球形垫圈、锚杆及其施工方法与流程

本发明涉及岩土锚固技术领域，尤其涉及一种用于锚杆的球形垫圈及锚杆。

背景技术：

锚杆常用于隧道岩土支护，一般包括锚杆体、垫板、垫圈和紧固螺母，如cn205297610u公开了一种可实现高预应力让压锚杆，锚杆包括树脂药包、杆体、弹性连接段、托板、球形垫圈、减磨垫圈、螺母。树脂药包位于钻孔底部，杆体为左旋螺纹，可以将树脂锚固剂推向锚杆端部，弹性连接段与杆体螺纹连接，托板为拱形，用于调心的球形垫圈置于托板的球窝中；减磨垫圈置于球形垫圈与螺母之间。

如cn02265041.5一种分段式中空注浆锚杆，由前端实心杆体与后端中空杆体两段组成，中空杆体与实心杆体通过连接套筒结合，连接套筒上带有阻浆器，中空杆体上带有若干个对中器；连接套筒内孔与中空杆体空腔相连处设有侧向孔道；支承垫板，螺母、垫圈与中空杆体端部配合；所述的支承垫板上设有孔道，一段管道从支承垫板的孔道中穿入。

如cn1712670a公开了一种带防腐套管的注浆锚杆，由锚杆体、孔口连接段、套管、锚固头、支承垫板、紧固螺母、垫圈组成，锚杆体带有套管，一端与孔口连接段螺纹配合，另一端与锚固头连接；套管沿锚杆体纵轴方向布置，一端连接在孔口连接段与锚杆体相连接的同一个端面上；另一端延伸到锚固头附近；孔口连接段是一段局部带有螺纹内表面的和纵向连通孔的短直管，一端与锚杆体配合，另一端从其端面向内依次配有螺母、垫圈、支承垫板；孔口连接段的空腔和连通孔与套管的空腔连通，形成注浆通道。

以上专利公开的锚杆的垫板上均设置有注浆排气孔，一方面导致垫板强度下降，另一方面注浆排气孔一般情况下远离中心孔，这使得锚杆安装孔孔径较大，需要注入更多的浆料，安装成本较高。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于锚杆的球形垫圈，解决了传统锚杆垫板强度较低，安装孔孔径大导致安装成本较高的问题。

一种用于锚杆的球形垫圈，包括具有球形支撑面的垫圈本体，所述垫圈本体具有供锚杆体穿过的中心孔，所述垫圈本体上具有与中心孔交汇连通的注浆排气孔。

所述垫圈本体具有沿中心孔轴向延伸的连接管，所述连接管的内和/或外表面设置有连接螺纹。

所述中心孔具有与注浆排气孔交汇连通的扩径部。

所述注浆排气孔为锥形孔。

所述球形支撑面上具有凸起部，所述注浆排气孔设置与该凸起部的端面。

本发明还提供了一种锚杆，包括锚杆体、垫板和如权利要求1-5任一所述的球形垫圈，所述垫板具有供锚杆体穿过的穿孔。

所述述垫圈本体具有沿中心孔轴向延伸的连接管，所述锚杆体外部套设有与所述连接管连接的防腐套管，所述防腐套管、连接管与锚杆体之间形成连通注浆排气孔的注浆排气通道。

所述锚杆包括带楔形夹片的单孔锚，安装时所述单孔锚穿套在锚杆体上抵接球形垫圈，所述楔形夹片夹持固定所述锚杆体。

所述单孔锚和球形垫圈一体成型。

所述锚杆体包括多根锚索，所述锚杆体的远端设置有恒阻锚管和定位锚。

本发明又提供了一种所述锚杆的施工方法，包括以下步骤：

首先在需要支护的岩土表面打孔，插入锚固剂；

再将锚杆体插入安装孔内、并对锚固剂搅拌，使其固结；

接着将防腐套管和球形垫圈连接，将垫板和球形垫圈套在锚杆体上，并使球形垫圈紧贴着垫板；

最后在锚杆体上套设带楔形夹片的单孔锚，施加预紧力，锚具自锁；

后期适当时间从注浆排气孔注入浆液，完成锚杆的安装。

本发明球形垫圈具有与中心孔连通的注浆排气孔，以替代垫板上的注浆排气孔，不会降低垫板强度，另外注浆排气孔更加靠近锚杆体，相应安装孔孔径可以更小，减少了注浆量，降低了安装成本。

附图说明

图1为本发明球形垫圈的结构示意图。

图2为图1所示球形垫圈的端部结构示意图。

图3为本发明锚杆的结构示意图。

图4为本发明锚杆另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和2所示，一种用于锚杆的球形垫圈，包括呈半球状的垫圈本体1，其外表面具有球形支撑面。垫圈本体1具有供锚杆体穿过的中心孔11。球形支撑面具有凸起部16，凸起部16的端面设置有与中心孔11交汇连通的注浆排气孔12，所谓注浆排气孔是指该孔即可用于排气又可以用于注浆。当然注浆排气孔12可以直接设置在球形支撑面上，但会导致管路过短，不方便注浆和排气，设置凸起部16可以延长整个注浆排气孔12的长度。

注浆排气孔12为倾斜设置，并且为锥形结构，方便外部注浆排气管插入注浆排气孔12内。中心孔11的中部具有扩径部14，注浆排气孔12与扩径部14交汇连通。设置扩径部14的目的是为了给注浆提供缓冲空间，避免注浆过快，浆液从注浆排气孔12溢出。

垫圈本体1还具有沿中心孔轴向延伸的连接管13，连接管13的内表面设置有连接螺纹，方便与防腐套管连接，当然也可以在外表面设置连接螺纹。垫圈本体1相对连接管13的端面设置有定位槽15，该定位槽15用于和单孔锚配合，防止单孔锚出现移位。

如图3所示，一种包括所述球形垫圈的锚杆，包括锚杆体2、垫板3以及带楔形夹片4的单孔锚6，安装时，垫板3与岩土表面贴靠，锚杆体2穿过垫板3和球形垫圈伸入到岩土层的安装孔(图中未示出)内，垫板3上具有供锚杆体2穿过的穿孔，垫圈本体1的球形支撑面与穿孔相配合，保证荷载力均匀分布。

锚杆体2外套设有防腐套管5，防腐套管5和锚杆体2之间形成连通注浆排气孔12的注浆排气通道51，本实施中，防腐套管5为螺纹管，与连接管14螺纹连接，当然也可以是其它连接方式，如套接、卡接等。

防腐套管5一端与连接管14连接，另一端向锚杆体2的远端延伸。根据锚杆类型不同，锚杆体2的远端设置有不同机构，如可以选择涨壳头、让压装置等。本实施例锚杆体2的远端设置有恒阻锚管22和定位锚21，锚杆体由多根锚索23组成。恒阻锚管22的外表面设置有外螺纹，与定位锚21一同固定在安装孔内。

安装时，首先在需要支护的岩土表面打孔，插入早强树脂锚固剂(或其他形式锚固剂或直接插入带机械锚固的锚杆体)；再将锚杆体2插入安装孔内、并对早强树脂锚固剂搅拌、固结；接着将防腐套管5和球形垫圈连接，将垫板3和球形垫圈套在锚杆体2上，并使球形垫圈紧贴着垫板3；最后在锚杆体2上套设带楔形夹片4的单孔锚6，施加预紧力，锚具自锁。再后期适当时间(如采用无粘结锚索时可随时注浆)从注浆排气孔12注入浆液，完成整根锚杆安装。

也可以采用如下安装工艺：

首先在需要支护的岩土表面打孔，锚杆体2插入安装孔内，将防腐套管5和球形垫圈连接，然后将垫板3和球形垫圈套在锚杆体2上，并使球形垫圈紧贴着垫板3，在锚杆体2上套设带楔形夹片4的单孔锚6，进行初始锚固，接着从注浆排气孔12注入浆液，浆液凝结夹持固定锚杆体2的锚固段(剥离外套管并清洗黄油的钢绞线段)，可通过单孔锚施加预紧力。

如图4所示，本发明的另一种让压锚杆，该锚杆的球形垫圈和单孔锚6一体成型，其余结构相同。楔形夹片4插入单孔锚6的锚孔6内夹持固定锚杆体1。楔形夹片4可以是两瓣，也可以是三瓣或以上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。