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专利号: 2021105524075
申请人: 南京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,包括:锚杆,其具有中空内腔;

心轴,同轴设置在所述锚杆的中空内腔中,心轴内设有第一高压水通道、第二高压水通道以及注浆通道;

自钻高压水盘,同轴连接在所述心轴的端部,且外伸出所述锚杆,可绕所述锚杆的轴线方向旋转,自钻高压水盘上设有连接所述第一高压水通道的第一高压水射流孔、以及连接所述注浆通道的注浆孔;所述第一高压水射流孔用于对岩土进行切削钻进;

所述锚杆的杆侧壁上、以及所述心轴的轴侧壁上设有相互连通的第二高压水射流孔,所述第二高压水射流孔与所述第二高压水通道连接,所述第二高压水射流孔用于对锚杆两侧的岩土进行切割以在锚杆两侧的岩土中形成承载槽;

自撑式止挡部,设置在所述锚杆的杆外壁上,所述自撑式止挡部设置于邻近所述第二高压水射流孔位置,并且所述自撑式止挡部在钻孔期间不起作用而在所述锚杆装置的锚定期间能够部分伸入所述承载槽内,从而提高止挡部本体的抗浮力。

2.根据权利要求1所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,所述第二高压水射流孔包括多个,多个高压水射流孔切割形成多个承载槽,多个所述承载槽在所述锚杆的周围呈仿生树根状分布;

所述锚杆的杆壁上对应每个所述承载槽设有一个所述自撑式止挡部。

3.根据权利要求1所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,所述锚杆的杆壁上设有连接所述自撑式止挡部的凹槽,所述自撑式止挡部包括:止挡部本体,其一端与所述凹槽的一端转动连接,止挡部本体的另一端为悬伸端;

弹性预压单元,设置在所述止挡部本体的悬伸端与凹槽的槽壁之间;

电磁吸块,固定在所述凹槽的槽内壁上,用于克服所述弹性预压单元的弹力以将止挡部本体吸附在所述凹槽中。

4.根据权利要求1所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,还包括:压力传感器,设置在所述自钻高压水盘上,用于检测自钻高压水盘与岩土体之间的接触应力;

第一管道阀门,设置在所述第一高压水通道中;

第二管道阀门,设置在所述第二高压水通道中。

5.根据权利要求4所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,所述心轴包括心轴本体和设置在心轴本体外部的壳体,心轴本体的一端连接自钻高压水盘,心轴本体的一侧且位于壳体的内部设有驱动装置和齿轮减速制动装置,驱动装置通过齿轮减速制动装置带动自钻高压水盘进行往复旋转。

6.根据权利要求5所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,所述壳体外壁和锚杆内壁的一个设置有限位凸起,而另一个设置有限位凹槽,所述凸起与所述凹槽相配合;

磁力表座,设置在锚杆内腔顶部,用于将所述心轴与锚杆之间相对固定。

7.根据权利要求5所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,所述壳体和锚杆之间螺纹连接。

8.根据权利要求4所述的自钻式抗浮锚杆装置,其特征在于,注浆设备包括智能注浆泵,智能注浆泵根据压力传感器反馈不同信号选择不同注浆材料,注浆材料为矿用无机加固双组分速凝材料或超细水泥浆。

9.一种基于权利要求1‑8中任意一项所述自钻式抗浮锚杆装置的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)锚孔定位,安装钻机,根据坡面孔位调整钻机位置及下倾角度;

2)锚杆钻进,先开启第一高压水通道中的第一管道阀门,自钻高压水盘旋转并通过第一高压水射流孔的高压水射流对岩土体进行切削钻进,根据压力传感器反馈信号,蓄水池内水泵对高压水射流切割孔的水压进行调节;

3)侧向开承载槽,钻进到设计深度后,关闭第一高压水通道中的第一管道阀门,开启第二高压水通道中的第二管道阀门,第二高压水射流孔对锚杆两侧的岩土进行切割以在锚杆两侧的岩土中形成承载槽;

4)自撑式止挡部撑开,侧向切割完成后,关闭高压水通道中的第二管道阀门,关闭电磁吸块,弹性预压单元将止挡部本体的悬伸端弹出,小幅度向外抽提锚杆,使止挡部本体完全撑开并嵌入步骤3)切割好的承载槽中;

5)注浆,缓慢将心轴从锚杆的中空内腔中向上抽拔,同时开启注浆设备,注浆材料通过心轴内的注浆通道输送至锚杆的中空内腔、以及各个承载槽中;

6)安装传感器,心轴回收完成的同时,锚杆的注浆也同步完成,安装止浆塞和碟形直边托盘,拧紧锚杆紧固螺母,安装压磁式锚杆轴力传感器;所述压磁式锚杆轴力传感器通过锚杆紧固螺母表面的应力状态实现对锚杆轴力大小的实时检测。