一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法与流程

本发明涉及锚杆领域，具体涉及一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法。

背景技术：

锚杆支护技术发展迅猛，已被广泛应用于水利水电工程、地下工程、基坑与边坡工程等岩土工程支护处理中。经过近百年的发展，针对不同应用对象的工程特点，岩土工程师创造了不同的锚杆支护结构及与之相适应锚杆加工和安装工艺。

目前常用的还是传统锚杆技术，其通过锚杆与砂浆之间的握裹力，砂浆与岩土体之间的摩擦力来实现锚固功能，但安装后属于永久支护，不具有回收功能，对于临时性岩土工程支护，将会造成大量的钢材料浪费，因此，带有回收功能的新型锚杆结构是迫切需要的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是目前传统锚杆在临时性岩土工程支护中的应用存在施工工期长，造价较高，无法进行回收，浪费大量钢材料，并且造成地下环境污染等问题，目的在于提供一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法，解决锚杆的使用的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法，包括锚杆，锚杆上从上到下依次套装有固定环、滑动内环、滑动外环和保护头，并且锚杆的上端设置有导向头，固定环固定在锚杆上，滑动外环和保护头固定连接，保护头上设置有钢丝绳，滑动内环、滑动外环和保护头在钢丝绳的带动下沿锚杆上下滑动；

固定环与若干受力杆的一端铰接连接，滑动内环与若干支撑杆的一端铰接连接，支撑杆的另一端与受力杆铰接连接；

滑动外环与若干牵引杆的一端铰接连接，牵引杆的另一端与支撑杆铰接连接；

弹性件带动滑动内环沿锚杆滑动与固定环的下端接触时，牵引杆和支撑杆使受力杆撑开；滑动内环沿锚杆滑动与固定环的下端分离时，牵引杆和支撑杆使受力杆合拢；

滑动内环的下端设置有弹性件，滑动外环的上端设置有凹槽，滑动内环的下端插入凹槽中。

进一步的，本装置在使用时，通过拉紧钢丝绳移动保护头，使锚杆上的受力杆处于收拢状态，将钢丝绳临时固定在锚杆外露端端部；然后将本装置放置在锚固孔中后，逐渐松开钢丝绳，使弹性件带动滑动内环和滑动外环沿锚杆滑动，直到滑动内环的上端与固定环的下端接触，使牵引杆和支撑杆将受力杆撑开；然后将钢丝绳固定在岩土体外任意位置，将锚杆外露端通过锚垫板和锚具在岩土体外部固定。

对于需要永久加固的岩土工程，可按传统锚杆施工技术对锚杆组件进行灌浆作业等施工工序，本装置相比传统锚杆，本装置由于具有牵引杆和支撑杆，因此在使用时具有更大的扩张范围，应用效果将好于传统锚杆。

其次，本装置在岩土工程的应用使命完成后，进行锚杆回收作业，解除锚杆与锚垫板和锚具的连接固定，取下锚具和锚垫板；拉紧钢丝绳带动保护头移动，使滑动内环与固定环分离，进而使本装置处于收拢状态，将钢丝绳临时固定在锚杆外露端端部，逐渐从锚固孔中取出锚杆。

综上可知，本装置操作简单，并且本结构在使用时不仅具有更大的扩张范围，同时，还可快速的进行回收，进行重复使用，使用效率更高。

更进一步的，导向头和保护头均为中空圆锥状，并且导向头和保护头连接端的直径大于受力杆合拢时截面直径。这样在回收时能对本装置起保护作用，进一步的增长使用寿命。

具体的，支撑杆为u形，支撑杆的u形开口端远离锚杆，合拢时，受力杆的下端位于支撑杆的u形开口端内。支撑杆将受到弹性件和牵引杆的作用力传递到受力杆，带动受力杆产生相应的受力运动，在安装后与受力杆共同承受锚杆拉力。因此在回收时，这样的结构，能更有利于放置使用。

同时，受力杆为t形，受力杆的竖杆与固定环和支撑杆铰接，受力杆的横杆与岩土接触。“一”字形部分即横杆为加强肋板，增强受力杆结构强度和与岩土体的接触面积；“i”字形部分即竖杆为受力及铰接板。作用为在安装后与支撑杆共同承受锚杆拉力。

优选的，滑动内环与固定环相接触的面上设置有橡胶环，以减轻滑动内环与固定环接触时的冲击力。

一种可回收的快速锚固锚杆的施工方法，包括以下步骤：

(1)在锚固位置从外到内依次钻掘锚杆孔和锚固孔；

(2)拉紧钢丝绳使受力杆处于收拢状态，将钢丝绳临时固定在锚杆外露端端部；

(3)将锚杆从锚杆孔逐渐放入锚固孔中，直至导向头触及锚固孔底部；

(4)逐渐松开钢丝绳，在弹性件张力作用下，受力杆由收拢状态转变为张开状态，然后将钢丝绳固定在岩土体外；

(5)回收时，拉紧钢丝绳使受力杆处于收拢状态，将钢丝绳临时固定在锚杆外露端端部；逐渐从锚固孔中取出锚杆。

步骤(4)中，钢丝绳固定在岩土体外后，将锚杆外露端通过锚垫板和锚具在岩土体外部固定。锚杆上还连接有用于监测锚杆受力的锚杆测力计。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法，本装置可对锚杆进行快速的回收，可重复使用，使用效率更高，并且有效的降低了成本，更便于长期使用；

2、本发明一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法，本装置只需依靠钢丝绳作为安装和回收的辅助施力件，简单快速的完成安装和回收作业，更便于操作使用；

3、本发明一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法，本装置结构简单，更有利于在岩土工程中的推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明张开时结构示意图；

图2为本发明合拢时结构示意图；

图3为固定环剖面结构示意图；

图4为滑动内环剖面结构示意图；

图5为滑动外环剖面结构示意图；

图6为本发明安装时结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-锚杆，2-导向头，3-固定环，4-受力杆，5-支撑杆，6-牵引杆，7-滑动内环，8-滑动外环，9-弹性件，10-保护头，11-钢丝绳，12-锚杆孔，13-锚固孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1-5所示，本发明一种可回收的快速锚固锚杆及其施工方法，包括锚杆1，锚杆1上从上到下依次套装有固定环3、滑动内环7、滑动外环8和保护头10，并且锚杆1的上端设置有导向头2，固定环3固定在锚杆1上，滑动外环8和保护头10固定连接，保护头10上设置有钢丝绳11，滑动内环7、滑动外环8和保护头10在钢丝绳11的带动下沿锚杆1上下滑动；

固定环3与若干受力杆4的一端铰接连接，滑动内环7与若干支撑杆5的一端铰接连接，支撑杆5的另一端与受力杆4铰接连接；

滑动外环8与若干牵引杆6的一端铰接连接，牵引杆6的另一端与支撑杆5铰接连接；

弹性件9带动滑动内环7沿锚杆1滑动与固定环3的下端接触时，牵引杆6和支撑杆5使受力杆4撑开；滑动内环7沿锚杆1滑动与固定环3的下端分离时，牵引杆6和支撑杆5使受力杆4合拢；

滑动内环7的下端设置有弹性件9，滑动外环8的上端设置有凹槽，滑动内环7的下端插入凹槽中。

同时，导向头2和保护头10均为中空圆锥状，并且导向头2和保护头10连接端的直径大于受力杆4合拢时截面直径。支撑杆5为u形，支撑杆5的u形开口端远离锚杆1，合拢时，受力杆4的下端位于支撑杆5的u形开口端内。受力杆4为t形，受力杆4的竖杆与固定环3和支撑杆5铰接，受力杆4的横杆与岩土接触。滑动内环7与固定环3相接触的面上设置有橡胶环。

实施例2

如图6所示，一种可回收的快速锚固锚杆的施工方法，在实施例1的基础上，包括以下步骤：

(1)在锚固位置从外到内依次钻掘锚杆孔12和锚固孔13；

(2)拉紧钢丝绳11使受力杆4处于收拢状态，将钢丝绳11临时固定在锚杆1外露端端部；

(3)将锚杆1从锚杆孔12逐渐放入锚固孔13中，直至导向头2触及锚固孔13底部；

(4)逐渐松开钢丝绳11，在弹性件9张力作用下，受力杆4由收拢状态转变为张开状态，然后将钢丝绳11固定在岩土体外；

(5)回收时，拉紧钢丝绳11使受力杆4处于收拢状态，将钢丝绳11临时固定在锚杆1外露端端部；逐渐从锚固孔13中取出锚杆1。

步骤(4)中，钢丝绳11固定在岩土体外后，将锚杆1外露端通过锚垫板和锚具在岩土体外部固定。锚杆1上还连接有用于监测锚杆1受力的锚杆测力计。

在安装施工时，首先钻掘锚杆孔和锚固孔，锚杆孔的孔径大于本装置处于收拢状态时最大截面直径；锚固孔的孔径大于本装置处于张开状态时最大截面直径，锚固孔深度大于本装置处于收拢状态时导向头2与受力杆4之间的最大距离。

钻掘好锚杆孔和锚固孔后，通过拉紧钢丝绳11使本装置处于收拢状态，将钢丝绳11临时固定在锚杆1外露端端部；

将本装置从锚杆孔逐渐放入锚固孔，直至导向头2触及锚固孔底部；逐渐松开钢丝绳11至自由状态，在弹性件9张力作用下，本装置由收拢状态转变为张开状态，然后将钢丝绳11固定在岩土体外任意位置；将锚杆1外露端通过锚垫板和锚具在岩土体外部固定。

对于需要永久加固的岩土工程，可按传统锚杆施工技术对锚杆组件进行灌浆作业等施工工序，同时，在固定前可对锚杆1施加适当的预应力。并且，在固定前可设置锚杆测力计，监测锚杆的受力状态。

本装置在岩土工程的应用使命完成后，进行回收作业；解除锚杆1与锚垫板和锚具的连接固定，取下锚具和锚垫板；拉紧钢丝绳11使本装置处于收拢状态，将钢丝绳11临时固定在锚杆1外露端端部；逐渐从锚固孔中取出本装置即可。

实施例3

在实施例2的基础上，本装置的锚杆1为圆形钢筋。导向头2和保护头10均为圆锥形钢制组件，导向头2和保护头10的固定连接端直径大于本装处于收拢状态时最大截面直径，在安装时能对锚杆组件起保护作用。

固定环3为中空圆柱钢制组件，一端设置有四个凸出部，凸出部与四个受力杆4铰接连接；四个凸出部在固定环3外对称分布。

受力杆4为“t”字形钢制组件，“一”字形部分即横杆为加强肋板，增强受力杆4结构强度和与岩土体的接触面积；“i”字形部分即竖杆为受力及铰接板。作用为在安装后与支撑杆5共同承受圆形锚杆拉力。

支撑杆5为“u”字形钢制组件，“u”字形开口部远离圆形锚杆，在收拢状态时，受力杆4的下部能置于开口部内。作用为将支撑杆5受到弹性件9和牵引杆6的作用力传递到受力杆4，带动受力杆4产生相应的受力运动，在安装后与受力杆4共同承受圆形锚杆拉力。

牵引杆为“i”字形钢制组件，作用为在弹性件9张力或钢丝绳11拉力作用下，带动支撑杆5产生相应的受力运动。

滑动内环7为中空圆柱钢制组件，一端设置有四个凸出部，四个凸出部与四个支撑杆5铰接连接；四个凸出部在滑动内环7外对称分布；另一端端部变小，固定并限位弹性件9。

滑动外环8为中空圆柱钢制组件，一端设置有四个凸出部，四个凸出部与四个牵引杆铰接连接；四个凸出部在滑动外环外对称分布，且该端部内部扩大，固定并限位弹性件。

本装置的弹性件9为钢制弹簧，钢丝绳为锚杆的安装和回收施力件。安装时在弹性件9张力作用下使锚固锚杆张开，回收时在钢丝绳11拉力作用下弹性件9压缩锚杆收拢。

各组件连接后，在弹性件张力作用下，滑动内环7与固定环3接触并限位，锚杆处于张开状态，拉紧钢丝绳后，滑动内环7与固定环3脱离接触，本装置处于收拢状态。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。