一种快速装配的岩土加固装置.pdf

本发明的一种快速装配的岩土加固装置，适用于配合锚杆加固岩土。至少包括第一承力构件和第二承力构件以及阻尼构件；本发明利用第二承力构件之于锚杆和第一承力构件之间所形成的楔形结构，产生胀紧力，保证了第一承力构件和第二承力构件的连接。并利用阻尼构件之于第一承力构件和锚杆直径形成摩擦力，有效防止锚杆送入锚杆孔的过程中，第一承力构件受孔壁或其它障碍物的外力作用而脱落。本发明的装配速度比现有技术有显著提升。在土体或岩层中，当锚杆的受力变大时，第二承力构件产生的胀紧力也会随之自动增大，机械强度和可靠性都比现有技术有很大进步。

1.  一种快速装配的岩土加固装置，适用于配合锚杆加固岩土；其特征在于，至少包括第一承力构件和第二承力构件以及阻尼构件；所述第一承力构件呈管状并具有嵌入岩土的承力部，所述第二承力构件为胀紧构件；当两个或两个以上的第二承力构件配合使用时，组成一个非闭合环；所述第二承力构的下表面和所述锚杆配合，所述第二承力构件的上表面和所述第一承力构件配合；所述第二承力构件的下表面和上表面为非平行面；所述阻尼构件嵌入到锚杆和所述第一承力构件之间；所述阻尼构件在嵌入前后发生由舒展到压缩的变化；所述第二承力构件和所述第一承力构件产生胀紧配合时，所述阻尼构件仍然具有被压缩的空间。

2.  根据权利要求1所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述第二承力构件是弧形垫片，其上表面为锥面并与所述第一承力构件的下表面配合；所述第二承力构件的下表面为柱面并与所述锚杆配合。

3.  根据权利要求2所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述第二承力构件由刚性材料制成，包括钢、合金钢、特种钢、不锈钢、合金、铁、铜、镍在内的金属材料，还包括陶瓷、刚玉在内的陶瓷材料。

4.  根据权利要求1所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述阻尼构件为环形圈，并有柔性材料制成。

5.  根据权利要求4所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述阻尼构件由橡胶材料制成。

6.  根据权利要求1所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述阻尼构件为橡胶块。

7.  根据权利要求1所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述第一承力构件的承力部为凸缘盘状结构。

8.  根据权利要求7所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述凸缘盘状结构上具有穿孔。

9.  根据权利要求8所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述凸缘盘状结构和第一承力构件的管体之间具有加强筋。

10.  根据权利要求1至9任意一项所述的一种快速装配的岩土加固装置，其特征在于，所述锚杆为带肋锚杆和不带肋锚杆。

一种快速装配的岩土加固装置
技术领域
本发明涉及一种快速装配的岩土加固装置，适用于配合锚杆加固岩土，属于固定建筑 物的基础加固技术。
背景技术
锚杆于其植入稳固土体或岩层的部分往往需要借助加固装置，以增强锚杆的锚固力。 最初，有人在锚杆上焊接一些鳍片或钢筋以达到上述目的，然而，焊接工艺具有工时长、 设备工装多、人力成本高、加工质量难以保证等诸多缺点。后来，人们采用精轧螺纹钢(GB/T 20065-2006)作为锚杆，并利用其上的螺纹肋作为连接件和加固装置连接配合，获得了焊 接方式所不具有的诸多优点。
螺纹锚杆及其加固装置的技术可见诸于CN201158820Y、CN201574394U、CN102304919A 等专利公告或专利申请公布中。螺旋配合的加固装置虽然较焊接配合的锚固装置有较大进 步，却也有自身的不足。现有的螺旋配合加固装置，于装配时，必须由锚杆的一端依靠螺 旋进动安装，然而，锚杆往往长达十几米甚至超过二十米，导致安装过慢，特别是当加固 装置数目较多或装配位置较远时，其安装效率更显得低下。此外，锚杆由于搬运等原因， 时常产生一定程度的弯曲，加固装置因此卡在锚杆上而动惮不得，无法安装到预定位置， 必须矫正锚杆后重新安装，给现场施工带来诸多不便。
有鉴于此，很有必要开发一种能快速装配的加固装置以取代现有的旋入型加固装置， 以提高作业之效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速装配的岩土加固装置，适于施工现场快速安装，并具 有牢固可靠的机械性能。
为了达成上述目的，本发明的技术方案如下。
一种快速装配的岩土加固装置，适用于配合锚杆加固岩土；至少包括第一承力构件和 第二承力构件以及阻尼构件；所述第一承力构件呈管状并具有嵌入岩土的承力部，所述第 二承力构件为胀紧构件；当两个或两个以上的第二承力构件配合使用时，组成一个非闭合 环；所述第二承力构的下表面和所述锚杆配合，所述第二承力构件的上表面和所述第一承 力构件配合；所述第二承力构件的下表面和上表面为非平行面；所述阻尼构件嵌入到锚杆 和所述第一承力构件之间；所述阻尼构件在嵌入前后发生由舒展到压缩的变化；所述第二 承力构件和所述第一承力构件产生胀紧配合时，所述阻尼构件仍然具有被压缩的空间。
在某些实施例中，所述第二承力构件是弧形垫片，其上表面为锥面并与所述第一承力 构件的下表面配合；所述第二承力构件的下表面为柱面并与所述锚杆配合。
在某些实施例中，所述第二承力构件由刚性材料制成，包括钢、合金钢、特种钢、不 锈钢、合金、铁、铜、镍在内的金属材料，还包括陶瓷、刚玉在内的陶瓷材料。
在某些实施例中，所述阻尼构件为环形圈，并有柔性材料制成。
在某些实施例中，所述阻尼构件由橡胶材料制成，
在某些实施例中，所述阻尼构件为橡胶块。
在某些实施例中，所述第一承力构件的承力部为凸缘盘状结构。
在某些实施例中，所述凸缘盘状结构上具有穿孔。
所述凸缘盘状结构和第一承力构件的管体之间具有加强筋。
在某些实施例中，其特征在于，所述锚杆为带肋锚杆和不带肋锚杆。
本发明的第一承力构件是嵌入土体的加固构件；本发明的第二承力构件是介于第一承 力构件和锚杆之间，作为传递锚杆和第一承力构件之间作用力的中间构件。本发明的第二 承力构建的外表面与内表面为非平行面，即它们之间具有非零夹角；此外，本发明第一承 力构件的内表面与第二承力构件的外表面配合，锚杆的外表面与第二承力构件的内表面配 合，也就说，第一承力构件的内表面和锚杆的外表面也构成一个非零夹角；当第二承力构 件相对第一承力构件和锚杆，向夹角的交点方向运动时，第二承力构件将会被楔紧，产生 胀紧力，将第一承力构建和锚杆胀紧。在土体/岩层中，锚杆和第一承力构件的受力方向 相反，当锚杆上施加的预紧力越来越大时，第二承力构件会随着锚杆往非零夹角的交点位 移，于是，胀紧力也随之增大，直到平衡锚杆的预紧力为止，保证了连接的可靠性。
本发明在第一承力构件和锚杆之间嵌入阻尼构件，该阻尼构件于嵌入前后会发生由舒 展到压缩的变化。当阻尼构件处于压缩状态时，具有恢复舒展状态的趋势，在这个趋势的 作用下，阻尼构件会同时对第一承力构件和锚杆施加压力，并于接触表面形成摩擦力，该 摩擦力的存在，能防止将第一承力构件送入锚杆孔时，由于孔壁或其他障碍物的作用所导 致的脱落问题发生。
本发明一种快速装配的岩土加固装置的装配过程如下。
第一步，第一承力构件先从锚杆的一端穿入，由于第一承力构件的内径较锚杆大，亦 不设置螺纹，所以，第一承力构件能很快速地穿入到预定位置，即使锚杆有些弯曲，第一 承力构件也不易卡在锚杆上。
第二步，第一承力构件到达预定位置后，将第二承力构件嵌入到第一承力构件和锚杆 之间，并使第二承力构件产生胀紧力。
第三步，当第二承力构件送入第一承力构件和锚杆之间空间后，再将阻尼构件嵌入到 第一承力构件和锚杆之间，并保证阻尼构件已经足以防止第一承力构件从锚杆上脱落，完 成装配。
装配完成后，即可将带有第一承力构件的锚杆送入锚杆孔，待浆体固化后，拉紧锚杆， 即能促使锚杆带动第二承力构件相对第一承力构件往胀紧的方向运动，形成可靠连接。值 的说明的是，由于阻尼构件还具有被进一步压缩的空间，所以阻尼构件不妨碍第二承力构 件向胀紧的方向运动。
采用本发明一种快速装配的岩土加固装置，能够从锚杆的一端快速穿入，再配合嵌入 第二承力构件和阻尼构件即可完成装配，装配速度快；即使锚杆有些许弯曲，第一承力构 件在穿入的过程中，也不易卡在锚杆上；由于采用胀紧楔合结构，本发明一种快速装配的 岩土加固装置在受力越大时，胀紧力也会随之自动变大，具有可靠的连接性；并且，相比 现有技术中螺纹根部承受的剪力而言，本发明将锚杆所受的拉力转换成第二承力构件所受 的压力，能显著提高第二承力构件的可靠性，使第一承力构件和锚杆的连接更为稳定。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下将结合附图对本发明的 具体实施方式做详细说明。在以下的描述中阐述了以便于充分理解本发明的具体细节，但 是，本发明能够以不同于以下描述的方式实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵 的情况下做类似推广。因此，本发明不受以下公开的具体实施例的限制。
附图说明
图1是本发明实施例第一承力构件的立体视图；
图2是本发明实施例第一承力构件的主视图；
图3是本发明实施例第一承力构件的剖视图；
图4是本发明实施例第二承力构件的俯视图；
图5是本发明实施例第二承力构件的剖视图；
图6是本发明实施例第二承力构件的主视图；
图7是本发明实施例第二承力构件的右视图；
图8是本发明实施例第二承力构件的立体视图；
图9是本发明实施例第二承力构件的组合图；
图10是本发明实施例阻尼构件的主视图；
图11是本发明实施例阻尼构件的剖视图；
图12是本发明实施例装配示意图；
图13是本发明实施例装配到位图。
附图标记说明
100第一承力构件 110第一承力构件的上表面 120第一承力构件的下表面 130凸 缘盘状承力部 140穿孔 200第二承力构件 210第二承力构件的下表面 211下表面平 齐线 220第二承力构件的上表面 221上表面平齐线 300阻尼构件 400锚杆
具体实施方式
请参加图1至图3，本实施例第一承力构件100呈管状，并具有嵌入岩土的凸缘盘状 承力部130，在其他实施例中，第一承力构件100的管体和承力部之间还可以具有加强筋， 以增强承力部和管体的连接；凸缘盘状承力部130具有三个穿孔140，穿孔140便于注浆 管送入锚杆孔；第一承力构件的上表面110是圆柱面，第一承力构件的下表面120是锥面 并与第二承力构件的上表面配合。
请参阅图4至图8，本实施例第二承力构件200为弧形垫片形态的胀紧构件，其上表 面为锥面并与第一承力构件的下表面120配合，其下表面为柱面并与锚杆400配合。图5 清晰显示，本实施例第二承力构件的上表面220和它的下表面210具有非零夹角α，第二 承力构件的上表面220和第二承力构件的下表面210构成非平行关系。在其他实施例中， 第二承力构件的下表面还可以具有与锚杆400的螺纹相配合的凹槽。
请参阅图9，本实施例采用4个第二承力构件200配合使用，每两个组成一对，前后 各一对。在每一对中，第二承力构件200组成具有缺口的非闭合环(图9中，用点划线表 示非闭合环的环体部分，用虚线表示非闭合环的缺口部分)，使得每一个第二承力构件200 具有沿周向移动的空间，也具有被径向压缩的空间。由于第二承力构件200主要承受压应 力，其材料以抗压能力强并具有较大弹性模量为宜，包括钢、合金钢、特种钢、不锈钢、 合金、铁、铜、镍在内的金属材料都是候选对象；在对弹性模量要求不高的场合，选用包 括陶瓷、刚玉在内的陶瓷材料也未尝不可。
如图10至图11所示，本实施例阻尼构件300选用橡胶制成的O型环，舒展状态时， 它的外径大于第一承力构件100的内径，它的内径略大于锚杆的外径。嵌入到第一承力构 件100和锚杆400之间后，它还具有可进一步压缩的空间。在其他实施例中，阻尼构件300 可以选用为橡胶块，无需局限于本实施例所展示的O型环状结构，只要能嵌入到第一承力 构件100和锚杆400之间即可。
如图12所示，本实施例装配过程如下。
第一步，将阻尼构件300和第一承力构件100套入锚杆400中，并送到预定位置。
第二步，在第一承力构件装配的预定位置处，于锚杆两侧，尽量对称地贴合上如图12 所示的4个第二承力构件200。
第三步，按图12中箭头所指示的方向，推得动第一承力构件100，让第二承力构件 200和阻尼构件一次嵌入到第一承力构件100和锚杆400之间；并借助锤击等外力，迫使 第二承力构件200和阻尼构件300进一步嵌入到第一承力构件100和锚杆400之间，直到 难以进一步锤击为止，即完成装配。
装配完成后，得图13所示的组合体。图13示意出阻尼构件300被压缩成扁平状，于 其舒展时的状态大有不同，此处，阻尼构件300一面抵靠第一承力构件的下表面120，另 一面抵靠锚杆的上表面，并因自身弹性变形所产生的压力，于第一承力构件100和锚杆400 上形成摩擦力，起到连接第一承力构件100和锚杆400的作用。
本实施例的第一承力构件100和阻尼构件够从锚杆的一端快速穿入，再配合嵌入第二 承力构件200和阻尼构件300即可完成装配，装配速度快；即使锚杆400存在些许弯曲， 第一承力构件100和阻尼构件300在穿入的过程中，也不易卡在锚杆400上。由于采用胀 紧楔合原理，本是实施例锚杆400受力越大时，第二承力构件200将胀得越紧，连接变得 更可靠；此外，相比现有技术中螺纹根部承受的剪力而言，本是实施例将锚杆400的所承 受的拉力转换成第二承力构件200所受的压力，第二承力构件200其承载能打显著提高， 显著增加了第一承力构件100固定于锚杆400的可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内 容对本发明技术方案作出多种可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此， 凡是不脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的实质对以上实施例所做的任何简单修 改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。