阅读说明：本技术 一种蛇形盔甲锚杆及其施工方法 (Snake-shaped armor anchor rod and construction method thereof ) 是由 马建军 黄林冲 梁禹 赖正首 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种蛇形盔甲锚杆及其施工方法,其将杆体设置为包括多节前后依次相邻的空心筒体,将两两相邻的筒体,位于后方的筒体的前部插入位于前方的筒体后部并与之可摆动连接,从而使两两相邻的筒体之间可以相对摆动,使杆体可根据需求弯曲形成曲线状。与现有的直线状的锚杆相比,能产生如下有益效果：1、在蛇形盔甲锚杆受到荷载的时候,蛇形盔甲锚杆除了注浆体与周围岩土体的摩擦作用外,还存在曲线杆体与周围岩土体的相互作用,提高了蛇形盔甲锚杆的锚固力和稳定性。2、注浆过程中,浆液可经相邻两节筒体之间的间隙均匀流出以充填整个曲线钻孔,进而能更充分地充填整个曲线钻孔,从而提高锚杆支护的强度。(The invention discloses a snakelike armor anchor rod and a construction method thereof.A rod body is arranged to comprise a plurality of sections of hollow cylinders which are sequentially adjacent front and back, and the front parts of every two adjacent cylinders and the front part of the cylinder positioned at the back are inserted into the back part of the cylinder positioned at the front and can be in swinging connection with the cylinder positioned at the front, so that every two adjacent cylinders can swing relatively, and the rod body can be bent to form a curve shape according to requirements. Compared with the existing linear anchor rod, the anchor rod has the following beneficial effects: 1. when snakelike armour stock receives the load, snakelike armour stock still has the curve body of rod and the interact of ground body around except the frictional action of slip casting body and ground body around, has improved the anchor power and the stability of snakelike armour stock. 2. In the grouting process, grout can uniformly flow out through a gap between two adjacent sections of the cylinder bodies so as to fill the whole curve drilled hole, and then the whole curve drilled hole can be filled more fully, so that the strength of anchor bolt support is improved.)

一种蛇形盔甲锚杆及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土体加固技术领域，特别涉及一种涉及用于岩土体加固的蛇形盔甲锚杆及其施工方法。

背景技术

锚杆支护是指在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩土体或硐室周围岩土体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩土体结合在一起而产生悬吊、组合梁和/或补强效果，以达到支护的目的。

现有的锚杆种类很多，基本上都是依靠锚杆注浆体与周围岩土体的相互作用提供锚固力。但由于锚杆的杆体（锚固段）一般为直线状，与岩土体的相互作用相对较弱，普通存在锚杆无法提供稳定的锚固点和足够的抗拔力的问题，在极端情况下甚至容易导致杆体从岩土体中被拔出。而岩土体与锚杆之间出现相对滑动时，锚杆的变形适应性差，会造成锚固能力减弱，最终影响工程的安全。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种蛇形盔甲锚杆及其施工方法，旨在提高锚杆的锚固力和稳定性。

为实现上述目的，本发明提出一种蛇形盔甲锚杆，包括杆体和连接于杆体前端的锚头，所述杆体包括多节前后依次相邻的空心筒体，筒体前、后两端敞开呈前小后大的喇叭状，相邻的两节筒体中，位于后方的筒体的前部伸入位于前方的筒体的后部并与之可相对摆动连接。

为实现上述目的，本发明还提出一种蛇形盔甲锚杆的施工方法，包括步骤：

S1、通过定向钻技术在岩土层开挖形成曲线钻孔；

S2、将蛇形盔甲锚杆打入曲线钻孔，使蛇形盔甲锚杆形成与曲线钻孔相适的曲线状；

S3、经蛇形盔甲锚杆的往曲线钻孔注浆，以将曲线钻孔填满，凝固后形成曲线状锚杆支护。

本发明技术方案将其杆体设置为包括多节前后依次相邻的空心筒体，将两两相邻的筒体，位于后方的筒体的前部***位于前方的筒体后部并与之可摆动连接，从而使两两相邻的筒体之间可以相对摆动，使杆体可根据需求弯曲形成曲线状。使用时，根据岩土体的支护需求，通过定向钻技术在岩土层开挖形成曲线钻孔，并将杆体打入曲线钻孔后，经同样为曲线状的蛇形盔甲锚杆往曲线钻孔注浆并凝固即可形成曲线状锚杆支护。与现有的直线状的锚杆相比，本发明蛇形盔甲锚杆可形成曲线状，能产生如下有益效果：1、在蛇形盔甲锚杆受到荷载的时候，蛇形盔甲锚杆除了注浆体与周围岩土体的摩擦作用外，还存在曲线杆体与周围岩土体的相互作用（例如杆体的曲线部分对岩土体相对应的部分形成抱紧的作用力），提高了蛇形盔甲锚杆的锚固力和稳定性。2、注浆过程中，浆液可经相邻两节筒体之间的间隙均匀流出以充填整个曲线钻孔，进而能更充分地充填整个曲线钻孔，从而提高锚杆支护的强度。

附图说明

图1为蛇形盔甲锚杆的结构示意图；

图2为多节筒体的装配结构示意图；

图3为筒体的结构示意图；

图4为锚头的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种蛇形盔甲锚杆。

本发明实施例中，如图1至4所示，该蛇形盔甲锚杆包括杆体100和连接于杆体100前端的锚头2，所述杆体100包括多节前后依次相邻的空心筒体1，筒体1前、后两端敞开呈前小后大的喇叭状，相邻的两节筒体1中，位于后方的筒体1的前部伸入位于前方的筒体1的后部并与之可相对摆动连接，可使整根锚杆形成蛇形盔甲状。使用时，根据岩土体的支护需求，通过定向钻技术在岩土层开挖形成曲线钻孔（未图示），并将杆体100打入曲线钻孔后，经同样为曲线状的蛇形盔甲锚杆往曲线钻孔注浆并凝固即可形成曲线状锚杆支护。与现有的直线状的锚杆相比，本发明蛇形盔甲锚杆可形成曲线状，能产生如下有益效果：1、在蛇形盔甲锚杆受到荷载的时候，蛇形盔甲锚杆除了注浆体与周围岩土体的摩擦作用外，还存在曲线杆体100与周围岩土体的相互作用（例如杆体的曲线部分对岩土体相对应的部分形成抱紧的作用力），提高了蛇形盔甲锚杆的锚固力和稳定性。2、注浆过程中，浆液可经相邻两节筒体1之间的间隙均匀流出以充填整个曲线钻孔，从而能更充分地充填整个曲线钻孔并渗进周围的岩土体中，进而提高锚杆支护的强度。

在本发明实施例中，如图2至4所示，将位于前方的筒体1的后部和位于后方的筒体1的前部可摆动连接的方式有多种，例如通过万向铰3或者钢索连接。

在一较佳实施例中，位于前方的筒体1的后部和位于后方的筒体1的前部之间通过万向铰3（或称万向接头、万向节等）连接，从而使相邻的两节筒体1之间可以自由摆动。具体地，所述万向铰3的一传动轴31的自由端与位于后方的筒体1的前部的外周壁连接，万向铰3的另一传动轴32的自由端与位于前方的筒体1的后部的内周壁连接。由于万向铰3为现有技术，这里不再对其具体结构以及工作原理进行赘述。

可以理解地，连接相邻两节筒体1的万向铰3的数量至少有两个，例如两个（如图2所示为两个的情况）、三个、四个或者更多，至少两个所述万向铰3优选绕筒体1的轴线均匀分布，以使相邻两节筒体1之间摆动顺畅且受力均匀。

在本发明实施例中，所述筒体1的后端的外径大于曲线钻孔的孔径，蛇形盔甲锚杆被打入曲线钻孔后，筒体1的后部会部分挤入曲线钻孔的周围的岩土体中，以增加曲线钻孔的孔壁和蛇形盔甲锚杆的摩擦力。必要时，可在将蛇形盔甲锚杆打入曲线钻孔并在注浆前，从外部略微后拉蛇形盔甲锚杆，使筒体1的后端在岩土体的阻力作用下略微张开，并使筒体1的后端能更多地挤入岩土体，以提高曲线钻孔的孔壁和蛇形盔甲锚杆的摩擦力。

优选地，为使筒体1的后端能更好地挤入曲线钻孔的周围的岩土体，可将筒体1的后端11设置成厚度向后变小的刀刃状。可以理解地是，在注浆过程中，浆液会从相邻两节筒体1之间的间隙流出以充填整个曲线钻孔，在流出的过程中，筒体1后部还会在浆液的冲力作用下，再略微径向扩张，以使筒体1的后端更进一步挤入曲线钻孔周围的岩土体中，以更进一步提高曲线钻孔的孔壁和蛇形盔甲锚杆的摩擦力，从而更进一步提高蛇形盔甲锚杆的锚固力。

优选地，所述筒体1的纵截面为双曲线，这形状设置，便于蛇形盔甲锚杆进入曲线钻孔。

在本发明实施例中，所述锚头2呈前端尖锐的锥状，以便于将蛇形盔甲锚杆打入曲线钻孔中。为了便于锚头2与杆体100（主要为与位于最前方的一节筒体1）的连接，所述锚头2为后端开口的中空的锥形壳体状，位于最前方的筒体1的前部伸入锚头2并与锚头2可摆动连接，具体的可摆动连接方式同样为通过万向铰3或者钢索（未图示）连接，如将万向铰3的一传动轴31的自由端与位于最前方的筒体1前部的外壁连接，将万向轴的另一传动轴32的自由端与锚头2的内壁连接。同理地，所述锚头的后端21同样设置成厚度向后变小的刀刃状，以使锚头可进一步挤入曲线钻孔周围的岩土体。

进一步地，还包括设于杆体100内的拉簧5，所述拉簧5前端与锚头2连接，后端与位于最后方的筒体1或者装于最后方的筒体1后端的尾部托板4连接。一方面利用拉簧5的弹性拉力为相邻的筒体1之间以及位于最前方的筒体1和锚头2之间提供紧压力，另一方面可作为配筋为空心的筒体1和锚头2分担部分荷载，并提高蛇形盔甲锚杆的结构强度，可降低施工过程中筒体1受压而径向向内变形的机率。

本发明还提出一种蛇形盔甲锚杆的施工方法。

如图1至图4所示，该蛇形盔甲锚杆的施工方法，包括步骤：

S1、通过定向钻技术在岩土层开挖形成曲线钻孔；

应当说明的是，定向钻技术为现有技术，这里不再对其具体钻孔过程进行赘述。曲线钻孔的曲线形状可根据支护需求等情况而定。

S2、将蛇形盔甲锚杆打入曲线钻孔，使蛇形盔甲锚杆形成与曲线钻孔相适的曲线状；

可以理解地，所述蛇形盔甲锚杆的结构参照上述蛇形盔甲锚杆的所有实施例，在此不再进行赘述。

具体地，为避免蛇形盔甲锚杆过较长不便于一次性打入曲线钻孔，在将蛇形盔甲锚杆打入曲线钻孔，使蛇形盔甲锚杆形成与曲线钻孔相适的曲线状的所述步骤S2中，具体包括步骤：S201、将锚头2与预定数理的筒体1可摆动连接后往曲线钻孔内部打入至部分（如位于后方的一节筒体1的全部或者部分）位于曲线钻孔外；S202、在位于曲线钻孔外的所述部分继续可摆动连接预定数量的筒体1后，同样往曲线钻孔内部打入至部分位于曲线钻孔外；S203、如此重复操作直至将整根蛇形盔甲锚杆的杆体100完全打入曲线钻孔。

进一步地，在步骤S201中，还包括将拉簧5的前端穿过预定数量的筒体1并与锚头2连接的过程；在步骤S203中，在将整根蛇形盔甲锚杆的杆体100完全打入曲线钻孔之前，还包括将拉簧5的后端与位于最后方的筒体1或者装于最后方的筒体1后端的尾部托板4连接的过程。

进一步地，步骤S2中，在将蛇形盔甲锚杆打入曲线钻孔之后，还包括从外部略微后拉蛇形盔甲锚杆，使筒体1的后端在岩土体的阻力作用下略微张开，并使筒体1的后端能更多地挤入岩土体的过程，以提高曲线钻孔的孔壁和蛇形盔甲锚杆的摩擦力。

S3、经蛇形盔甲锚杆的往曲线钻孔注浆，以将曲线钻孔填满，凝固后形成曲线状蛇形盔甲锚杆支护。与现有的直线状的锚杆相比，本发明蛇形盔甲锚杆可形成曲线状，能产生如下有益效果：1、在蛇形盔甲锚杆受到荷载的时候，蛇形盔甲锚杆除了注浆体与周围岩土体的摩擦作用外，还存在曲线杆体100与周围岩土体的相互作用（例如杆体的曲线部分对岩土体相对应的部分形成抱紧的作用力），提高了蛇形盔甲锚杆的锚固力和稳定性。2、注浆过程中，浆液可经相邻两节筒体1之间的间隙均匀流出以充填整个曲线钻孔，从而能更充分地充填整个曲线钻孔并渗进周围的岩土体中，从而提高锚杆支护的强度。3、筒体1的后端11设置成厚度向后变小的刀刃状，可使筒体1的后端挤入曲线钻孔的周围的岩土体中，以更进一步井提高曲线钻孔的孔壁和蛇形盔甲锚杆的摩擦力，从而更进一步提高蛇形盔甲锚杆的锚固力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。