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CN100453743C - 一种预应力锚杆装置 - Google Patents

一种预应力锚杆装置 Download PDF

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CN100453743C
CN100453743C CNB2006100518092A CN200610051809A CN100453743C CN 100453743 C CN100453743 C CN 100453743C CN B2006100518092 A CNB2006100518092 A CN B2006100518092A CN 200610051809 A CN200610051809 A CN 200610051809A CN 100453743 C CN100453743 C CN 100453743C
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吴德兴
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HANGZHOU DODRIVE ENGINEERING MATERIALS Ltd
Xiang Xiaozhen
China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
China Railway Economic and Planning Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种粗钢筋预应力锚杆装置，包括锚杆体、支承垫板、锁紧螺母、对中器、自由段套管、注浆和排气通道，锚杆体分为外锚段、锚固段和自由段，外锚段由支承垫板、锁紧螺母和外部一段锚杆体形成；自由段的锚杆体穿套有自由段套管，自由段套管由其两个端头扣件装置将其螺纹固定在靠近支承垫板一端的锚杆体上，可随其两个端头扣件装置在锚杆体上旋转移动、中间部分与锚杆体隔开形成隔离空腔。本发明适用于地下工程、基坑、边坡工程中的岩土锚固支护，一次性注浆解决了预应力长锚杆施工锚固段及自由段注浆问题，施工简单易行，在岩土工程支护中特别是边坡支护中有很大的发展前景，可替代低预应力锚索，具有较高的性价比。

Description

一种预应力锚杆装置
技术领域
本发明涉及岩土工程锚固支护技术领域。本发明提出的一种预应力锚杆装置是对支护锚杆装置及安装工艺方法的一种改进。适用于地下工程、基坑、边坡工程中的岩土锚固支护。
背景技术
在岩土工程涉及的地下工程、采矿工程、基坑与边坡工程过程中，为防止地层变形坍塌或失稳而危及安全，对地层进行加固的一种主要的支护技术是采用锚杆。通过设置在地层中锚杆所具有的高强度抗拉能力及通过锚杆与锚杆周围的注浆体与地层之间密实结合等方式将地层加固起来，以提高地层的整体性。以控制地层变形，使之达到稳定安全状态。这种技术的发展已有上百年的历史，并提出多种锚杆支护类型及工艺以适应不同的地层与不同条件的需要。
锚杆可分预应力锚杆和非预应力锚杆。预应力锚杆在锚杆安装并发挥作用前给予地层一个预先的压力进行主动支护，控制地层变形，支护效果好；非预应力锚杆在锚杆安装后随地层变形后产生支护力，为被动支护，支护效果差。对于控制地层变形要求高和锚固力大的场合，预应力锚杆是最主要的选择。预应力锚杆按杆体的刚度可分为：以钢筋或钢管作杆体的粗钢筋预应力锚杆(Bar anchor)和以柔性高强钢绞丝作杆体的锚索预应力锚杆(strand anchor)两大类。锚索锚杆一般以多根钢绞丝组成的多束型锚杆(multi-strand anchor)，以预应力为主，由于施工复杂，对机械设备要求高。一般适用于锚固力有大于500KN，长度10m以上的地层。而粗钢筋预应力锚杆锚固力一般使用小于500KN，所采用的机械简单，施工方便，故目前使用最多的预应力锚杆，广泛使用于中小型锚固需要的地层支护中。如交通隧道、水利水电隧洞，采矿巷道、一般基坑和边坡支护。
粗钢筋预应力锚杆中：1)按预应力锚固段方式可分为机械点锚式和全粘结锚固型。2)按预应力锚杆的自由段可分非粘结型预应力锚杆和粘结型预应力锚杆。3)按杆体形状可分为实心预应力锚杆和空心(中空)预应力锚杆。
根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)中所述，预应力锚杆由锚头(锁定预应力荷载装置)、预应力筋、锚固头(体)组成，利用预应力筋的自由段的弹性伸长，对锚杆施加预应力以提供主动支护力。在上述预应力锚杆类型中，机械点锚式预应力锚杆的锚固段为机械式锚固头，锚杆杆体为预应力锚杆的自由段，外锚头由预应力锁定配件垫板和螺母组成。全粘结锚固型预应力锚杆的锚固段则以锚杆的前端一段作为锚固段，靠近锚头的后端一段在施加预应力前可弹性伸长故作为自由段，外锚头由预应力锁定配件垫板和螺母组成。具体有以下几种类型：
1.机械点锚式预应力锚杆：如中国专利200320107953.55(发明专利申请号200310108547.5)公开的一种涨壳式锚杆利用锚头的涨壳力形成点锚力，为非粘结型锚固产生的锚力。由于涨壳力通过涨壳与孔壁磨擦形成，故仅适用于较好的岩层中。
2.全粘结锚固型预应力锚杆：如中国专利“如中国专利02112233.4公开了一种锚杆支护方法及其分段式中空注浆锚杆，该分段式中空注浆锚杆由前端实心杆体与后部中空杆体两段组成。前端实心杆体用早强锚固剂锚固后作为锚固段，后部中空杆体作为自由段，构成预应力锚杆。可适用各种条件下的围岩情况，但由于锚固段要求预先用药卷或水泥一次灌浆，自由段要求二次注浆，施工工艺较复杂，且锚杆施工长度有所受限。
3.自由段非粘结型预应力锚杆：如《锚杆喷射混凝土支护技术规范》所提及的自由段内预应力筋采用带塑料套管，套管与孔壁间应灌满水泥砂浆或净浆，宜在锚固段长度和自由段采取同步灌浆的预应力锚杆。其工艺方法一般是先用套管将自由段隔离，使锚杆锚固段与自由段套管外一次注浆，施加预应力后，再对自由段套管与锚杆体间进行注浆。其后期施工工艺较为复杂。
综上所述，在预应力锚杆支护中，全粘结型自由段无套管(上述第2类)要求二次注浆，施工复杂；机械点锚式预应力锚杆中的涨壳锚杆(上述第1类)能过锚杆体与涨壳锚固头有机结合虽为一次注浆，可方便接长但其仅适用于岩石条件。
发明内容
本发明提供了一种全粘结锚固型粗钢筋预应力锚杆的改进，既可用于岩层条件又可用于土层条件，既可保证预应力筋的自由伸长又能达到双重防腐性能，且注浆一次完成，安装锚杆、施加预应力非常方便，工艺简单、注浆可靠。
一种预应力锚杆装置，包括锚杆体、支承垫板、锁紧螺母、对中器、自由段套管、端头扣件装置、注浆和排气通道，锚杆体分为外锚段、自由段和锚固段，所述锚杆体为空心或实心，自由段套管穿套在锚杆体上、并由其两个端头扣件装置将其螺纹固定在靠近支承垫板一端的锚杆体上；所述的自由段套管可随其两个端头扣件装置在锚杆体上旋转移动、中间部分与锚杆体隔开形成隔离空腔。
所述的端头扣件装置由套管接头和杆体螺扣组成；所述的套管接头为一节表面光滑的外径相等薄壁直短管，一端内腔为等直圆孔并与套管的外径配合，另一端内腔为内小外大的圆锥孔、其表面斜度与杆体螺扣外锥表面相配合，锥孔内表面有两条对向的纵向凸键，与杆体螺扣上的凹槽、开口相配合。所述的杆体螺扣为外表面光滑且呈圆锥台状的开口螺母，并在正对开口的对称处有凹槽；其螺纹与锚杆体的外螺纹配合；其开口和凹槽可与套管接头上的凸键相配合。
所述的自由段套管是一段直径相等且表面光滑的直管，其内径大于锚杆的外径、并能自由地穿在锚杆体滑动上，其外径与套管接头的一端内径配合。
所述的自由段套管上可有注油孔，也可无注油孔。无注油孔时为非注油隔离。有注油孔可实现注油隔离，实现永久支护目的。在套管的两端表面适当位置不被接头盖住的适当位置，各有一个注油孔或排气孔，一个用于注油，另一个用于排气。套管穿在锚杆体上，并通过套管接头和杆体螺扣配合将套管的两个端头固定在锚杆体上，其中一端紧贴支承垫板一侧固定，套管与锚杆体不接触形成隔离空腔，从而使该段锚杆体与外界隔开有效地实现杆体自由变形，形成预应力锚杆的自由段。杆体螺扣可通过掰开或张开形成开口方便地将其卡在锚杆体的适当位置。套管通过套管接头和杆体螺扣相连接配合，使其合紧在锚杆体上。套管接头经其锥面、凸键与杆体螺扣的凹槽、开口相配合连接，以及杆体螺扣与锚杆体的螺纹配合，使套管在锚杆体上可实现调整位置、锁定和密封的功能。
所述的自由段套管是这样固定在锚杆体上的：首先将一个杆体螺扣卡入锚杆体上，并将套管接头套入锚杆体，其锥孔端面应对准杆体螺扣、同时将凸键与开口和凹槽相配合并插入、卡紧，形成一组端头口件装置。此时杆体螺扣可带动接头在锚杆体上螺纹旋转。然后，穿上套管，其一端插入接头一端内，并与其内表面配合。再次，按第一步安装另一组端头口件，其安装方向与前一组端头口件方向相对，随后将锚杆体的另一端插入该组端头口件的接头一端内，并与其内表面配合。最后，旋转两组扣件将套管固定在锚杆体上，形成自由段。
所述套管上的注油孔可在锚杆体和套管之间的空腔中通过注油泵灌注防腐剂如锂基黄油等，使自由段锚杆体与外部更好隔离，提高防腐性能和工作性能。
所述的在锚杆体的自由段和锚固段上至少分别有一个对中器，以实现防止锚杆在地层安装孔中位置偏移，保证注浆和锚杆工作效果。所述的对中器可以是车轮形状的隔离体，也可以是由多个瓣组成的橄榄形状的隔离体。当采用车轮形状的隔离体实施方式时，其特征是对中器上有连接内圆锥孔，锥孔内有两条对向的纵向凸键，与一个杆体螺扣的外锥面和开口和凹槽相配合，通过杆体螺扣将其固定在锚杆体上。当采用多个瓣组成的橄榄形状的隔离体实施方式时，其特征是橄榄状隔离体的瓣片个数不小于四瓣、其两个端头由端头扣件装置将其固定在锚杆体上。所述的对中器可随杆体螺扣或端头扣件装置在锚杆体上旋转、移动。
本发明装置根据地质条件和用户需要设置锚垫口套管为外表面带锥度的喇叭形套管，外径与钻孔孔径配合，内表面与对中器外表面配合，可根据需要安装在混凝土基座内。
本发明所述的锚杆体可以是空心锚杆体也可以是实心锚杆体。
所述的锚杆体为中空管体时，锚杆体与注浆端头连接后，锚杆体的空腔是注浆管，与注浆端头的出浆孔形成注浆通道，并与锚杆孔口的排气管道形成注浆和排气通道，通过对中器保证锚杆居中，通过中空锚杆体进浆后返浆注满钻孔间隙，保证注浆饱满。
所述的锚杆体为实心杆体时，可在杆体上捆绑一根从支承垫板穿过并到达锚杆孔底部附近的长管作为注浆管，与出浆孔形成注浆通道，并与锚杆孔口的排气管道形成注浆和排气通道。通过对中器保证锚杆居中，通过中空锚杆体进浆后返浆注满钻孔间隙，保证注浆饱满。
所述的锚杆体不仅包含可任一点进行螺纹连接的全长螺纹的中空管体或实心杆体，而且包含仅在中空锚杆体两端长度内的局部螺纹表面，其余部分为非螺纹表面的中空管体或实心杆体。锚杆体可根据需要设连接套筒，将锚杆接长。
本预应力锚杆装置通过注浆固结和预应力后形成预应力锚杆的外锚段、锚固段和自由段。外锚段由支承垫板和锁紧螺母和外部一段锚杆体形成；锚固段由一段锚杆体和注浆固结体形成；自由段由一段带自由段套管装置的锚杆体形成。
当锚杆杆体为空心杆体时其安装工艺方法与原理是这样实现的：
1.用钻孔机在地层或岩层中钻孔并清扫钻孔；
2.在现场根据需要将用连接套将锚杆体接长，前头安装注浆端头；
3.在现场将套管用二个套管接头和杆体螺扣固定在锚杆体的贴近垫板的自由段位置上；
4.根据需要，在自由段套管一端的注油孔注入黄油或其它防腐隔离剂；
5.在合适位置安装对中器，对中器内环凸键也采用杆体螺扣凹槽、开口相配合的方法固定在杆体上的合适位置；
6.将装配就位的预应力锚杆装置插入钻孔中，根据需要在钻孔口安装锚垫口套管浇制混凝土基座，排气管伸出基座，穿出支承垫板，即可进行注浆；
7.完成上述步骤后，可对锚杆体进行注浆。锚杆体的空腔作为注浆道，注浆体从注浆端头的出浆孔进入锚杆孔的底部流出并向外流动，逐渐充满钻孔，形成注浆固结体。当浆液从排气口流出时停止注浆，锚杆安装完成。
8.等注浆体固结龄期达到后，将支承垫板安装在基座或岩壁上，支承垫板内表面密贴基座外表面，安装螺母，通过空心千斤顶或扭力板手对其进行预应力施加，锁紧螺母，预应力锚杆安装完毕。
当锚杆杆体为实心杆体时其安装工艺与原理是这样实现的：
1、用钻孔机在地层或岩层中钻孔并清扫钻孔；
2、在现场根据需要将用连接套锚杆接长；
3、在现场将套管用二个套管接头和杆体螺扣固定在锚杆体的贴近垫板的自由段位置上；
4、根据需要，在自由段套管一端的注油孔注入黄油或其它防腐隔离剂；
5、在合适位置安装对中器，对中器内环有凸楔也采用杆体螺扣凹槽相配合的方法固定在杆体上的合适位置；
6、安装注浆管、排气管：捆绑在杆体上。长管作为注浆管随锚杆伸入孔底附近，短管作为排气管穿过基座；
7、将装配就位的预应力锚杆插入钻孔中，根据需要在钻孔口安装锚垫口套管浇制混凝土基座注浆管、排气管伸出基座、穿出支承垫板，即可进行注浆；
8、完成上述步骤后，可对锚杆体进行注浆。注浆体经注浆管从出浆孔进入钻孔底部并向外流动，逐渐充满钻孔，形成注浆固结体。当浆液从排气口流出时停止注浆，锚杆安装完成。
9、等注浆体固结龄期达到后，将支承垫板安装在基座或岩壁上，支承垫板内表面密贴基座外表面，安装螺母，通过空心千斤顶或扭力板手对其进行预应力施加，锁紧螺母，预应力锚杆安装完毕。
本发明提出的预应力锚杆有以下功能和效果：现场安装好预应力锚杆自由段的套管、套管接头、杆体螺扣，使预应力锚杆的自由段杆体通过套管实现隔离或可注油隔离、防腐；可对锚杆安装后进行一次注浆完成；注浆体固结后，预应力锚杆的一段杆体与注浆体形成锚固段，另一段锚杆体被自由段套管隔离装置有效地与注浆体隔离，方便的进行预应力施加；对中器使锚杆在较长的钻孔中居中，通过连接套使锚杆接长，由注浆，排气通道实现注浆饱满，保证预应力锚杆的支护效果。
本发明适用于地下工程、基坑、边坡工程中的岩土锚固支护。在岩土工程支护中特别是边坡支护中有很大的发展前景，并可替代低预应力锚索，具有较高的性价比。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图
图2为图1中锚杆自由段套管与端头扣件装置的装配示意图
图3为图1中的对中器5装配立体示意图
图4为对中器5的另一实施例立体示意图
图5为图1的发明装置安装在地层中的立面示意图
图6为图1的发明装置另一种实施例的立面示意图
上述附图中数字代号说明：
1-锚杆杆体  2-套管  3-套管接头  4-杆体螺扣  5-对中器
6-锚垫口套管  7-支承垫板  8-锁紧螺母  9-注浆端头
10-连接套筒     11-杆体外表面螺纹
20-排气管  21-自由段套管注油或排气孔  22-端头扣件装置
30-捆绑在实心锚杆体上的注浆管
31-套管接头的一端内孔表面(配合自由段套管外端)  32-套管接头
另一端内孔的二条凸键(配合杆体螺扣4的凹槽42及开口43
41-杆体螺扣的内表面螺纹  42-杆体螺扣的一侧凹槽
43-杆体螺扣的一侧开口  51-对中器5的连接内圆锥孔
52-对中器5连接内圆锥孔中的二条凸键  53-对中器5的橄榄状隔离体的瓣片端头  54-对中器5的橄榄状隔离体的瓣片
90-中空锚杆体的空腔
91-出浆孔  100-钻孔地层或岩层  101-钻孔孔壁和锚杆孔
110-注浆固结体  200-混凝土基座  201-混凝土基座的外表面
300-预应力锚杆的自由段  301-预应力锚杆的锚固段
302-预应力锚杆的外锚段
具体实施方式
如图1～6所示，一种预应力锚杆装置，由锚杆体1、支承垫板7、锁紧螺母8、对中器5、自由段套管装置12、注浆和排气通道等组成。通过注浆固结和预应力后形成预应力锚杆的外锚段302、锚固段301和自由段300。自由段套管2穿套在锚杆体1上、并由其两个端头扣件装置22将其螺纹固定在靠近支承垫板7一端的锚杆体1上；自由段套管2可随其两个端头扣件装置22在锚杆体1上旋转移动、中间部分与锚杆体1隔开形成隔离空腔；其上有注油孔21，可实现注油隔离或非注油隔离。
如图2所示，端头扣件装置22由套管接头3和杆体螺扣4组成；套管接头3为一节表面光滑的外径相等薄壁直短管，一端内腔为等直圆孔并与套管2的外径配合，另一端内腔为内小外大的圆锥孔、其表面斜度与杆体螺扣4外锥表面相配合，锥孔内表面有两条对向的纵向凸键32，与杆体螺扣4上的凹槽42、开口43相配合。杆体螺扣4为外表面光滑且呈圆锥台状的开口螺母，并在正对开口43的对称处有凹槽42；其螺纹41与锚杆体1的外螺纹11配合；其开口43和凹槽42可与套管接头3上的凸键32相配合。
套管2是一段直径相等且表面光滑的直管，其内径大于锚杆体1的外径、并能自由地穿在锚杆体1滑动上，其外径与套管接头3的一端内径配合；在套管2的两端表面不被接头3盖住的位置适当，各有一个注油孔或排气孔21，一个用于注油，另一个用于排气。套管2穿在锚杆体1上，并通过套管接头3和杆体螺扣4配合将套管2的两个端头固定在锚杆体1上，其中一端紧贴支承垫板7一侧固定，套管2与锚杆体1不接触形成隔离空腔，从而使该段锚杆体与外界隔开有效地实现杆体自由变形，形成预应力锚杆的自由段。杆体螺扣4可通过掰开或张开形成开口43方便地将其卡在锚杆体1的适当位置。套管2通过套管接头3和杆体螺扣4相连接配合，使其合紧在锚杆体1上。套管接头3经其锥面33、凸键32与杆体螺扣4的凹槽42、开口43相配合连接，以及杆体螺扣4与锚杆体的螺纹配合，使套管2在锚杆体1上可实现调整位置、锁定和密封的功能。
自由段套管2是这样固定在锚杆体1上的：首先将一个杆体螺扣4卡入锚杆体1上，并将套管接头3套入锚杆体1，其锥孔33端面应对准杆体螺扣4、同时将凸键32与开口43和凹槽42相配合并插入、卡紧，形成一组端头口件装置。此时杆体螺扣4可带动接头3在锚杆体上螺纹旋转。然后，穿上套管2，其一端插入接头3一端内，并与其内表面31配合。再次，按第一步安装另一组端头口件，其安装方向与前一组端头口件方向相对，随后将锚杆体1的另一端插入该组端头口件的接头3一端内，并与其内表面31配合。最后，旋转两组扣件将套管2固定在锚杆体1上，形成自由段。
套管2上的注油孔或排气孔21可在锚杆体1和套管2之间的空腔中通过注油泵灌注防腐剂如锂基黄油等，使自由段锚杆体与外部更好隔离，提高防腐性能和工作性能。
对中器5可以是车轮形状的隔离体，也可以是由多个瓣组成的橄榄形状的隔离体。当采用车轮形状的隔离体实施方式时，对中器5上有连接内圆锥孔51，锥孔内有两条对向的纵向凸键52，与一个杆体螺扣4的外锥面和开口43和凹槽42相配合，通过杆体螺扣4将其固定在锚杆体1上。当采用多个瓣组成的橄榄形状的隔离体实施方式时，橄榄状隔离体的瓣片54个数不小于四瓣、其两个端头53由端头扣件装置22将其固定在锚杆体1上。所述的对中器5可随杆体螺扣4或端头扣件装置22在锚杆体1上旋转、移动。在锚杆体1的自由段300和锚固段301上至少分别有一个对中器5，以实现防止锚杆在地层安装孔中位置偏移保证注浆和锚杆工作效果。
本发明装置根据地质条件和用户需要设置锚垫口套管6为外表面带锥度的喇叭形套管，外径与钻孔孔径配合，内表面与对中器5外表面配合，可根据需要安装在混凝土基座201内。
锚杆体1可以是中空锚杆体或实心锚杆体。其发明装置两种实施例安装在地层中示意图见图4、图5所示。
锚杆体1为中空管体时，锚杆体1与注浆端头9连接后，锚杆体1的空腔90与注浆端头9的出浆孔91形成注浆通道，并与锚杆孔口的排气管道20形成注浆和排气通道。通过对中器5保证锚杆居中，通过中空锚杆体1进浆后返浆注满钻孔间隙，保证注浆饱满。
锚杆体1为实心杆体时，可在杆体1上捆绑一根从支承垫板7穿过并到达锚杆孔底部附近的长管作为注浆管30，并在锚杆孔口设置排气管道20。这样，通过注浆管30及其出浆孔91形成注浆通道，并与排气管道20形成注浆和排气通道。通过对中器5保证锚杆居中，通过中空锚杆体1进浆后返浆注满钻孔间隙，保证注浆饱满。
锚杆体1不仅包含可任一点进行螺纹连接的全长螺纹的中空管体或实心杆体，而且包含仅在中空锚杆体两端长度内的局部螺纹表面，其余部分为非螺纹表面的中空管体和实心杆体。锚杆体1可根据需要设连接套筒10，将锚杆体接长。
本预应力锚杆装置通过注浆固结和预应力后形成预应力锚杆的外锚段302、锚固段301和自由段300。外锚段302由支承垫板7和锁紧螺母8和外部一段锚杆体形成；锚固段301由一段锚杆体和注浆固结体110形成；自由段300由一段带自由段套管装置12的锚杆体形成。
当锚杆杆体为空心杆体时其安装工艺方法与原理是这样实现的：
1.用钻孔机在钻孔地层或岩层100中钻出钻孔孔壁和锚杆孔101并清扫钻孔；
2.在现场根据需要用连接套10将锚杆体1接长，前头安装注浆端头9；
3.在现场将套管2用二个端头扣件装置22固定在锚杆体1的贴近垫板7的自由段位置上；
4.根据需要，在自由段套管一端的注油孔排气管21注入黄油或其它防腐隔离剂；
5.在合适位置安装对中器5，对中器5内环凸键52也采用杆体螺扣4凹槽42、开口43相配合的方法固定在杆体上的合适位置；
6.将装配就位的预应力锚杆装置插入钻孔中，根据需要在钻孔口安装锚垫口套管6浇制混凝土基座200，排气管20伸出基座，穿出支承垫板7，即可进行注浆；
7.完成上述步骤后，可对锚杆体进行注浆。锚杆体1的空腔90作为注浆道，管道20作为排气道，浆液从注浆端头9的出浆孔91进入锚杆孔101的底部流出并向外流动，逐渐充满钻孔，形成注浆固结体110。当浆液从排气口20流出时停止注浆，锚杆安装完成。
8.等注浆体110固结龄期达到后，将支承垫板安装在基座或岩壁上，支承垫板内表面密贴基座外表面201，安装螺母8，通过空心千斤顶或扭力板手对其进行预应力施加，锁紧螺母，预应力锚杆安装完毕。
当锚杆杆体为实心杆体时其安装工艺与原理是这样实现的：
1.用钻孔机在钻孔地层或岩层100中钻出钻孔孔壁和锚杆孔101并清扫钻孔；
2.在现场根据需要用连接套10将锚杆体1接长；
3.在现场将套管2用二个端头扣件装置22固定在锚杆体1的贴近垫板7的自由段位置上；
4.根据需要，在自由段套管一端的注油孔21注入黄油或其它防腐隔离剂；
5.在合适位置安装对中器，对中器内环有凸楔也采用杆体螺扣凹槽相配合的方法固定在杆体上的合适位置；
6.安装注浆管30、排气管20：捆绑在杆体上。长管随锚杆伸入孔底附近作注浆管30，短管作为排气管20穿过基座；
7.将装配就位的预应力锚杆插入钻孔101中，根据需要在钻孔口安装锚垫口套管6浇制混凝土基座200，注浆管30、排气管20伸出基座、穿出支承垫板，即可进行注浆；
8.完成上述步骤后，可对锚杆体进行注浆。注浆管30作为注浆道，排气管20作为排气道，浆液从注浆管30经出浆孔91进入钻孔101底部并向外流动，逐渐充满钻孔，形成注浆固结体110。当浆液从排气管20流出时停止注浆，锚杆安装完成。
9.等注浆体110固结龄期达到后，将支承垫板安装在基座或岩壁上，支承垫板内表面密贴基座外表面201，安装螺母8，通过空心千斤顶或扭力板手对其进行预应力施加，锁紧螺母，预应力锚杆安装完毕。

Claims (8)

1.一种预应力锚杆装置，包括锚杆体(1)、支承垫板(7)、锁紧螺母(8)、对中器(5)、自由段套管(2)、端头扣件装置(22)、注浆和排气通道，锚杆体分为外锚段(302)、自由段(300)和锚固段(301)，其特征是：所述锚杆体(1)为空心或实心，自由段套管(2)穿套在锚杆体(1)上、并由其两个端头扣件装置(22)将其螺纹固定在靠近支承垫板(7)一端的锚杆体(1)上；所述的自由段套管(2)可随其两个端头扣件装置(22)在锚杆体(1)上旋转移动、中间部分与锚杆体(1)隔开形成隔离空腔。
2.根据权利要求书1所述的预应力锚杆装置，其特征是：所述的锚杆体(1)是实心时，在杆体上捆绑一根从支承垫板(7)穿过并到达锚杆孔底部附近的注浆管(30)。
3.根据权利要求1所述的预应力锚杆装置，其特征是：所述端头扣件装置(22)由套管接头(3)和杆体螺扣(4)组成；所述的套管接头(3)为一节表面光滑的外径相等薄壁直短管，一端内腔为等直圆孔并与套管(2)的外径配合，另一端内孔为内小外大的圆锥孔、其表面斜度与杆体螺扣(4)外锥表面相配合，锥孔表面有两条对向的纵向凸键(32)，与杆体螺扣(4)上的凹槽(42)、开口(43)相配合；所述的杆体螺扣(4)为外表面光滑且呈圆锥台状的开口螺母，并在正对开口(43)的对称处有凹槽(42)；其螺纹(41)与锚杆体(1)的外螺纹(11)配合；其开口(43)和凹槽(42)与套管接头(3)上的凸键(32)相配合，在锚杆体(1)的自由段(300)和锚固段(301)上至少分别有一个对中器(5)。
4.根据权利要求3所述的预应力锚杆装置，其特征是：所述的杆体螺扣(4)设有开口(43)，开口(43)可卡在锚杆体(1)的适当位置。
5.根据权利要求3所述的预应力锚杆装置，其特征是：所述对中器(5)采用车轮形状的隔离体，对中器(5)上有连接内圆锥孔(51)，锥孔内有两条对向的纵向凸键(52)，与一个杆体螺扣(4)的外锥面和开口(43)和凹槽(42)相配合，通过杆体螺扣(4)将其固定在锚杆体(1)上。
6.根据权利要求3所述的预应力锚杆装置，其特征是：所述对中器(5)由多个瓣组成的橄榄形状的隔离体，橄榄状隔离体的瓣片(54)的个数不小于四瓣、其两个端头(53)由端头扣件装置(22)将其固定在锚杆体(1)，对中器(5)可随杆体螺扣(4)在锚杆体(1)上旋转、移动。
7.根据权利要求1所述的预应力锚杆装置，其特征是：所述的自由段套管(2)是一段直径相等且表面光滑的直管，其内径大于锚杆体(1)的外径、并能自由地穿在锚杆体(1)上滑动，其外径与套管接头(3)的一端内径配合。
8.根据权利要求7所述的预应力锚杆装置，其特征是：自由段套管(2)上设有注油孔或排气孔(21)。
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