǎo)電性等腐蝕介質(zhì)通過(guò)地下水和空氣與錨桿的接觸引起。目前國(guó)內(nèi)錨桿防腐技術(shù)主要分為隔離和絕緣兩個(gè)方面。其方法有注漿固結(jié)保護(hù)、錨桿鍍鋅層保護(hù)、錨桿環(huán)氧樹(shù)脂涂層、套管包裹等。采用上述一種方法時(shí)為單重防腐，采用兩種為雙重防腐，三種及以上為多重防腐。“注漿固結(jié)”為目前普遍被采用的單重防腐方式。另外，目前國(guó)內(nèi)還有采用“注漿固結(jié)+鍍鋅涂層”，“注漿固結(jié)+環(huán)氧涂層”，“注漿固結(jié)+套管”等雙重防腐方式。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范顯示，目前所出現(xiàn)的單重防腐和雙重防腐方式難以滿足永久支護(hù)錨桿，100年以上使用壽命的要求。在如何解決永久支護(hù)錨桿防腐方面，中國(guó)專(zhuān)禾Ij (CN1712670A申請(qǐng)?zhí)?200510050697. 4)提出了一種改進(jìn)方案。該方案中，錨桿采用“雙重注漿固結(jié)+防腐套管” 等方式進(jìn)行防腐，在防腐效果方面有了顯著提高，屬于多重防腐的一種。但該方案也存在以下缺點(diǎn)⑴錨桿施工工藝相對(duì)復(fù)雜，施工效率低下，⑵雙重注漿固結(jié)保護(hù)，在注漿不充分飽滿的區(qū)域，錨桿腐蝕加快，所以錨桿防腐可靠性較差?，F(xiàn)有技術(shù)中涉及的大部分粗鋼筋錨桿，僅適合于臨時(shí)支護(hù)，或?qū)儆趩沃胤栏^桿， 如⑴粗鋼筋砂漿錨桿漿體飽滿度難以保證，且因插入鋼筋時(shí)存在偏離現(xiàn)象，鋼筋保護(hù)層厚度不易均勻，錨固力不大，故鋼筋銹蝕而破壞；同時(shí)因不能實(shí)施預(yù)應(yīng)力，注漿體隨鋼筋變形而開(kāi)裂，使水汽直接侵入鋼筋，影響使用壽命；不適用于破碎地層；因錨桿支護(hù)力是在砂漿緩慢結(jié)硬后形成的，故不適用于需迅速形成支護(hù)力的場(chǎng)合。難以用于永久支護(hù)。⑵早強(qiáng)水泥卷錨桿和樹(shù)脂藥卷錨固全粘結(jié)實(shí)心錨桿雖是對(duì)普通砂漿實(shí)心錨桿進(jìn)行了改進(jìn)，可適用地層范圍擴(kuò)大，并能迅速形成支護(hù)力，但錨固漿體飽滿度及鋼筋保護(hù)層厚度因構(gòu)造方面問(wèn)題依然難以保證，影響錨桿體的可靠性。也難以用于永久支護(hù)。⑶水脹式錨桿和管縫式錨桿利用錨桿體與孔壁面摩擦形成支護(hù)力。屬于非注漿錨桿，一般僅適用于臨時(shí)支護(hù)和良好巖層中。⑷漲殼式錨桿利用錨固頭的漲殼力形成點(diǎn)錨固，為非粘結(jié)型錨固產(chǎn)生的錨力。由于漲殼力通過(guò)漲殼與孔壁摩擦形成，故僅適用于較好的巖層中。ω中空自鉆式錨桿如中國(guó)專(zhuān)利(ZL95202848. 4)所示技術(shù)方案，通過(guò)中空桿體做鉆桿加鉆頭實(shí)現(xiàn)鉆桿和錨桿合一，鉆進(jìn)后再注漿。該技術(shù)方案?jìng)?cè)重于極軟弱與破碎巖層的注漿支護(hù)，但其缺點(diǎn)是注漿體錨固時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因工藝原因不能迅速形成錨固力，故不適用需快速支護(hù)的地層。綜上所述，上述錨桿類(lèi)型均存在各自的缺點(diǎn)，且僅適用于某種場(chǎng)合。不論錨桿的支護(hù)理論如何，從支護(hù)特性對(duì)錨桿提出的理想要求為⑴安裝錨桿后能迅速形成支護(hù)錨固力， 控制巖體變形；⑵能通過(guò)可靠的注漿使錨桿具永久支護(hù)力和耐久性(錨桿壽命100年);⑶能通過(guò)預(yù)應(yīng)力使錨桿注漿體處于零應(yīng)力或注漿體不出現(xiàn)開(kāi)裂保證錨桿在長(zhǎng)期工作下不銹蝕； ⑷施工工藝簡(jiǎn)單。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，該錨桿安裝后能迅速形成支護(hù)錨固力，可施加預(yù)應(yīng)力，施工工藝簡(jiǎn)單，既可用作臨時(shí)支護(hù)，又可用作永久支護(hù)。本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，包括緊固螺母、半球、球面支撐墊板、對(duì)扣式對(duì)中器、中空錨桿體、排氣導(dǎo)管、錨固頭塑料套圈和漲殼式錨固頭；所述的漲殼式錨固頭由漲殼內(nèi)楔和漲殼外夾片組成，所述的漲殼外夾片為兩瓣式，所述的漲殼內(nèi)楔為中空結(jié)構(gòu)且內(nèi)設(shè)螺紋并通過(guò)螺紋與中空錨桿體連接；所述的中空錨桿體為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)且外部設(shè)有與漲殼內(nèi)楔所設(shè)螺紋相匹配的外螺紋， 所述的對(duì)扣式對(duì)中器為對(duì)扣式結(jié)構(gòu)安裝于中空錨桿體外表面，所述的球面支撐墊板呈草帽狀結(jié)構(gòu)且中心部位設(shè)有用于貫穿中空錨桿體的圓孔并預(yù)留有用于安裝排氣導(dǎo)管的排氣孔， 所述半球中心也預(yù)留有用于貫穿中空錨桿體的圓孔，所述的緊固螺母通過(guò)螺紋連接于中空錨桿體另一端，所述的排氣導(dǎo)管安裝于球面支撐墊板預(yù)留的排氣孔上。作為一種優(yōu)選，所述的中空錨桿體表面具有至少三層結(jié)合防腐保護(hù)層，其中底層為熱浸鍍鋅層，中層為磷化涂層，面層為熱固性粉末涂層。作為一種優(yōu)選，所述的漲殼式錨固頭為鋼制錨固頭或者塑料錨固頭。作為一種優(yōu)選，所述的漲殼內(nèi)楔所設(shè)螺紋為標(biāo)準(zhǔn)德制螺紋，所述的中空錨桿體外部所設(shè)螺紋為與漲殼內(nèi)楔所設(shè)螺紋相匹配的局部標(biāo)準(zhǔn)德制螺紋或標(biāo)準(zhǔn)德制全螺紋。本實(shí)用新型錨桿金屬基材表面采用三層防腐層結(jié)合保護(hù)，依次為熱浸鍍鋅層，鋅錳系磷化涂層，熱固性粉末涂層。既增強(qiáng)了錨桿的防腐效果，又創(chuàng)造性的解決了熱浸鍍鋅與熱固性粉末涂層之間結(jié)合力差的問(wèn)題。極大的增強(qiáng)了錨桿的耐久性，簡(jiǎn)化了施工工藝，為永久支護(hù)錨桿提供了一種新型的優(yōu)異的防腐模式。熱固性粉末涂層可以是環(huán)氧粉末涂層、聚酯粉末涂層或者聚氨酯粉末涂層等。本實(shí)用新型所使用錨固頭為漲殼式錨固頭，由漲殼內(nèi)楔和漲殼外夾片組成。漲殼外夾片為兩瓣漲殼夾片連接而成。漲殼內(nèi)楔為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為標(biāo)準(zhǔn)德制螺紋，與錨桿體連接；漲殼內(nèi)楔外部呈多斜面結(jié)構(gòu)，在錨桿安裝使用時(shí)與漲殼外夾片配合滑動(dòng)。漲殼外夾片外表面呈現(xiàn)倒鋸齒環(huán)向結(jié)構(gòu)。在錨桿錨固過(guò)程中，通過(guò)漲殼內(nèi)楔滑動(dòng)，漲殼向外漲開(kāi)與巖壁充分接觸，迅速形成錨固力。本實(shí)用新型錨桿體為中空鋼管，外表面兩端及中間局部為標(biāo)準(zhǔn)德制外螺紋結(jié)構(gòu)， 其余為非螺紋結(jié)構(gòu)。錨固頭以螺紋連接方式連接在錨桿體一端，另一端則依次安裝有球面支撐墊板，半球，緊固螺母。球面支撐墊板上留有一小排氣口，安裝塑料排氣導(dǎo)管，用于注漿時(shí)氣體的排出。錨桿體桿身部分外螺紋處安裝有對(duì)扣式對(duì)中器，保證錨桿安裝的對(duì)中效果。本實(shí)用新型以中空錨桿體作為注漿管，錨桿安裝完成后，注漿體經(jīng)中空錨桿體進(jìn)入，將所有空腔或通道充滿注漿體，氣體經(jīng)球面支撐墊板上排氣導(dǎo)管排出。整個(gè)安裝及注漿過(guò)程，施工工藝簡(jiǎn)單，注漿飽滿。本實(shí)用新型采用球面支撐墊板和半球配合，調(diào)整球面支撐墊板角度，使之能夠與巖面緊貼，保證錨桿安裝及注漿效果。本實(shí)用新型在安裝完成后可對(duì)錨桿體施加預(yù)應(yīng)力，保證注漿結(jié)構(gòu)處于零應(yīng)力狀態(tài)，防止注漿體破裂，從而增強(qiáng)錨桿的防腐能力。本實(shí)用新型提供的多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿具有以下功能和效果⑴本實(shí)用新型通過(guò)熱固性粉末涂層、鋅錳磷化涂層和熱浸鍍鋅層的結(jié)合運(yùn)用，極大增強(qiáng)錨桿耐腐蝕性能，使錨桿具有了永久支護(hù)力，提高了錨桿永久支護(hù)的可靠性，使錨桿使用壽命大于100年成為可能。⑵本實(shí)用新型能通過(guò)漲殼和巖壁形成漲壓力，安裝錨桿后可以迅速形成支護(hù)力，控制巖體變形。⑶錨桿安裝完成后能施加預(yù)應(yīng)力，使錨桿注漿固結(jié)體處于零應(yīng)力狀態(tài)，從而保證固結(jié)體不出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，保護(hù)錨桿體在長(zhǎng)期工作下不受地層介質(zhì)的侵蝕，提高錨桿的使用壽命。⑷熱固性粉末涂層+鋅錳磷化+熱浸鍍鋅三層防腐層結(jié)合保護(hù)以及錨桿體中空注漿技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了錨桿結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了施工工藝。同時(shí)，錨桿能 360°C任意方向安裝及注漿，降低了施工難度，提高了施工效率。ω可適用于絕大多數(shù)石質(zhì)圍巖條件以及惡劣施工環(huán)境。

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中I處放大示意圖—— 中空錨桿體5防腐層分布示意圖，圖中11為熱浸鍍鋅層，9為鋅錳系磷化涂層，10為環(huán)氧粉末涂層。圖3為圖1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中漲殼式錨固頭8的漲殼外夾片12示意圖；圖4為圖1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中漲殼式錨固頭8的漲殼內(nèi)楔13示意圖。圖5為圖1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中對(duì)扣式對(duì)中器4的主視圖；圖6為圖 1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中對(duì)扣式對(duì)中器4的俯視圖。圖7為圖1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中球面支撐墊板3的主視圖；圖8為圖 1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中球面支撐墊板3的俯視圖；圖9為圖7中的A-A視圖。圖10為圖1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施方式安裝完成效果示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-9所示，它包括緊固螺母1、半球2、球面支撐墊板3、對(duì)扣式對(duì)中器4、中空錨桿體5、排氣導(dǎo)管6、錨固頭塑料套圈7、漲殼式錨固頭8;其中，中空錨桿體5為內(nèi)部中空， 外表面局部螺紋結(jié)構(gòu)，中空錨桿體5同時(shí)具有注漿管功能；對(duì)扣式對(duì)中器4安裝于中空錨桿體5表面螺紋結(jié)構(gòu)處，用于錨桿安裝的定位；半球2既用于與球面支撐墊板3配合，使之能與巖壁完全貼合，同時(shí)具備止?jié){塞功能；球面支撐墊板3上預(yù)留有一個(gè)錨桿連接孔和一個(gè)排氣孔14，錨桿連接孔用于與中空錨桿體5的連接，排氣孔14則用于安裝排氣導(dǎo)管6 ；緊固螺母1，半球2，球面支撐墊板3依次通過(guò)螺紋連接的方式連接于錨桿的一端；錨桿體另一段則與錨固頭通過(guò)螺紋連接方式連通。中空錨桿體5表面防腐結(jié)構(gòu)分別由熱浸鍍鋅層11，鋅錳系磷化涂層9，環(huán)氧粉末涂層10組成；安裝過(guò)程中，中空錨桿體5帶動(dòng)漲殼內(nèi)楔13運(yùn)動(dòng)，漲殼外夾片12漲開(kāi)，與錨桿孔壁緊密接觸，促使錨桿迅速形成支護(hù)錨固力；然后通過(guò)兼作注漿管的中空錨桿體5，根據(jù)需要和可能以360度任意方向注漿；球面支撐墊板3與半球2為球面接觸，在錨桿軸線與巖面非垂直安裝情況下，通過(guò)調(diào)整，使球面支撐墊板3能與巖面緊密貼合。具體安裝過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明如下，參見(jiàn)圖10。⑴首先根據(jù)錨桿的尺寸在巖壁上鉆孔15并清掃鉆孔15。⑵現(xiàn)場(chǎng)將漲殼式錨固頭8和對(duì)扣式對(duì)中器4與中空錨桿體5連接好，并以漲殼式錨固頭8在前的方式插入鉆孔15內(nèi)，錨固頭塑料套圈7因?yàn)槌叽绫茹@孔15稍大，在錨桿插入前自然脫落；然后使用沖擊扳手等工具將錨桿送到預(yù)定位置，漲殼式錨固頭8頂緊漲開(kāi)固定。⑶在中空錨桿體5相對(duì)漲殼式錨固頭8的另一端依次安裝上球面支撐墊板3，半球 2和緊固螺母1，并用扳手?jǐn)Q緊同時(shí)保證球面支撐墊板3與巖面16緊密貼合。⑷如需對(duì)錨桿進(jìn)行預(yù)應(yīng)力時(shí)，可直接使用扭力扳手對(duì)中空錨桿體5進(jìn)行張拉預(yù)應(yīng)力，直到達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力要求，用緊固螺母鎖緊預(yù)應(yīng)力載荷。( 完成上述步驟后，用注漿泵將漿液通過(guò)中空錨桿體5的一端注入，漿液通過(guò)中空錨桿體5到達(dá)鉆孔15底部，然后逐漸充滿整個(gè)鉆孔15及巖壁縫隙，在這過(guò)程中，氣體從球面支撐墊板3上的排氣孔14排出。當(dāng)漿液從排氣孔溢出，說(shuō)明注漿完成，注漿泵停止工作，注漿結(jié)束。錨桿安裝完成。
權(quán)利要求1.一種多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，其特征在于包括緊固螺母(1)、半球 (2)、球面支撐墊板(3)、對(duì)扣式對(duì)中器(4)、中空錨桿體(5)、排氣導(dǎo)管(6)、錨固頭塑料套圈 (7)和漲殼式錨固頭(8)；所述的漲殼式錨固頭(8)由漲殼內(nèi)楔(13)和漲殼外夾片(12)組成，所述的漲殼外夾片(12)為兩瓣式，所述的漲殼內(nèi)楔(13)為中空結(jié)構(gòu)且內(nèi)設(shè)螺紋并通過(guò)螺紋與中空錨桿體(5)連接；所述的中空錨桿體(5)為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)且外部設(shè)有與漲殼內(nèi)楔(13)所設(shè)螺紋相匹配的外螺紋，所述的對(duì)扣式對(duì)中器(4)為對(duì)扣式結(jié)構(gòu)安裝于中空錨桿體(5)外表面，所述的球面支撐墊板(3)呈草帽狀結(jié)構(gòu)且中心部位設(shè)有用于貫穿中空錨桿體(5)的圓孔并預(yù)留有用于安裝排氣導(dǎo)管(6)的排氣孔(14)，所述半球(2)中心也預(yù)留有用于貫穿中空錨桿體(5)的圓孔，所述的緊固螺母(1)通過(guò)螺紋連接于中空錨桿體(5)另一端，所述的排氣導(dǎo)管(6)安裝于球面支撐墊板(3)預(yù)留的排氣孔(14)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，其特征在于所述的中空錨桿體(5)表面具有至少三層結(jié)合防腐保護(hù)層，其中底層為熱浸鍍鋅層，中層為磷化涂層，面層為熱固性粉末涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，其特征在于所述的漲殼式錨固頭(8)為鋼制錨固頭或者塑料錨固頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，其特征在于所述的漲殼內(nèi)楔(13)所設(shè)螺紋為標(biāo)準(zhǔn)德制螺紋，所述的中空錨桿體(5)外部所設(shè)螺紋為與漲殼內(nèi)楔(13)所設(shè)螺紋相匹配的局部標(biāo)準(zhǔn)德制螺紋或標(biāo)準(zhǔn)德制全螺紋。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種多重防腐型漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，包括緊固螺母、半球、球面支撐墊板、對(duì)扣式對(duì)中器、中空錨桿體、排氣導(dǎo)管、錨固頭塑料套圈和漲殼式錨固頭；漲殼式錨固頭由漲殼內(nèi)楔和漲殼外夾片組成，漲殼外夾片為兩瓣式，中空錨桿體表面具有至少三層結(jié)合防腐保護(hù)層兼作注漿管。錨固過(guò)程中，中空錨桿體帶動(dòng)漲殼內(nèi)楔滑動(dòng)，漲殼外夾片向外漲開(kāi)與巖壁充分接觸，迅速形成錨固力。本實(shí)用新型耐腐蝕性能強(qiáng)，具有永久支護(hù)力，使用壽命大于100年；安裝后可以迅速形成支護(hù)力，控制巖體變形；安裝完成后能施加預(yù)應(yīng)力，使錨桿注漿固結(jié)體處于零應(yīng)力狀態(tài)；能360℃任意方向安裝及注漿，降低了施工難度，提高了施工效率；可適用于絕大多數(shù)石質(zhì)圍巖條件以及惡劣施工環(huán)境。
文檔編號(hào)E21D21/00GK202117696SQ20112023906
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者埃文·安德魯·卡爾森 申請(qǐng)人:浙江普泰克金屬制品有限公司