一种土木工程锚杆施工装置

本发明涉及土层或岩石的钻进，具体涉及一种土木工程锚杆施工装置。

背景技术：

1、在竖井、隧道或平硐等建造工程中，通常会用到对顶板、底板或竖井衬砌保护用锚杆，砂浆锚杆是使用砂浆作为锚固剂的锚杆。锚杆施工装置是将锚杆安装到锚孔中的装置，工作时，钻杆的前端连接钻头，利用钻头打出所需深度的锚孔，再向钻杆中插入锚杆，然后再向后拔出钻杆，拔钻杆同时通过钻杆向锚孔中注浆，进而将锚杆固定在锚孔内。现有技术中的锚杆施工装置，钻头在钻孔后直接留在孔底，而在钻头向前钻孔后，钻头后方的锚孔内会残留较多的砂石，进而影响后期向锚孔内注浆的量，最终影响锚杆固定强度。

技术实现思路

1、本发明提供一种土木工程锚杆施工装置，以解决现有技术中锚杆施工装置因锚孔内残留较多砂石而影响注浆的技术问题。

2、本发明的一种土木工程锚杆施工装置，采用如下技术方案：

3、一种土木工程锚杆施工装置，包括轴线沿前后延伸的钻杆和位于钻杆前端的钻头，所述钻头为分段式钻头组件，钻头组件包括水泥钻头和金属钻头，所述金属钻头和所述水泥钻头的外侧面上均螺旋设置有用于钻挖锚孔的钻齿，金属钻头为空心结构且固定在钻杆的前端，水泥钻头通过螺纹结构旋转安装在金属钻头的前端，所述金属钻头在需要注浆时与水泥钻头分离并随钻杆一起退出锚孔，所述金属钻头在随钻杆退出锚孔过程中将位于钻头组件后方的砂石推出锚孔，所述水泥钻头内设有用于与锚杆配合以阻止锚杆随钻杆后退的限位结构。

4、进一步地，所述水泥钻头与金属钻头之间的螺纹结构包括螺纹齿与螺纹槽，所述水泥钻头的后端面上设有连接柱，所述金属钻头的前端面上开设有连接孔，所述螺纹齿设在连接柱的外侧面上，所述螺纹槽开设在连接孔的内壁上，所述连接柱旋转安装在连接孔内，所述连接柱为空心柱，所述锚杆在插入连接柱后与所述限位结构配合。

5、进一步地，所述金属钻头内于螺纹槽的槽底一侧开设有与螺纹槽的螺旋方向一致、且与螺纹槽相贯的螺旋孔，所述螺纹齿在旋入螺纹槽后，齿顶位于螺旋孔内；所述螺旋孔内安装有螺旋弹簧，螺旋弹簧的后端固定在螺旋孔的后端，螺旋弹簧的前端在螺纹齿旋入螺纹槽中时与螺纹齿的前端面顶压配合，所述螺旋弹簧用于在金属钻头与水泥钻头分离时向前顶推水泥钻头，以阻止水泥钻头随金属钻头后退。

6、进一步地，金属钻头的外侧壁上开设有与钻齿螺旋方向一致的钻齿安装槽，金属钻头上的钻齿安装在钻齿安装槽内，金属钻头上的钻齿为分段式结构，包括固定安装在钻齿安装槽内的固定钻齿段和能够在钻齿安装槽内沿金属钻头的径向浮动的活动钻齿段，固定钻齿段和活动钻齿段交替排布，活动钻齿段在金属钻头随钻杆后退时向外移动并凸出固定钻齿段，在水泥钻头与金属钻头对接时收回并与固定钻齿段平齐。

7、进一步地，钻齿安装槽内设有能够前后移动的螺旋压板，螺旋压板与金属钻头上的钻齿的螺旋方向一致，螺旋压板的厚度沿金属钻头的径向由内向外逐渐增大，以使螺旋压板的前侧板面形成楔形面，固定钻齿段的内侧具有避让螺旋压板的避让槽，活动钻齿段的内侧具有用于容纳螺旋压板并与螺旋压板顶压配合的凹槽，螺旋压板依次穿过固定钻齿段的避让槽和活动钻齿段的凹槽，在螺旋压板向前移动时，螺旋压板的楔形面顶压活动钻齿段沿金属钻头的径向向外移动，螺旋压板的前端设有向前延伸的前限位柱，后端设有向后延伸的后限位柱，钻齿安装槽内分别开设有与前限位柱配合的前限位孔和与后限位柱配合的后限位孔，所述前限位孔的前端贯穿金属钻头的前端面，螺旋压板的后侧板面与固定钻齿段之间设有用于驱使螺旋压板向前复位的轴向复位弹簧，所述前限位柱的前端在水泥钻头与金属钻头分离时凸出金属钻头的前端面，在水泥钻头与金属钻头分离时，轴向复位弹簧伸长使得螺旋压板向前移动，螺旋压板前移向外顶推活动钻齿段，使得活动钻齿段凸出固定钻齿段，在水泥钻头与金属钻头对接时，水泥钻头顶压前限位柱，螺旋压板向后移动，活动钻齿段能够向内收回。

8、进一步地，活动钻齿段与金属钻头之间设有用于驱使活动钻齿段向内收回的径向复位弹簧。

9、进一步地，活动钻齿段的内侧设有向后延伸的弹簧挡板，钻齿安装槽的槽壁上开设有挡板插孔，弹簧挡板插装在挡板插孔内，径向复位弹簧安装在弹簧挡板与挡板插孔内壁之间。

10、进一步地，还包括沿前后方向延伸的钻孔架，钻孔架上设有支撑装置和夹紧装置，所述钻杆通过支撑装置安装在钻孔架上，所述夹紧装置用于在钻孔前夹紧水泥钻头，以防止水泥钻头与金属钻头分离，所述夹紧装置在向钻杆中装入锚杆时夹紧钻杆以阻止钻杆旋转，钻孔架上安装有用于驱动钻杆的钻杆电机，钻孔架上安装有丝杠以及与丝杠配合并沿前后移动的支撑座，钻杆电机安装在支撑座上，丝杠连接有驱动机构。

11、本发明的有益效果是：通过将钻头设置为分段式钻头，两节钻头在钻锚孔时对接在一起共同完成钻锚孔作业，并在向后退钻杆时，两节钻头分离，前方的水泥钻头留在锚孔内，后方的金属钻头随钻杆一起退出锚孔，在退出锚孔过程中，金属钻头能够将锚孔内的砂石向外推出去，避免留在锚孔内的砂石影响注浆量，并能够使得注入的砂浆液与锚孔孔壁更好贴合，进而保证锚杆固定质量。另外，相比现有技术中只有一节水泥钻头完成钻孔，本发明额外增设一节金属钻头，能够增加整个钻头的钻锚孔面积，整个钻头的受力更加均匀，金属钻头可以保护前方水泥钻头，保证水泥钻头牢固停留在锚孔内。

12、同时，本发明的金属钻头上的钻齿分为固定钻齿段和活动钻齿段，在水泥钻头与金属钻头对接在一起共同进行钻锚孔作业时，活动钻齿段是与固定钻齿段平齐的，在水泥钻头与金属钻头分离后，也即金属钻头随钻杆后退过程中，活动钻齿段会沿金属钻头的径向向外移动而凸出固定钻齿段，进而使得金属钻头在随钻杆后退时，金属钻头上的钻齿略微增大，能够加深锚孔内壁的螺纹深度，使得注入锚孔内的砂浆液能够与锚孔内壁更好的贴合，锚杆不易松动，提高锚固效果。

技术特征：

1.一种土木工程锚杆施工装置，包括轴线沿前后延伸的钻杆和位于钻杆前端的钻头，其特征在于，所述钻头为分段式钻头组件，钻头组件包括水泥钻头（320）和金属钻头（310），所述金属钻头（310）和所述水泥钻头（320）的外侧面上均螺旋设置有用于钻挖锚孔的钻齿，金属钻头（310）为空心结构且固定在钻杆的前端，水泥钻头（320）通过螺纹结构旋转安装在金属钻头（310）的前端，所述金属钻头（310）在需要注浆时与水泥钻头（320）分离并随钻杆一起退出锚孔，所述金属钻头（310）在随钻杆退出锚孔过程中将位于钻头组件后方的砂石推出锚孔，所述水泥钻头（320）内设有用于与锚杆（400）配合以阻止锚杆（400）随钻杆后退的限位结构。

2.根据权利要求1所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，所述水泥钻头（320）与金属钻头（310）之间的螺纹结构包括螺纹齿与螺纹槽（316），所述水泥钻头（320）的后端面上设有连接柱（321），所述金属钻头（310）的前端面上开设有连接孔（318），所述螺纹齿设在连接柱（321）的外侧面上，所述螺纹槽（316）开设在连接孔（318）的内壁上，所述连接柱（321）旋转安装在连接孔（318）内，所述连接柱（321）为空心柱，所述锚杆（400）在插入连接柱（321）后与所述限位结构配合。

3.根据权利要求2所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，所述金属钻头（310）内于螺纹槽（316）的槽底一侧开设有与螺纹槽（316）的螺旋方向一致、且与螺纹槽（316）相贯的螺旋孔（315），所述螺纹齿在旋入螺纹槽（316）后，齿顶位于螺旋孔（315）内；所述螺旋孔（315）内安装有螺旋弹簧（313），螺旋弹簧（313）的后端固定在螺旋孔（315）的后端，螺旋弹簧（313）的前端在螺纹齿旋入螺纹槽（316）中时与螺纹齿的前端面顶压配合，所述螺旋弹簧（313）用于在金属钻头（310）与水泥钻头（320）分离时向前顶推水泥钻头（320），以阻止水泥钻头（320）随金属钻头（310）后退。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，金属钻头（310）的外侧壁上开设有与钻齿螺旋方向一致的钻齿安装槽（301），金属钻头（310）上的钻齿安装在钻齿安装槽（301）内，金属钻头（310）上的钻齿为分段式结构，金属钻头（310）上的钻齿包括固定钻齿段（314）和活动钻齿段（311），固定钻齿段（314）固定安装在钻齿安装槽（301）内，活动钻齿段活动安装在钻齿安装槽（301）内且能够沿金属钻头（310）的径向浮动，固定钻齿段（314）和活动钻齿段（311）交替排布，活动钻齿段（311）在金属钻头（310）随钻杆后退时向外移动并凸出固定钻齿段（314），在水泥钻头（320）与金属钻头（310）对接时收回并与固定钻齿段（314）平齐。

5.根据权利要求4所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，钻齿安装槽（301）内设有能够前后移动的螺旋压板（312），螺旋压板（312）与金属钻头（310）上的钻齿的螺旋方向一致，螺旋压板（312）的厚度沿金属钻头（310）的径向由内向外逐渐增大，以使螺旋压板（312）的前侧板面形成楔形面，固定钻齿段（314）的内侧具有避让螺旋压板（312）的避让槽，活动钻齿段（311）的内侧具有用于容纳螺旋压板（312）并与螺旋压板（312）顶压配合的凹槽，螺旋压板（312）依次穿过固定钻齿段（314）的避让槽和活动钻齿段（311）的凹槽，在螺旋压板（312）向前移动时，螺旋压板（312）的楔形面顶压活动钻齿段（311）沿金属钻头（310）的径向向外移动，螺旋压板（312）的前端设有向前延伸的前限位柱（3123），后端设有向后延伸的后限位柱（3122），钻齿安装槽（301）内分别开设有与前限位柱（3123）配合的前限位孔（317）和与后限位柱（3122）配合的后限位孔（3171），所述前限位孔（317）的前端贯穿金属钻头（310）的前端面，螺旋压板（312）的后侧板面与固定钻齿段（314）之间设有用于驱使螺旋压板（312）向前复位的轴向复位弹簧（3121），所述前限位柱（3123）的前端在水泥钻头（320）与金属钻头（310）分离时凸出金属钻头（310）的前端面，在水泥钻头（320）与金属钻头（310）分离时，轴向复位弹簧（3121）伸长使得螺旋压板（312）向前移动，螺旋压板（312）前移向外顶推活动钻齿段（311），使得活动钻齿段（311）凸出固定钻齿段（314），在水泥钻头（320）与金属钻头（310）对接时，水泥钻头（320）顶压前限位柱（3123），螺旋压板（312）向后移动，活动钻齿段（311）能够向内收回。

6.根据权利要求5所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，活动钻齿段（311）与金属钻头（310）之间设有用于驱使活动钻齿段（311）向内收回的径向复位弹簧（3112）。

7.根据权利要求6所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，活动钻齿段（311）的内侧设有向后延伸的弹簧挡板（3111），钻齿安装槽（301）的槽壁上开设有挡板插孔（319），弹簧挡板（3111）插装在挡板插孔（319）内，径向复位弹簧（3112）安装在弹簧挡板（3111）与挡板插孔（319）内壁之间。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的土木工程锚杆施工装置，其特征在于，还包括沿前后方向延伸的钻孔架（200），钻孔架（200）上设有支撑装置和夹紧装置（207），所述钻杆通过支撑装置安装在钻孔架（200）上，所述夹紧装置（207）用于在钻孔前夹紧水泥钻头（320），以防止水泥钻头（320）与金属钻头（310）分离，所述夹紧装置（207）在向钻杆中装入锚杆（400）时夹紧钻杆以阻止钻杆旋转，钻孔架（200）上安装有用于驱动钻杆的钻杆电机（203），钻孔架（200）上安装有丝杠（202）以及与丝杠（202）配合并沿前后移动的支撑座（208），钻杆电机（203）安装在支撑座（208）上，丝杠（202）连接有驱动机构。

技术总结
本发明涉及一种土木工程锚杆施工装置，包括轴线沿前后延伸的钻杆和位于钻杆前端的钻头，钻头为分段式钻头组件，钻头组件包括水泥钻头和金属钻头，金属钻头和所述水泥钻头的外侧面上均螺旋设置有用于钻挖锚孔的钻齿，金属钻头为空心结构且固定在钻杆的前端，水泥钻头通过螺纹结构旋转安装在金属钻头的前端，金属钻头在需要注浆时与水泥钻头分离并随钻杆一起退出锚孔，金属钻头在随钻杆退出锚孔过程中将位于钻头组件后方的砂石推出锚孔，水泥钻头内设有用于与锚杆配合以阻止锚杆随钻杆后退的限位结构。本发明通过设置分段式钻头，一节钻头随钻杆一起后退时对锚孔进行清理，保证后期注浆效果，提高锚杆锚固强度。

技术研发人员：李昊鹏
受保护的技术使用者：吉林铁道职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13