專(zhuān)利名稱(chēng)：燃?xì)馐筋A(yù)應(yīng)力錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于隧道、涵洞等大型工程拱形圍巖、坡形巖壁、基坑的作業(yè)面支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種預(yù)應(yīng)力錨桿。
技術(shù)背景為滿(mǎn)足人類(lèi)在農(nóng)田、灌溉、水電、鐵路、公路、國(guó)防安全以及高層建筑等方面快速發(fā)展的需求，人們挖掘了大量的隧道、涵洞。這些隧道、涵洞的跨度從數(shù)米到幾十米。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，人們?yōu)楸ＷC挖掘面的穩(wěn)定和繼續(xù)施工的安全性，開(kāi)挖面必須先進(jìn)行加固，達(dá)到一定的安全標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行下一步的施工或投入使用。“錨桿支護(hù)法”是目前最常用的一種簡(jiǎn)單有效的加固方法，它最初用來(lái)進(jìn)行礦井坑道的加固，現(xiàn)在多用于涵洞、隧道圍巖的支護(hù)和預(yù)支護(hù)，以及水利工程中的坡形巖壁和大型建筑工程中的坑基防護(hù)與加固。
中國(guó)專(zhuān)利ZL02229312.4公開(kāi)了一種中長(zhǎng)爆擴(kuò)瞬時(shí)自鎖預(yù)應(yīng)力錨桿，它包括錨桿桿體、環(huán)形爆炸藥卷、垂頭和頂端鎖頭，錨桿桿體頂端與錘頭之間用焊接方式連接，環(huán)形爆炸藥卷置于垂頭護(hù)筒內(nèi)的環(huán)形藥卷護(hù)筒內(nèi)，環(huán)形藥卷護(hù)筒包在錨桿桿體外，錨桿桿體插入錨桿桿體對(duì)穿插孔內(nèi)，頂端鎖頭開(kāi)有六等分錐形槽，錐尖伸入錘頭的六等分平行槽內(nèi)。施工時(shí)，引爆環(huán)形爆炸藥卷，在該藥卷的爆炸沖擊力的作用下，垂頭下移并嵌入頂端鎖頭的錐形槽內(nèi)，同時(shí)錘頭的平行槽沿錐形槽向外擴(kuò)張并與錨固孔孔壁鎖緊，這樣錨桿即被牢固的鎖在錨固孔中。這種錨桿的缺點(diǎn)是(1)施工前，須對(duì)按裝在垂頭對(duì)穿插孔內(nèi)的錨桿桿體頂端與錘頭進(jìn)行焊接固定，操作工藝較為復(fù)雜；(2)環(huán)形爆炸藥卷使用的是炸藥，存在著一定的安全隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種既便于施工操作又能安全可靠工作的燃?xì)馐筋A(yù)應(yīng)力錨桿，具體地說(shuō)，這種錨桿是通過(guò)燃?xì)怛?qū)動(dòng)活塞打開(kāi)其一端的脹殼而將錨桿頭部楔緊在錨固孔內(nèi)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型包括燃?xì)獍l(fā)生器、錨桿體、倒楔、脹殼。所述的燃?xì)獍l(fā)生器含有殼體、做功活塞、兩個(gè)密封圈、火藥或發(fā)射藥、點(diǎn)火器、防護(hù)帽，所述的殼體是一個(gè)帶有中心通孔和環(huán)形孔的圓柱殼體，環(huán)形孔一端有底另一端是敞口，其底端還開(kāi)有一個(gè)通孔；所述的做功活塞是一個(gè)圓環(huán)狀柱體且其內(nèi)、外柱面上分別帶有內(nèi)、外階梯，在做功活塞大環(huán)形體的內(nèi)、外柱面上分別設(shè)有內(nèi)、外密封槽，做功活塞的外階梯距做功活塞小環(huán)形端面的距離要稍大于做功活塞的工作行程；所述防護(hù)帽是一個(gè)帶有通孔的蓋子，其通孔的直徑應(yīng)介于做功活塞的小環(huán)形柱體和大環(huán)形柱體的外圓直徑之間；所述的點(diǎn)火器、火藥或發(fā)射藥、做功活塞均裝在所述殼體的環(huán)形孔內(nèi)，點(diǎn)火器的點(diǎn)火線(xiàn)由環(huán)形孔底端的通孔中引出并用密封膠封堵通孔與點(diǎn)火線(xiàn)之間的空隙，做功活塞的大環(huán)形端面與發(fā)射藥接觸，兩個(gè)密封圈分別套在做功活塞的內(nèi)、外密封槽上，防護(hù)帽與殼體的敞口端固連；所述的脹殼是一個(gè)帶有錐形通孔的圓柱體，其外表面帶有Z型齒并沿縱向設(shè)有數(shù)個(gè)預(yù)制槽；所述的倒楔是一個(gè)帶有中心孔的錐狀體；所述的錨桿體是一個(gè)帶有臺(tái)階面的圓桿；所述的燃?xì)獍l(fā)生器、脹殼、倒楔順次套在錨桿體上并通過(guò)緊固件固定，所述的殼體底端與錨桿體的臺(tái)階面相鄰，所述倒楔的錐前端伸進(jìn)脹殼錐形通孔的大口端，其錐尾端與緊固件相鄰。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述殼體的外圓柱面上開(kāi)有泄壓孔，所述泄壓孔距殼體敞口端的距離為做功活塞長(zhǎng)度減做功活塞的工作行程。
本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在第一，錨固施工前只需完成將燃?xì)獍l(fā)生器、脹殼、倒楔套在錨桿體上并用緊固件固定這一簡(jiǎn)單工序，與現(xiàn)有技術(shù)中的焊接工序相比，操作非常方便，而且也降低了施工成本；第二，本實(shí)用新型是靠普通的火藥或發(fā)射藥燃燒產(chǎn)生的大量氣體來(lái)推動(dòng)做功活塞帶動(dòng)脹殼運(yùn)動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)中利用引爆專(zhuān)制的爆炸藥卷產(chǎn)生沖擊力進(jìn)行錨固的方案相比，安全性及通用性好，效費(fèi)比較高，而且本實(shí)用新型的燃?xì)獍l(fā)生器所產(chǎn)生的做功驅(qū)動(dòng)力可高達(dá)5t～10t，能可靠地將脹殼牢固地楔入到錨固孔壁，其錨固力可達(dá)20t以上，因此，本實(shí)用新型可以作為10米左右的預(yù)應(yīng)力錨桿使用；第三，防護(hù)帽與做功活塞的階梯配合使用和在燃?xì)獍l(fā)生器的殼體上開(kāi)設(shè)泄壓孔，使得做功活塞在任何意外情況下都不能脫離殼體，從而更進(jìn)一步地保證了本實(shí)用新型的安全性。


圖1是本實(shí)用新型燃?xì)獍l(fā)生器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2是本實(shí)用新型脹殼示意圖。
圖3是本實(shí)用新型倒楔示意圖。
圖4是本實(shí)用新型錨固狀態(tài)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述。
正如圖1所示，本實(shí)用新型的燃?xì)獍l(fā)生器包括殼體1、做功活塞2、兩個(gè)密封圈3、火藥或發(fā)射藥4、點(diǎn)火器5、防護(hù)帽8。殼體1、做功活塞2均由普通金屬材料制作，殼體1的敞口端設(shè)有外螺紋，其外圓柱面上還開(kāi)有直徑為φ10mm的泄壓孔9。點(diǎn)火器5、火藥或發(fā)射藥4、做功活塞2均裝在殼體1的環(huán)形孔內(nèi)，火藥或發(fā)射藥4的藥劑與藥量應(yīng)與點(diǎn)火器5選型相配合，點(diǎn)火器5可以是普通型號(hào)的點(diǎn)火器，也可以是點(diǎn)火頭，點(diǎn)火器5的點(diǎn)火線(xiàn)7由殼體1的底端通孔穿出后與外接電源相連，用普通密封膠6將通孔與點(diǎn)火線(xiàn)7之間的空隙封住。兩個(gè)密封圈3均用橡膠材料制作，它們分別套在做功活塞2的內(nèi)、外密封槽中，密封膠6和內(nèi)、外密封圈3既可將火藥或發(fā)射藥4密封在殼體1底部的空間內(nèi)，同時(shí)又可以防止火藥或發(fā)射藥4受潮。防護(hù)帽8的功能是防止本實(shí)用新型意外發(fā)火后做功活塞2飛出殼體1而造成傷害，它由金屬材料制作并與殼體1的外螺紋連接。
圖2、圖3分別示出了本實(shí)用新型的脹殼13和倒楔12的結(jié)構(gòu)。倒楔12的外表面較光滑，錐度也較小，以便于它在做功活塞2的驅(qū)動(dòng)下能容易地楔入脹殼13的內(nèi)錐孔中。脹殼13的內(nèi)錐孔表面也較為光滑，便于倒楔12進(jìn)入；其縱向一般設(shè)置3～6個(gè)預(yù)制槽，也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況多設(shè)或少設(shè)，預(yù)制槽就是撐開(kāi)脹殼13的薄弱環(huán)節(jié)。
圖4表示出本實(shí)用新型在錨固施工前的裝配關(guān)系。由圖4可知，第一墊圈15、燃?xì)獍l(fā)生器、脹殼13、倒楔12、第二墊圈11順次套在錨桿體16上，第一墊圈15與錨桿體的臺(tái)階面相接觸，燃?xì)獍l(fā)生器的殼體底端與第一墊圈緊鄰，脹殼13的小錐孔端面與做功活塞2的端面相接觸，倒楔12的錐前端伸進(jìn)脹殼13的大錐孔端口，其錐尾端與第二墊圈11接觸，在錨桿體16的相應(yīng)位置上設(shè)有螺紋，螺母14擰在錨桿體16的螺紋位置，由此將燃?xì)獍l(fā)生器、脹殼13、倒楔12固定在錨桿體16上。
本實(shí)用新型的使用方法及工作原理如下在錨固施工時(shí)，首先將本實(shí)用新型的燃?xì)獍l(fā)生器、脹殼13、倒楔12按照?qǐng)D4的裝配關(guān)系固定在錨桿體16上，然后將本實(shí)用新型的錨頭送入位于錨固基礎(chǔ)17內(nèi)的錨固孔底部。然后給本實(shí)用新型通電，此時(shí)，本實(shí)用新型的點(diǎn)火器5發(fā)火，其輸出的火焰將密封在環(huán)形空間的火藥或發(fā)射藥4點(diǎn)燃，所產(chǎn)生的大量做功氣體推動(dòng)做功活塞2運(yùn)動(dòng)，做功活塞2推動(dòng)脹殼13的小錐孔端面使脹殼13整體向前運(yùn)動(dòng)，倒楔12逐漸伸入到脹殼13的內(nèi)錐孔中，在倒楔12的引導(dǎo)下，脹殼13沿縱向設(shè)置的預(yù)制槽逐漸張開(kāi)，脹殼13上的Z型齒在其張開(kāi)后就會(huì)被固定在錨固孔的孔壁中，此時(shí)，做功活塞2完成做功行程，殼體內(nèi)的燃燒氣體由泄壓孔9泄壓，做功活塞2停止運(yùn)動(dòng)。從本實(shí)用新型點(diǎn)火到脹殼13的Z型齒楔入錨固孔壁，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)10秒鐘。
權(quán)利要求1.一種燃?xì)馐筋A(yù)應(yīng)力錨桿，包括倒楔、脹殼、帶有臺(tái)階面的圓桿形錨桿體，其特征在于它還有一個(gè)燃?xì)獍l(fā)生器，所述的燃?xì)獍l(fā)生器包括殼體[1]、做功活塞[2]、兩個(gè)密封圈[3]、火藥或發(fā)射藥[4]、點(diǎn)火器[5]、防護(hù)帽[8]，所述的殼體[1]是一個(gè)帶有中心通孔和環(huán)形孔的圓柱殼體，環(huán)形孔一端有底另一端是敞口，其底端還開(kāi)有一個(gè)通孔；所述的做功活塞[2]是一個(gè)圓環(huán)狀柱體且其內(nèi)、外柱面上分別帶有內(nèi)、外階梯，在做功活塞[2]大環(huán)形體的內(nèi)、外柱面上分別設(shè)有內(nèi)、外密封槽，所述的外階梯距做功活塞[2]小環(huán)形端面的距離要稍大于做功活塞[2]的工作行程；所述防護(hù)帽[8]是一個(gè)帶有通孔的蓋子，其通孔的直徑應(yīng)介于做功活塞[2]的小環(huán)形柱體和大環(huán)形柱體的外圓直徑之間；所述的點(diǎn)火器[5]、火藥或發(fā)射藥[4]、做功活塞[2]均裝在所述殼體[1]的環(huán)形孔內(nèi)，點(diǎn)火器[5]的點(diǎn)火線(xiàn)[7]由環(huán)形孔底端的通孔中引出并用密封膠[6]封堵通孔與點(diǎn)火線(xiàn)[7]之間的空隙，做功活塞[2]的大環(huán)形端面與火藥或發(fā)射藥[4]接觸，兩個(gè)密封圈[3]分別套在做功活塞[2]的內(nèi)、外密封槽上，防護(hù)帽[8]與殼體[1]的敞口端固連；所述的脹殼[13]是一個(gè)帶有錐形通孔的圓柱體，其外表面帶有Z型齒并沿縱向設(shè)有數(shù)個(gè)預(yù)制槽；所述的倒楔[12]是一個(gè)帶有中心孔的錐狀體；所述的燃?xì)獍l(fā)生器、脹殼[13]、倒楔[12]順次套在錨桿體[16]上并通過(guò)緊固件[14]固定，所述的殼體[1]底端與錨桿體[16]的臺(tái)階面相鄰，所述倒楔[12]的錐前端伸進(jìn)脹殼[13]錐形通孔的大口端，其錐尾端與緊固件[14]相鄰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)馐筋A(yù)應(yīng)力錨桿，其特征在于所述殼體[1]的外圓柱面上開(kāi)有泄壓孔[9]，所述泄壓孔[9]距殼體[1]敞口端的距離為做功活塞[2]長(zhǎng)度減做功活塞[2]的工作行程。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種地下大型工程作業(yè)面支護(hù)用的燃?xì)馐筋A(yù)應(yīng)力錨桿，它主要由燃?xì)獍l(fā)生器、錨桿體、脹殼、倒楔構(gòu)成，燃?xì)獍l(fā)生器又包括殼體、做功活塞、火藥或發(fā)射藥、點(diǎn)火器、密封圈，做功活塞、火藥或發(fā)射藥、點(diǎn)火器均裝在殼體的環(huán)形空間，且火藥或發(fā)射藥通過(guò)密封圈與外界環(huán)境密封隔離。在錨固施工時(shí)，給點(diǎn)火器通電，使其點(diǎn)燃火藥或發(fā)射藥，火藥或發(fā)射藥燃燒產(chǎn)生大量氣體并推動(dòng)做功活塞運(yùn)動(dòng)，由此帶動(dòng)脹殼運(yùn)動(dòng)，脹殼在倒楔的導(dǎo)引下在數(shù)秒鐘內(nèi)撐開(kāi)，并通過(guò)其上的Z型齒可靠地楔入錨固孔壁。本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)是，錨固施工操作非常簡(jiǎn)便，具有較好的效費(fèi)比，而且工作可靠、使用安全，適宜作十米左右的預(yù)應(yīng)力錨桿使用。
文檔編號(hào)E02D5/74GK2673946SQ200420041489
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
發(fā)明者周曌, 陶紀(jì)南, 陳虹, 胡詠梅 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第二一三研究所