一种潜孔冲击扩底内锚头及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑工程锚杆基础抗浮、边坡与隧道等工程锚杆支护的技术领域，尤其涉及一种潜孔冲击扩底内锚头及其使用方法，具体适用于较长锚杆的自扩底，提高能量传递效率，增强扩孔效果，且对环境要求较低。
【背景技术】
[0002]锚杆由杆体、锚固段、自由段和锚头组成。为了增加岩石锚杆的锚固段和岩体的锚固效果，通过在岩石的直孔底扩孔，利用锚杆底部扩大头与扩孔进行机械咬合生成的扩底内锚头，来增加锚固段的锚固力，提高锚杆的性价比和可靠性。现有的内锚头扩底方式有两种:一种是先用模具刀片扩底钻头在岩体的直孔底扩孔，然后安装底部可以扩大的锚杆形成扩底内锚头，称为模扩底；另一种是将锚杆杆体插入直孔底，直接通过冲击加压使杆体底部的刀头嵌入孔壁内形成扩底内锚头，称为自扩底。
[0003]模扩底是通过扩底钻头模具刀片的张开、旋转、磨削，在岩石孔壁上形成扩孔，扩孔孔径容易保证，但旋转磨削扩孔的模具刀头要求孔壁光滑，同时，磨削扩孔的功效较低。
[0004]自扩底是直接对安装的锚杆杆体进行冲击加压，使得杆体底部的刀头被导向孔壁，刀头击碎孔壁岩石嵌入孔壁内形成扩底锚固，扩孔功效较高，但是，当自扩底锚杆锚入岩体较深、杆体较长时，杆体质量大，受惯性影响，且能量的传递路径长，冲击杆体外端的能量不易传递到底端的刀头，易导致扩孔功效下降。
[0005]中国专利，申请公布号为CN102192224A，申请公布日为2011年9月21日的实用新型专利公开了一种锚栓和与之配合的锚固方法，该方法是在预备置放锚栓处钻一直孔，再使用模扩底钻头在直孔底部扩孔后清孔；使用工具将匹配底孔的锥形头和套筒敲入底孔，并使套筒沿着锥形头涨开，形成类似于模扩底锚栓效果，预留出一段螺杆；继续的向孔内灌入化学胶粘剂后，插入锚栓的锚杆部分；将锚固端部的内螺纹孔与预留的螺杆连接，等待胶体固化，即可承载。虽然该设计采用了一种匹配底孔的锥形头和套筒作为内锚头，但其本质上仍旧是一种模扩底的扩底方式，不仅磨削扩孔的功效较低，而且易受扩底环境的限制，应用范围较窄。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术中存在的磨削扩孔的功效较低、应用范围较窄的缺陷与问题，提供一种磨削扩孔的功效较高、应用范围较广的潜孔冲击扩底内锚头及其使用方法。
[0007]为实现以上目的，本发明的技术解决方案是:一种潜孔冲击扩底内锚头，包括底座与刀头，所述底座的数量为一个，刀头的数量至少为两个；
所述内锚头还包括连接帽，且连接帽、刀头、底座由上至下依次布置；所述底座包括底座头部与底座尾部，所述底座头部是上窄下宽的锥台结构，底座头部的侧面是圆锥面或菱形锥面，所述底座尾部包括上尾部与下尾部，底座头部的底面经上尾部后与下尾部相连接，底座头部、上尾部的内部开设有同一个柱型的窝孔，该窝孔的顶面与底座头部的顶面相平齐，窝孔的内壁套丝以连接锚杆杆体，上尾部窄于底座头部底面、下尾部，上尾部与底座头部、下尾部之间形成有环向槽；
所述连接帽包括连接杆与压盘，该连接杆的底端与压盘顶部的中心部位垂直连接，压盘的底部为上宽下窄的锥台结构，压盘底部的侧面为圆锥面；
所述刀头包括内刀块与外角块，所述内刀块为柱型的四面体结构，包括依次连接为一体的内平面、盘滑面、外平面、座滑面，所述内平面、外平面相互平行，内平面与盘滑面、座滑面之间的夹角均为钝角，外平面与盘滑面、座滑面之间的夹角均为锐角，盘滑面高于座滑面设置，盘滑面与压盘底部的侧面滑动配合，座滑面与底座头部的侧面滑动配合，外平面上近座滑面的部位连接有外凸的外角块。
[0008]所述底座头部的侧面上设置有多个竖立的槽块，相邻的槽块之间形成有一个与刀头相对应的滑槽，滑槽与刀头的数量一致，滑槽与嵌入其内的刀头滑动配合，滑槽的底面与该滑槽所对应的刀头的座滑面滑动配合。
[0009]所述刀头、滑槽的数量均为2-18个，所述滑槽的底面的坡度为1:1 - 10:1。
[0010]所述外角块上近外平面、座滑面交接处的部位开设有一个内凹的切槽，该切槽与外角块形成有一个竖锐角与一个横锐角，竖锐角近外平面、座滑面的交接处设置，横锐角、外平面之间的距离为外角块、外平面之间的最大距离。
[0011]所述连接杆、压盘内中心轴的部位贯穿开设有同一个通气腔，该通气腔的顶端与连接杆的顶端相平齐，通气腔的底端与导气管的顶端相通，该导气管的尾端下延至窝孔内，导气管的尾端高于窝孔的底部，导气管的尾端外套有环向密封圈以与窝孔的内壁密封配合，窝孔底部的侧壁上沿窝孔的径向开设有多个均匀布置的水平排气孔。
[0012]所述水平排气孔的数量为2 - 8个，所述导气管为金属管或硬塑料管。
[0013]—种上述潜孔冲击扩底内锚头的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤: 组装内锚头:先将刀头的座滑面与底座头部的侧面进行临时连接，再将刀头的盘滑面与压盘底部的侧面进行临时连接，以将连接帽、刀头、底座组装为一体结构，从而完成内锚头的组装；所述临时连接是指胶粘剂粘接、胶带缠连、铅丝捆绑中的任意一种或两种或三种；
使用内锚头:先在岩石或混凝土中钻出直孔，再将钻杆上的潜孔钻风压冲击器与连接杆的顶端进行连接，以将所述内锚头安装在潜孔钻风压冲击器的前端，然后将钻杆、潜孔钻风压冲击器、内锚头一并放入直孔内，放入时，内锚头位于潜孔钻风压冲击器的下方，当内锚头中的下尾部与直孔底部相接触时，停止放入并开启潜孔钻风压冲击器，启动的潜孔钻风压冲击器依次经连接杆、压盘、盘滑面对刀头进行冲击，在冲击力的作用下，所述临时连接被破坏，压盘向下移动，盘滑面沿压盘底部的侧面向外移动，座滑面沿底座头部的侧面向下移动，外角块被挤向直孔的孔壁以对其进行开凿，凿出的碎宵落入环向槽内，随着开凿的不断进行，刀头逐渐嵌入直孔的孔壁内并形成机械咬合以生成扩底锚固，当扩底锚固生成后，先抽出钻杆、潜孔钻风压冲击器、连接帽，再将底端带螺纹的锚杆杆体插入窝孔内并旋转以进行螺纹连接，然后在直孔内注浆以生成扩底锚杆，此时，所述潜孔冲击扩底内锚头的使用方法结束。
[0014]所述扩底锚固生成是指:通过钻杆的进入行程来判定扩底锚固是否生成。
[0015]所述连接杆、压盘的中心轴的部位贯穿开设有同一个通气腔，该通气腔的顶端与连接杆的顶端相平齐，通气腔的底端与导气管的顶端相通，该导气管的尾端下延至窝孔内，导气管的尾端高于窝孔的底部，导气管尾端外套有环向密封圈以与窝孔的内壁密封配合，窝孔底部的侧壁上沿窝孔的径向开设有多个均匀布置的水平排气孔；
所述使用内锚头中:当潜孔钻风压冲击器与连接杆的顶端进行连接时，通气腔的顶端与潜孔钻风压冲击器的排气孔相通，随后，随着开凿的不断进行，潜孔钻风压冲击器排出的高压空气依次经通气腔、导气管、窝孔、水平排气孔吹向环向槽内，以将刀头凿出的碎肩即时吹走。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
1、本发明一种潜孔冲击扩底内锚头及其使用方法中，包括由上至下依次布置的连接帽、刀头、底座，连接帽上压盘底部的侧面与刀头顶部的盘滑面滑动配合，刀头底部的座滑面与底座上底座头部的侧面滑动配合，使用时，潜孔钻风压冲击器与连接帽上的连接杆相连接，冲击器直接冲击内锚头，使刀头嵌入直孔壁内形成扩底锚固，缩短了能量传递给刀头的路径，提高了能量利用率，克服了现有自扩底技术中自扩底锚杆杆体过长所带来的惯性大所造成的能量传递效率低的缺陷，提高了扩孔功效，特别适用于较长的扩底锚杆。同时，本发明属于自扩底，对直孔孔壁质量要求较低，比模扩底的应用范围较广。此外，本发明的钻孔、扩底均由潜孔钻机完成，不用更换设备，施工方便，能提高工作效率。因此，本发明不仅能量传递效率较高、扩孔效果较好，而且对环境要求较低、应用范围较广。
[0017]2、本发明一种潜孔冲击扩底内锚头及其使用方法中，连接帽、刀头、底座由上至下依次布置，其中，连接帽外连冲击器以提供动力，刀头提供凿壁工具，底座一方面负责与刀头相配合以便于开凿，另一方面则负责提供环向槽以盛装凿下的碎宵，以