适用于地下施工缺陷锚杆的张拉装置的制作方法

本实用新型涉及一种锚杆的张拉装置，具体是一种适用于地下施工缺陷锚杆的张拉装置。

背景技术：

随着我国经济社会的高速发展以及对能源、土地、交通等的需求的不断增加，我国地下岩土工程的规模和数量在日益增大。锚杆支护技术由于其自身性能稳定,施工简单、迅速、安全可靠、施工费用低、对围岩扰动小等突出优点,而广泛应用在岩土工程、矿山工程、铁路隧道、公路隧道、地下结构洞室、水利工程支护等各个领域围岩加固的施工中。锚杆的支护形式主要有锚喷网、锚喷、锚杆索等，其加固原理就是通过在围岩中垂直钻孔,将锚杆埋入孔中后灌注水泥砂浆或孔底预先置入锚固剂，通过锚杆与锚固体的握裹力、锚固体与围岩之间的摩擦力以及锚杆强度共同作用来承担施加在整体支护结构上的各种荷载。

为了保证锚杆支护对地下工程围岩的稳定及良好的锚固效果，最常用的方法是在锚杆完成安装后进行锚杆拉拔力试验及施加高预紧力。但在锚固工程中,由于受到地下工程围岩条件、施工不规范以及专业技术水平和经验等因素的影响，使得锚杆并不与岩面垂直，不符合支护要求，即锚杆施工存在缺陷。在此情况下，由于锚杆已被锚固也无法方便的拆除，因此依然需要对该种类型的锚杆进行拉拔试验及施加预紧力，使其能够达到所需的支护强度，但是如果采用现有的锚杆拉拔装置，对此类缺陷锚杆进行张拉，则存在以下几个方面的问题：①张拉装置与锚杆尾端无法直接连接，需加工不同的特殊连接件，使得装置及操作都变得更复杂；②进行拉拔检测或施加预紧力时，无法与锚杆杆体处于同轴的情况下进行拉拔，从而导致锚杆尾部容易弯曲甚至断裂，最终损坏锚杆、致其失效；③由于无法使拉拔装置与锚杆处于同轴拉拔的情况，因此无法准确地施加高预紧力及检测锚固力。工程实践表明，随着锚杆锚固技术在地下工程中的广泛应用，因现场锚杆锚固质量、效果差而造成的围岩破坏失稳、顶板事故与经济损失也越来越多，因此，研发一种对地下工程含有施工缺陷锚杆进行张拉的装置成为目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种适用于地下施工缺陷锚杆的张拉装置，能对施工缺陷锚杆同轴进行张拉试验，从而可有效检测施工缺陷锚杆的锚固力及对其施加高预紧力。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于地下施工缺陷锚杆的张拉装置，包括中空油缸、油缸固定臂、角度调节装置、圆台支座、拉拔连接杆和液压动力源，

所述圆台支座上开设操作凹槽；

所述角度调节装置包括母旋转球和旋转座，旋转座固定在圆台支座上部，所述旋转座内开设一个大圆弧凹槽，母旋转球放置在大圆弧凹槽内，大圆弧凹槽下部开设圆柱形通槽与操作凹槽连通，所述母旋转球上固定有油缸支撑座，油缸支撑座上开设过母旋转球球心的中心通孔；

所述中空油缸的固定端与油缸支撑座固定连接；

所述拉拔连接杆依次穿过中心油缸、中心通孔和操作凹槽，拉拔连接杆的一端通过第一螺母及钢垫板与中空油缸的伸出端固定连接，拉拔连接杆的另一端设有连接套；

所述油缸固定臂为两个，两个油缸固定臂对称设置在中空油缸的两侧，油缸固定臂包括悬杆、回旋内螺杆、回旋杆和支撑杆，支撑杆的一端固定在旋转座的上表面，支撑杆的另一端通过销钉与回旋杆的一端铰接，回旋杆的另一端开设螺纹连接槽，回旋内螺杆的一端通过螺纹与螺纹连接槽连接，回旋内螺杆的另一端与悬杆的一端铰接，悬杆的另一端固定在中空油缸的外表面；

所述液压动力源处于圆台支座的一侧，液压动力源通过管路与中空油缸连通。

进一步，所述角度调节装置还包括多个子旋转球，旋转座内围绕母旋转球开设多个小圆弧凹槽，多个子旋转球分别放置于多个小圆弧凹槽，且各个子旋转球均与母旋转球接触。

进一步，所述中空油缸的固定端与油缸支撑座通过螺栓连接。

进一步，所述旋转座与圆台支座通过焊接固定。

进一步，所述母旋转球的球心和多个子旋转球的球心处于同一水平面。

与现有技术相比，本实用新型采用中空油缸、油缸固定臂、角度调节装置、圆台支座、拉拔连接杆和液压动力源相结合方式，通过角度调节装置可改变拉拔连接杆的拉拔角度，从而使拉拔连接杆与施工缺陷锚杆处在同轴位置，然后通过连接套使拉拔连接杆与缺陷锚杆连接，并对角度调节装置固定位置后，通过中空油缸的伸出对施工缺陷锚杆进行径向张拉检测，完成检测后可在缺陷锚杆处于高预紧力的情况，采用托盘及螺栓对其进行紧固；因此本实用新型具有如下优点：

(1)该装置适用性强。通过角度调节装置可自由调节中空油缸的偏移角度，不仅能够适应常规的地下工程锚杆的张拉，而且能够很好地适应含有施工缺陷锚杆的张拉测试，配合液压系统为缺陷锚杆提供平行于其轴线的径向载荷；

(2)由于施加的是平行于其锚杆轴线的径向载荷，故张拉过程不会导致锚杆尾部弯曲损伤或断裂，从而较好地保护了锚杆，防止了张拉过程本身引起的锚杆失效；

(3)油缸支撑件及油缸固定臂的设置使得中空油缸稳定可靠；而圆台支座、旋转座具有强度高、刚度大的特点，保证了装置的整体稳定性，使锚杆张拉测试过程更可靠；

(4)对于不同条件下的具有施工缺陷的锚杆张拉，不需要配备不同的特殊连接件，装置结构合理、操作简单；能够准确地对锚杆施加高预紧力及检测锚固力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中角度调节装置的剖面图；

图3为本实用新型中角度调节装置的立体图；

图4为本实用新型中圆台支座的立体图。

图中：1、第一螺母，2、钢垫板，3、中空油缸，4、液压动力源，5、油缸固定臂，6、油缸支撑座，7、螺栓，8、角度调节装置，9、操作凹槽，10、圆台支座，11、拉拔连接杆，12、连接套，13、第二螺母，14、不规则托盘，15、锚杆，16、锚杆孔，17、悬杆，18、回旋内螺杆，19、回旋杆，20、销钉，21、支撑杆，22、母旋转球，23、子旋转球，24、中心通孔，25、旋转座。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明。

如图所示，本实用新型包括中空油缸3、油缸固定臂5、角度调节装置8、圆台支座10、拉拔连接杆11和液压动力源4，

所述圆台支座10上开设操作凹槽9；

所述角度调节装置8包括母旋转球22和旋转座25，旋转座25固定在圆台支座10上部，所述旋转座25内开设一个大圆弧凹槽，母旋转球22放置在大圆弧凹槽内，大圆弧凹槽下部开设圆柱形通槽与操作凹槽9连通，所述母旋转球22上固定有油缸支撑座6，油缸支撑座6上开设过母旋转球22球心的中心通孔24；

所述中空油缸3的固定端与油缸支撑座6固定连接；

所述拉拔连接杆11依次穿过中心油缸3、中心通孔24和操作凹槽9，拉拔连接杆11的一端通过第一螺母1及钢垫板2与中空油缸3的伸出端固定连接，拉拔连接杆11的另一端设有连接套12；所述连接套12为内螺纹管；

所述油缸固定臂5为两个，两个油缸固定臂5对称设置在中空油缸3的两侧，油缸固定臂5包括悬杆17、回旋内螺杆18、回旋杆19和支撑杆21，支撑杆21的一端固定在旋转座25的上表面，支撑杆21的另一端通过销钉20与回旋杆19的一端铰接，回旋杆19的另一端开设螺纹连接槽，回旋内螺杆18的一端通过螺纹与螺纹连接槽连接，回旋内螺杆18的另一端与悬杆17的一端铰接，悬杆17的另一端固定在中空油缸3的外表面；

所述液压动力源4处于圆台支座10的一侧，液压动力源4通过管路与中空油缸3连通。

进一步，所述角度调节装置8还包括多个子旋转球23，旋转座25内围绕母旋转球22开设多个小圆弧凹槽，多个子旋转球23分别放置于多个小圆弧凹槽，且各个子旋转球23均与母旋转球22接触。这种结构在母旋转球22旋转时，与其接触的子旋转球23自转起到减小母旋转球22旋转时的摩擦阻力。

进一步，所述中空油缸3的固定端与油缸支撑座6通过螺栓7连接。采用螺栓7连接，便于使用过程中的安装与拆卸。

进一步，所述旋转座25与圆台支座10通过焊接固定；采用焊接可保证旋转座25与圆台支座10的连接稳定性。

进一步，所述母旋转球22的球心和多个子旋转球23的球心处于同一水平面。采用这种结构可保持母旋转球22在旋转过程中，其球心的坐标位置始终不变，便于拉拔连接杆11的角度调节。

本实用新型的工作过程为：先将角度调节装置8固定安装在圆台支座10上，中空油缸3固定在油缸支撑座6上，并将液压动力源4与中空油缸3连通；两个油缸固定臂5对称设置在中空油缸3的两侧，然后将拉拔连接杆11依次穿过中心油缸3、中心通孔24和操作凹槽9，通过第一螺母1及钢垫板2使拉拔连接杆11的一端与中空油缸3的伸出端固定；将圆台支座10放置在处于锚杆孔16内的锚杆15处，使锚杆15的尾端处于操作凹槽9内，将回旋杆19与支撑杆21之间的销钉20取下，使回旋杆19与支撑杆21分离，开始进行调节过程：通过母旋转球22在大圆弧凹槽内的旋转，可带动中空油缸3及拉拔连接杆11进行角度调节，当拉拔连接杆11与锚杆15在同一直线方向上时，完成角度调节过程，此时分别调节两个油缸固定臂5的回旋杆19与回旋内螺杆18总长度，使回旋杆19的端部能达到支撑杆21所处的位置，然后装上销钉20后使中空油缸3的位置固定，使其保持该倾斜角度；最后在操作凹槽9处拉拔连接杆11通过连接套12与锚杆15尾部连接；开始进行锚杆张拉试验时，开启液压动力源4，启动中空油缸3对锚杆15进行张拉；此时查看液压动力源4上的压力表读数，判断所检测锚杆15的锚固力是否达到要求或者待张拉力是否达到预先设定的预紧力值后，采用装配工具从操作凹槽9内拧紧第二螺母13及不规则托盘14；完成后关闭液压动力源4，卸掉中空油缸3的载荷；完成施工缺陷锚杆的张拉试验及预紧力加载。