一种成栓工具及用成栓工具制备的多横栓土锚的制作方法

本发明涉及土层锚索锚固领域，具体涉及一种成栓工具及用成栓工具制备的多横栓土锚

背景技术：

土锚在基坑围护及边坡治理等工程中有广泛应用。现有技术中，土层锚索施工一般先钻孔再放入钢绞线或螺纹钢，然后灌注水泥浆，待水泥浆固化后张拉钢绞线或螺纹钢。为获得较大锚固力，通常选择加大锚固直径或增加锚固长度，但增加锚固直径使得水泥浆用量激剧增大从而导致成本上升，同时锚固段的长度增加则受到限制。

现有灌注水泥浆土锚工作时，外表面受到摩阻力及粘结力作用，抗拔力较小，为此产生了扩大头土锚，扩大头土锚的迎土面受到被动土压力作用，迎土面积越大锚固力也越大；但由于扩大头腔体成形工艺复杂，且实际应用中会消耗大量水泥浆，故其经济性差，也不适于广泛应用。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

本发明采用结构简单易于实现的成栓工具在土锚表面形成多个栓体，目的在于利用多横栓迎土面受被动土压力作用这一特点，加之多横栓累计迎土面面积更大，从而获得较高锚固力，并且栓的增加水泥浆增量较少，经济适用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种成栓工具，包括：

(1)空心圆柱体金属管，作为所述成栓工具的外部支撑，成栓工具零件除发动机、减速器外皆在管内。

(2)发动机，设于所述成栓工具的最右侧，对所述成栓工具起到提供动力的作用；

(3)减速器，设于所述成栓工具的发动机的左侧，与发动机相连，对所述成栓工具起到了改变转速的作用；

(4)转轴，设于所述成栓工具的内部，对所述成栓工具起到传送动力的作用；

(5)伞齿轮，设于所述成栓工具的内部，套于转轴上，对所述成栓工具起到传动相交两轴的旋转运动的作用；

(6)链轮，设于所述成栓工具的内部，套于转轴上，与链条相连，对所述成栓工具起到传送动力的作用；

(7)支撑座，设于所述成栓工具的内部，固定于转轴两端，起到固定转轴的作用；

(8)上升行程限位开关，设于所述成栓工具的内部，起到控制成栓工具上升行程限位的作用；

(9)下降行程限位开关，设于所述成栓工具的内部，起到控制成栓工具下降行程限位的作用；

(10)带有圆形螺母的螺杆，设于所述成栓工具的内部，由链轮带动起旋转，对所述成栓工具的成栓部分起到使其升降的作用。

(11)带有内螺纹的金属块体，设于所述成栓工具的内部，套于螺杆上，对所述成栓工具起到成栓的作用。

(12)固定板，位于螺杆底部，起到固定螺杆的作用。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，空心圆柱体金属管的最右侧有圆柱形薄盖，其圆心有一小孔。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，电动机与减速机相连为一体，固定于空心圆柱体金属管最右端，。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，所述减速机左侧有一转轴与其相连，转轴穿过所述圆柱形薄盖圆心的小空，小孔直径略大于转轴直径。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，所述转轴上套一伞齿轮。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，在所述空心圆柱体金属管顶端与底端，各固定一个支撑座。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，一个转轴固定于所述两个支撑座中。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，一伞齿轮套于所述转轴上部。并与所述套于减速机上的伞齿轮成90°相连接。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，一链轮套于所述转轴下部。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，两个链轮套于螺栓上，链轮下部有圆形螺母套于螺栓最下端。所述螺母固定于固定板中，所述固定板中间上部有个直径略大于螺杆直径的圆柱形孔，下部有个直径略大于圆螺母直径的圆柱形孔。所述固定板下端为圆弧面，与所述圆柱形空心金属管贴合。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，套于所述螺母上的链轮通过链条与套于所述转轴上的链轮相连。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，一带有内螺纹的金属块体套于所述螺杆上。所述带有内螺纹金属块上部为尖头，且右侧有一薄板；所述带有内螺纹的金属块体上部无圆柱形空心金属管壁。所述金属块体可随着所述螺杆的转动而上下移动。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，在所述带有内螺纹的金属块体两端分别有圆柱形金属薄板，且左边薄板下部有一小孔，其作用是让链条穿过；右边薄板下部有两个小孔，其作用是让所述链条穿过和所述下降行程限位开关穿过；上部有一个小孔，所述在内螺纹金属块体上部右侧的薄板，在所述内螺纹金属块体上升的过程中始终堵住小孔。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，在所述右边圆柱形金属薄板的右侧，上升行程限位开关设于顶部金属管壁上，下降行程限位开关设于底部金属管壁上；且所述上升行程限位开关伸于所述上部小孔内，由于所述小孔另一侧有所述金属薄板挡住，所以所述上升行程限位开关始终处于被按住状态。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，在所述带有内螺纹的金属块体右下角有一缺口，在所述带有内螺纹的金属块体上升到指定位置时，由于所述带有内螺纹的金属块体右下角的缺口，所述上升行程限位开关将弹出来，发出信号，电动机反转，所述带有内螺纹的金属块体将下降；当所述带有内螺纹的金属块体下降到指定位置，其右下角缺口会出发下降行程限位开关，电动机停止转动。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，在所述带有圆柱形金属薄板左侧，顶部和底部各有一个支撑座，一转轴固定于所述支撑座。所述转轴上部与下部各有一个链轮，所述下部链轮通过链条与右侧所述套于螺杆上的另一个链轮相连。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，所述套于转轴上部的链轮通过链条与左侧套于螺杆上的链轮相连；所述螺杆上部有一圆形螺母，所述螺母固定于上部的固定板中；所述固定板中间下部有个直径略大于螺杆直径的圆柱形孔，上部有个直径略大于圆螺母直径的圆柱形孔；所述固定板上端为圆弧面，与所述圆柱形空心金属管贴合。

在如上所述的一种成栓工具，优选地，一带有内螺纹金属块体套于所述螺母上；所述带有内螺纹的金属块体下部为尖头；所述带有内螺纹的金属块体下部无圆柱形空心金属管壁；所述金属块体可随着所述螺杆的转动而向下、向上移动。

一种采用所述的成栓工具制备的多横栓土锚，所述多横栓土锚包括：圆柱体，所述圆柱体内部设有钢绞线或螺纹钢，且所述钢绞线或螺纹钢延伸出所述圆柱体的一端，延伸出来的部分与外部施力物体连接；栓体，多个所述栓体间隔的栓设于所述圆柱体的外表面；所述圆柱体由水泥浆或水泥砂浆固化得到，所述圆柱体的长度不大于钻孔的深度，所述圆柱体的直径等于钻孔的直径；所述栓体与所述圆柱体由所述水泥浆或水泥砂浆固化一体成型，所述栓体为非全栓。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明的多横栓土锚，采用多横栓提高了锚固力，在所需锚固力相等的条件下，本发明可以相应缩短锚固长度，从而减少钻孔长度、钢绞线长度与水泥浆的用量，因此大幅度降低了锚固费用，经济适用。

2、本发明提供的多横栓土锚以成栓工具为模具，成栓工具采用电动机转动带动带有内螺纹的金属块体向径向压土，将金属块体压入钻孔的土中。并通过多次拉伸操作形成多个栓腔，再向扩充好的钻孔内灌注水泥浆或水泥砂浆，待水泥浆或水泥砂浆固化成栓体，各栓体迎土面受到被动土压力作用，最终能够获得较高的锚固力。

3、本发明提供的多横栓土锚以成栓工具为模具，安全易操作且施工速度快。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明的成栓工具的纵截面结构示意图。

图2为本发明的成栓工具的横截面1结构示意图。

图3为本发明的成栓工具的横截面2结构示意图。

图4为本发明的一实施例的多横栓土锚的结构示意图。

附图标记说明：1-电动机，2-减速器，3-转轴1，4-转轴2，5-伞齿轮1，6-链轮1，7-支撑座1，8-支撑座2，9-伞齿轮2，10-链条1，11-上升限位行程开关，12-下降限位行程开关，13-金属薄板，14-固定板1，15-圆形螺母1，16-螺杆1，17-带有内螺纹的金属块体1，18-链轮2，19-链轮3，20-链条2，21-支撑座3，22-支撑座4，23-链轮4，24-转轴3，25-链轮5，26-固定板2，27-圆形螺母2，28-链条3，29-链轮6，30-螺杆2，31-带有内螺纹的金属块体2，32-圆柱形空心金属管，33-为钢绞线，34-为横栓，35-为圆柱状锚固体。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图3所示，本发明提供一种成栓工具及用成栓工具制造的多横栓土锚，多横栓土锚包括多个栓腔与钻孔经过灌注水泥浆或水泥砂浆固化后形成圆柱体，多个栓体位于圆柱体外表面，与圆柱体形成一个整体，栓体为半栓，栓截面形状为半圆形。成栓工具包括有电动机1，减速器2，转轴3、转轴4、转轴24，伞齿轮5、伞齿轮9，支撑座7、支撑座8、支撑座21、支撑座22，链轮6、链轮18、链轮19、链轮23、链轮25、链轮29，上升限位行程开关11，下降限位行程开关12，链条10、链条20、链条28，带有内螺纹的金属块体17、带有内螺纹的金属块体31，螺杆16、螺杆30，圆形螺母15、螺母27。

如图1所示，本发明的实施例，提供了一种置于基坑或边坡钻孔内且用于维护基坑或边坡稳定的成栓工具，成栓工具主要包括：电动机1与减速器2相连，在最右侧固定于圆柱形薄板中心位置，转轴4一端与减速机相连，另一端穿过薄板中心的圆孔，并在其左端套上伞齿轮5；在转轴4左侧，在圆柱形空心金属管32内壁的上部与下部各安装一个支撑座，转轴3固定于两支撑座中；在转轴3上端套一个伞齿轮9，使其与伞齿轮5成90°咬合；在转轴3下端套一个链轮6。

如图1所示，上升限位行程开关11设于圆柱形空心金属管32上方，下降限位行程开关12设于圆柱形空心金属管32下方。

如图1所示，螺杆16下端套一个圆形螺母15，在圆形螺母15上端套有两个链轮，分别为链轮18、链轮19，链轮18与链轮6通过链条10连接传动；固定板14中间上部有个直径略大于螺杆直径的圆柱形孔，下部有个直径略大于圆形螺母15直径的圆柱形孔，螺杆16与圆形螺母15形成的整体卡于固定板14中，固定板下端为圆弧面，与所述圆柱形空心金属管32贴合；螺杆16上部套一带有内螺纹的金属块体17，此金属块体上端为尖端。在带有内螺纹的金属块体17左右两端各有一块金属板，右侧金属板上端有一小孔，上升限位行程开关11按钮可伸进小孔，在尖端右侧有一块金属薄板13连接于尖端表面，其作用是挡住上升限位行程开关11的按钮，使其在金属块体上升到指定位置之前上升限位行程开关11按钮不弹出；右侧金属板下端有一小孔，其作用是使链条10和下降行程限位开关按钮穿过。在带有内螺纹金属块体1左侧的金属板，其下部带有一个小孔，目的是为了让链条20穿过。

在带有内螺纹的金属块体17右下角有一缺口，其作用是当带有内螺纹金属块体上升到指定位置时，此缺口会上升到上升限位行程开关11按钮所在的小孔处，此时小孔内按钮弹出，开关发出信号，电机反转，当带有内螺纹的金属块体下降到指定位置时，缺口恰好触碰到下降行程限位开关，开关发出信号，电动机1停止转动。

如图1所示，支撑座21、支撑座22固定于金属管壁上下两端，转轴24固定于两支撑座之间。转轴24上下两端各套一个链轮，为链轮23、链轮25。链轮25与链轮19通过链条20相连传动，链轮23与链轮29通过链条28相连传动。链轮29套于螺杆30上，螺杆30顶端套一圆形螺母27，固定板26中间下部有个直径略大于螺杆直径的圆柱形孔，上部有个直径略大于圆螺母直径的圆柱形孔，螺杆30与螺母2形成的整体卡于固定板26中，固定板26上端为圆弧面，与所述圆柱形空心金属管32贴合。带有内螺纹金属块体2套于螺杆30，其底部为尖端。

如图2、3所示，图2为带有内螺纹金属块体1处横截面，图3为带有内螺纹金属块体2处横截面。

如图1所示，电机转动，通过减速器2，将电机转动速度稳定到设计速度。通过减速机带动轴2转动，通过伞齿轮5的转动带动伞齿轮9的转动，伞齿轮9带动转轴3的转动，转轴3带动链轮6的转动，通过链条10的传动，带动链轮18、链轮19的转动，链轮18、链轮19套于螺杆16上；链轮19通过链条20带动链轮25的转动，由于链轮25、链轮23都固定于转轴24上，所以转轴24将带动链轮23转动。链轮23与链轮29通过链条28连接传动，链轮29套于螺杆30上，所以链轮29带动螺杆30转动。

由于链轮18与螺杆16连为一体，所以螺杆16将会转动，由于螺杆16所在孔内有内螺纹，而螺杆16底部有圆形螺母15，圆形螺母15与螺杆16连为一体，圆形螺母15与螺杆16下部卡于底部固定板14中，所以与螺杆16相连的带有内螺纹的金属块体17会向上移动，挤压外部土体，以达到成栓的目的，同理与螺杆30相连的带有内螺纹的金属块体31会向下移动，挤压外部土体。带有内螺纹的金属块体17、带有内螺纹的金属块体31上升限位约100mm，由上升限位行程开关11控制。当带有内螺纹的金属块体17上升到指定位置，带有内螺纹的金属块体31下降到指定位置，上升限位行程开关11发出信号，使电动机1反向转动，则螺杆反向转动，带有内螺纹的金属块体17向下运动，带有内螺纹的金属块体31向下运动，当下降行程限位开关接触到固定于底部的块体时，电机停止运转。接着向外拉拽成栓工具至一定距离处，重复上述步骤，直至完成全部撑栓成腔操作。

以上述成栓工具为模具，浇注水泥浆或水泥砂浆形成多横栓土锚，如图4所示，为本实施例具体实施方式形成的一种多横栓土锚，本实施例的多横栓土锚主要由圆柱体和设于圆柱体外表面的半圆形栓体组成，圆柱体和栓体由灌注于钻孔内的水泥浆或水泥砂浆固化后一体成型，本实施例优选固化材料为水泥浆，为加快水泥浆固化成型还可在水泥浆里添加速凝剂等。圆柱体内部设置有可承力的拉拔部件，此处拉拔部件可以为钢绞线或螺纹钢等，本实施例优选钢绞线作为多横栓土锚承力的拉拔部件，钢绞线设于圆柱体中心并由内向外延伸出圆柱体的一端，延伸出圆柱体一端的钢绞线长度根据实际应用调整，此处不做限定。

本实施例的多横栓土锚采用向钻孔内灌注水泥浆固化成型，灌注水泥浆时先将钢绞线套在对中支架上置于钻孔内部，再向钻孔内灌注水泥浆，待水泥浆固化后，钢绞线就固定于圆柱体内部。

此外，为更好的保证钢绞线与圆柱体之间的握裹力，延长钢绞线的耐久性，优选钢绞线外部选镀或选涂其他金属、非金属，例如镀锌或涂环氧树脂等，上述操作可根据实际情况进行适应性选择，本实施例中不做具体限定。

本实施例的多横栓土锚采用向钻孔及成腔内灌注水泥浆，待水泥浆固化后一体成型。因此需要在钻孔内成栓，成栓操作采用成栓工具完成。本实施例中选用的成栓工具是通过拉伸的方式，在钻孔内形成多个栓腔，最终在钻孔内形成多横栓土锚的模型。

本实施例的一具体实施方式如下：一种多横栓土锚包括有多横栓锚固体与成栓工具，多横栓锚固体由水泥浆固化而来的栓体与圆柱体组成，水泥固化得到的圆柱体包裹钢绞线，栓体为半圆栓，栓体截面形状为半圆形。

本实施例中的多横栓土锚应用于基坑围护与土层边坡围护。施工时，先钻孔，然后清孔，再将成栓工具送至钻孔底部，此时要求圆柱形空心金属管32的外径稍小于钻孔的直径，确保成栓工具可以自如的推进到钻孔底部，开启电动机1，电机转动，通过减速器2，将电机转动速度稳定到设计速度。通过减速机带动轴2转动，通过伞齿轮5的转动带动伞齿轮9的转动，伞齿轮9带动轴1的转动，转轴3带动链轮6的转动，通过链条10的传动，带动链轮18、链轮19的转动，链轮18、链轮19套于螺杆16上；链轮19通过链条20带动链轮25的转动，由于链轮25、链轮23都固定于转轴24上，所以转轴24将带动链轮23转动。链轮23与链轮29通过链条28连接传动，链轮29套于螺杆30上，所以链轮29带动螺杆30转动。由于链轮18与螺杆16连为一体，所以螺杆16将会转动，由于螺杆16所在孔内有内螺纹，而螺杆16底部有圆形螺母15，圆形螺母15与螺杆16连为一体，圆形螺母15与螺杆16下部卡于底部固定板14中，所以与螺杆16相连的带有内螺纹的金属块体17会向上移动，挤压外部土体，以达到成栓的目的，同理与螺杆30相连的带有内螺纹的金属块体31会向下移动，挤压外部土体。带有内螺纹的金属块体17、带有内螺纹的金属块体31上升限位约100mm，由上升限位行程开关11控制。当带有内螺纹的金属块体17上升到指定位置，带有内螺纹的金属块体31下降到指定位置，上升限位行程开关11发出信号，使电动机1反向转动，则螺杆反向转动，带有内螺纹的金属块体17向下运动，带有内螺纹的金属块体31向下运动，当下降行程限位开关接触到固定于底部的块体时，电机停止运转。接着向外拉拽成栓工具至一定距离处，重复上述步骤，直至整个锚固段完全成腔为止。

向钻孔内放入固定于对中支架的钢绞线及注浆管，灌注水泥浆，浆体固化形成多横栓锚，待水泥浆固化达到一定强度后，张拉钢绞线，施加预紧力，锚固土体。

具体实施过程中，对于长15m直径150mm的土锚，锚固段长度取12m，每米设3道栓，共设36道栓，栓外径取150mm、栓厚度取80mm，栓径向伸出100mm。成栓工具中的圆柱形空心金属管32选取长度为1500mm、外径为149mm、壁厚度为3mm的钢管，钢管的两端封堵立板厚度取为3mm。带有内螺纹的金属块体厚80mm，可伸出径向距离100mm，带有内螺纹的金属块体17与带有内螺纹的金属块体31净间距300mm。开动电动机1，动力通过转轴、伞齿轮、链轮、链条传动给螺杆，随着螺杆的转动带有内螺纹的金属块体17与带有内螺纹的金属块体31分别向径向向外压土。当压土深度达到100mm时，触发上升限位行程开关11，电动机1反向转动，带有内螺纹的金属块体17、带有内螺纹的金属块体31径向向内移动，当移动到初始位置时触发下降行程限位开关，电动机1停止转动。向外拉动成栓工具至新的位置，继续开启电机压土成腔，整个锚固段12m长度内，共形成栓腔36个。向钻孔内放入固定于对中支架的钢绞线及注浆管，与现有水泥浆握裹钢绞线土锚施工方法一致，然后灌注水泥浆，浆体固化形成多横栓锚，待水泥浆固化达到一定强度后，张拉钢绞线，施加预紧力，锚固土体。

接下来，说明本发明的有益效果。

1、本发明的多横栓土锚，采用多横栓提高锚固力，在所需锚固力相等的条件下，本发明可以相应缩短锚固长度，从而减少钻孔长度、钢绞线长度与水泥浆的用量，因此大幅度降低了锚固费用，经济适用。

2、本发明提供的多横栓土锚以成栓工具为模具，成栓工具采用电动机1转动带动金属块体径向移动，将整个金属块体压入钻孔的土中，并通过多次向外拉动形成多个栓腔，再向扩充好的钻孔内灌注水泥浆，待水泥浆固化成栓体，各栓体迎土面受到被动土的压力作用，最终能够获得较高的锚固力。

3、本发明提供的多横栓土锚以成栓工具为模具，成栓工具重量轻，结构简单，安全易操作且施工速度快。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。