一种展开式压力型锚盘及锚固组件

技术领域

本发明涉及锚固抗浮装置，具体涉及一种展开式压力型锚盘及锚固组件。

背景技术

随着建筑行业的发展，在高层建筑、轨道交通、桥隧工程、城市地下交通枢纽、港口码头、水库高坝、边坡工程、矿山建设等建筑领域，对锚固的要求日益增加。地下工程的开发和使用需要考虑地下水浮力的影响，因此对建筑物锚固的要求不仅需要一定的抗压力，还需要相应的抗拔力。

现有的等直径压力型锚杆，在等直径锚杆的底部设置固定形状的承压板，将锚杆承受的拉力转化为承压板承受的压力。这种等直径压力型锚杆配合等孔径的锚孔进行施工，此类锚杆在小孔径和大承载力间无法兼得，在采用较小孔径锚孔时会限制承载板的承载面积，导致承载力低；另外还存在需要施加预应力等问题。

现有技术中还公开了一种囊式扩体锚杆，锚杆的承载体为可膨胀的囊袋，上部孔径小，下部孔径大，锚杆入孔注浆后囊袋在孔底膨胀充满底部扩大孔，后在囊袋外进行二次注浆，增加锚杆的抗拔力。但此种锚杆存在的问题在于，扩大头为柔性囊袋，承载力较弱；注浆需分为囊内囊外二次注浆，工艺繁琐，而且扩大头成型之后囊内囊外被囊袋分割成两个凝固的浆块，无法整体受力，抗浮效果不理想。

发明内容

技术问题：本发明解决的技术问题在于如何在简化锚固装置结构的基础上，增强锚杆的承载力，提高抗浮性能。

技术方案：本申请一方面提供了一种展开式压力型锚盘，锚盘包括底座和围绕底座中心间隔分布的若干活动部；底座包括第一端面和第二端面，底座上设有至少一个贯穿第一端面和第二端面的通孔；活动部分别与底座转动连接，使活动部能够相对底座中心展开或收拢，其中收拢方向为相对所述第一端面收拢。活动部转动可调整锚盘处于展开状态或收拢状态。

进一步地，底座包括限位底座和连接底座，限位底座与连接底座层叠固定连接，连接底座包括至少一层连接盘，连接盘之间层叠固定连接。限位底座可限制活动部的转动角度，使其从展开状态向第一端面收拢，防止在展开状态向第二端面一侧旋转。

进一步地，连接底座包括第一连接盘和第二连接盘，第一连接盘、第二连接盘、限位底座依次层叠固定连接，第一连接盘与第二连接盘为圆柱体，第一连接盘的外径小于第二连接盘的外径；第一连接盘和第二连接盘内沿圆周向方向至少设有一道的包围通孔的环形腔。

进一步地，第一连接盘内设有同轴的第一环形腔和第二环形腔，第一环形空腔和第二环形空腔之间设有将二者隔开的环形筋，第一环形腔的外径小于第二环形腔；第一连接盘在圆周方向上等间隔设有沿径向方向的若干第一槽口，相邻第一槽口之间开设沿径向方向的第二槽口；第一槽口从第一连接盘边缘开设至环形筋与通孔外壁之间，在环形筋上形成等间隔的第一卡口；第二槽口从第一连接盘边缘开设至第二环形腔外腔面与环形筋之间，在第二环形腔外腔面上形成等间隔的第二卡口。

进一步地，第二连接盘与第一连接盘结构相同。

进一步地，第二连接盘内设有第三环形空腔，第二连接盘在圆周方向上等间隔设有沿径向方向的若干第三槽口，第三槽口从第二连接盘边缘开设至第三环形腔外腔面与通孔外壁之间，在第三通孔腔外腔面上形成等间隔的第三卡口。

进一步地，第一连接盘和第二连接盘层叠固定连接时，第一连接盘上的槽口与第二连接盘上的槽口在周向方向上交错。在圆周方向交错设置的槽口，一方面可以使在下的第二连接盘对连接在第一连接盘上的活动部起到限位作用；另一方面，可使第一连接盘连接的活动部与第二连接盘连接的活动部展开后在俯视方向上部分重叠，使整个锚盘在俯视方向的投影上活动部之间没有空隙。

进一步地，活动部包括连接杆以及设置于连接杆两端的片状自由部和卡接部，连接杆可容纳于第一槽口、第二槽口、第三槽口中；卡接部包括设置在连接杆两侧的第一凸起和第二凸起，卡接部可与第一卡口、第二卡口、第三卡口配合，使活动部与第一连接盘或第二连接盘转动连接。

进一步地，活动部的连接杆连接有两扭簧，扭簧分别位于第一凸起和第二凸起的远连接杆侧；扭簧第一末端固定于连接部的端面，第二末端固定于环形腔体的外腔面。

进一步地，连接杆远离自由部的端面以及环形腔体的外腔面分别设有与扭簧末端适配的小孔，使扭簧末端通过插入小孔与连接端及环形腔体的外腔面连接。

进一步地，活动部的连接杆、卡接部及自由部一体成型。

进一步地，限位底座为圆柱体，其外径不小于所述连接座的外径，以对连接座上连接的活动部起到限位作用。

进一步地，底座为一体成型，以增加底座之间的连接强度，提高承载力。

本申请还提供了一种利用上述锚盘制作的锚固组件，锚固组件包括锚盘、约束环和锚杆；约束环套设于活动部外侧，将活动部固定于收拢状态；锚杆穿过通孔并与锚盘在第二端面侧固定连接。

进一步地，约束环包括柔性金属带和销轴，柔性金属带两末端分别设有圆环孔，销轴穿过两圆环孔使金属带末端连接成环。

有益效果：与现有技术相比，本申请的锚盘和锚固组件，一方面在扩大孔内形成整体的扩大头，增强锚杆的承载力，提高抗浮效果；另一方面锚盘及锚固组件结构简单，节约成本。另外利用本申请的锚盘和锚固组件进行下孔注浆时，仅需要一次注浆即可完成，无需二次注浆，操作步骤简单。

附图说明

图1为本申请的锚盘展开状态立体图；

图2为本申请的锚盘展开状态俯视图；

图3为本申请的锚盘展开状态仰视图；

图4为本申请的锚盘底座结构示意图；

图5为本申请的锚盘第一连接盘内部结构剖面图；；

图6为本申请的锚盘第二连接盘替代方案的内部结构剖面图；

图7为本申请的第一连接盘内部连接结构立体图；

图8为本申请的第一连接盘内部连接结构放大图；

图9为本申请的锚盘活动部结构示意图；

图10为本申请的锚固组件收拢状态示意图；

图11为本申请的锚固组件的约束环的结构示意图；

图12为本申请的锚固组件展开状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

本申请一方面提供了一种展开式压力型锚盘，如图1～3所示，锚盘包括底座1和围绕底座中心间隔分布的16个活动部2。

如图4所示，底座1包括限位底座13和连接底座，连接底座包括两层连接盘，分别为第一连接盘11和第二连接盘12；第一连接盘11和第二连接盘12为圆柱体，且第一连接盘11的外径小于第二连接盘12的外径。第一连接盘11、第二连接盘12和限位底座13依次层叠固定连接；优选地，第一连接盘11、第二连接盘12和限位底座13三者一体成型。

第一连接盘11的上表面为底座1的第一端面，限位底座13的下表面为底座1的第二端面。底座1上设有至少一个贯穿第一端面和第二端面的通孔14；即通孔14贯穿第一连接盘11、第二连接盘12和限位底座13。通孔14开设于底座中部，通孔14可用于穿设锚杆，也可在钻孔过程中穿设钻杆。通孔14的数量可根据施工需求进行设置，本实施例中通孔数量为一个，开设于底座1的中央位置。

活动部2分别与底座1转动连接，使活动部2能够相对底座中心展开或收拢，其中收拢方向为相对第一端面收拢。优选地，在展开状态时，活动部转动至平行于底座底面的位置，使锚盘处于展开状态，即图1～3所示的状态；在收拢状态时，活动部2向底座的第一端面收拢，即向靠近第一连接盘11上表面的方向收拢，即图11中的收拢状态。

如图9所示，具有两种活动部，分别为活动部21和活动部22，活动部21和活动部22的结构相同，活动部21包括连接杆212以及设置于连接杆212两端的片状自由部211和卡接部，活动部21的连接杆长度大于活动部22的连接杆长度。卡接部包括设置在连接杆两侧的第一凸起213和第二凸起214。优选地，活动部的自由部、连接杆和卡接部一体成型。

如图5所示，第一连接盘11内设有同轴的第一环形腔113和第二环形腔114，第一环形空腔113和第二环形空腔114之间设有将二者隔开的环形筋115，第一环形腔113的外径小于第二环形腔114的外径。如图4所示，第一连接盘11在圆周方向上等间隔设有沿径向方向的四个第一槽口111，相邻第一槽口之间开设沿径向方向的第二槽口112。

第一槽口111与第二槽口112开设的长度不同，第一槽口116从第一连接盘11边缘开设至环形筋115与通孔14外壁之间，在环形筋115上形成等间隔分布的第一卡口116；第二槽口112从第一连接盘11边缘开设至第二环形腔外腔面与环形筋115之间，在第二环形腔外腔面上形成等间隔分布的第二卡口117。活动部21的卡接部与第一卡口116配合，将活动部21卡入第一空腔内，使活动部21能够以其卡接部为轴向上旋转；活动部22的卡接部与第二卡口112配合，将活动部22卡入第二空腔内，使活动部22能够以其卡接部为轴向上旋转。活动部21与活动部22向上旋转即为收拢的过程，活动部21与活动部22向下旋转逐渐与底座底面平行即为展开的过程。由于第一卡口116到第一连接盘边缘的距离比第二卡口117到第一连接盘边缘的距离远，即活动部21离通孔14较近，会收拢在活动部22的内层，即收拢状态时，连接在第一连接盘上的活动部收拢成两层，内层为四个活动部21，外层为四个活动部22。

在本申请的一实施例中，第一连接盘11的结构与第二连接盘12的结构相同。第二连接盘的外径大于第一连接盘的外径，相应的，与第一连接盘相比，第二连接盘上开设的第一卡口和第二卡口距离通孔14的距离更远。由此可使第二连接盘连接的活动部收拢在第一连接盘连接的活动部外层。这样一来，使收拢后的锚盘具有四层活动部，每层4片。

在本申请的另一实施例中，第二连接盘的结构与第一连接盘结构11不同。第二连接盘的替代方案如图6所示，第二连接盘12a内部仅设有一道环形空腔，即第三环形空腔121。第二连接盘12在圆周方向上等间隔设有沿径向方向的第三槽口122。第三槽口的数量为第一连接盘上第一槽口和第二槽口数量的总和，在本实施例中为八个。第三槽口122从第二连接盘12边缘开设至第三环形腔外腔面与通孔外壁之间，在第三通孔腔外腔面上形成等间隔分布的八个第三卡口123。

为了控制底座的大小，第一连接盘和第二连接盘的外径不宜相差过大。这样一来，如果第三槽口过长会导致活动部卡入的卡口距离通孔14较近，第二连接盘12a上固定设置的第一连接盘可能会影响第二连接盘活动部的收拢，导致活动部的收拢幅度较小。为此，第三槽口的长度不宜过长，优选地，第三槽口的长度不大于第一连接盘上第二槽口的长度。可选取连接杆较短的活动部22作为卡入第三卡口的活动部，也可根据实际需求调整活动部连接杆的长度。由于活动部卡接在同一道环形空腔，所以收拢状态时，第二连接盘的活动部将收拢为一层，包围在第一连接盘连接的活动部外周。这样一来，收拢后的锚盘具有三层活动部，最外层8片，内部两层各4片。

限位底座13用于限制第二连接盘连接的活动部的转动角度。不经限制的第一连接盘或第二连接盘上的活动部可以以卡接部为轴周向旋转，限位底座13的设置可以限制第二连接盘的转动角度。限位底座13采用圆柱体，限位底座的直径不小于第二连接的直径。限位底座在第二连接座下方，当第二连接座连接的活动部展开时，限位底座可以阻止活动部继续向下旋转(即向底座的第二端面一侧旋转)。

如图4所示，第一连接盘11和第二连接盘12层叠时，第一连接盘上的槽口(包括第一槽口和第二槽口)与第二连接盘上的槽口在周向方向上交错。交错设置的槽口，一方面可以使展开状态下第一连接盘上的活动部的展开的最大角度限制在活动部与第一连接盘11底面平行的状态，起到旋转限位作用，阻止其继续向下旋转；另一方面，可使第一连接盘和第二连接盘连接的活动部在俯视方向上部分重叠，这样锚盘的所有活动部展开后在俯视投影上没有空隙，如此可在注浆时防止浆液从缝隙流出至锚盘下，起到增强锚盘承载力的作用。

如图7、图8所示，活动部卡接在连接盘的环形空腔内，活动部的连接杆连接有两扭簧3，扭簧3分别位于第一凸起213和第二凸起214的远连接杆侧。连接杆远离自由部的端面以及环形腔体的外腔面分别设有与扭簧3末端适配的小孔，扭簧3第一末端插入连接部端面上的小孔中进行固定，第二末端插设于环形腔体的外腔面的小孔中进行固定。通过扭簧的设置，锚盘在自然状态是处于图1所示的展开状态，锚盘在外力(如图1所示的约束环5)的作用下处于收拢状态。约束环5打开后，在扭簧的作用下，可使各个活动部快速从收拢状态旋转至展开状态，避免外力干扰导致活动部展开不充分或展开方向不受控制。同理，图5所示的实施例中的第二连接盘在连接活动部时，可设置同样结构的扭簧，实现活动部快速向外展开，此处不再赘述。

本申请还提供了一种利用上述锚盘制作的锚固组件，如图10所示，锚固组件包括锚盘1、约束环5和锚杆4；约束环5套设于活动部外侧，将所有活动部固定于收拢状态；锚杆4穿过通孔并与锚盘在第二端面(即锚盘底部)侧固定连接。在本申请一实施例中，可在锚盘通孔底部通过螺母将锚杆与锚盘固定连接。

如图11所示，优选地，约束环5包括柔性金属带51和销轴52，柔性金属带51两末端分别设有圆环孔，销轴52穿过两圆环孔使金属带末端连接成环，将锚盘束缚在收拢状态，拔出销轴52后，约束环打开，锚盘展开如图12所示。

本申请的锚盘使用如下：

1.预先钻出带有扩径段的锚孔；

2.将锚盘与锚杆固定安装后，在锚杆底部靠近锚盘处绑缚注浆管，通过约束环将锚盘束缚在收拢状态，并在约束环的销轴顶端固定拉绳，完成组装；

3.将组装好的锚杆组件下入预先钻好的锚孔中，当到达扩径段时，向拉绳施加拉力，使销轴从约束环的圆环孔中抽出，约束环脱落，锚盘在扭簧的作用下在扩径段展开；

4.锚盘展开后开始注浆，边注浆边将注浆管退出锚孔。

本申请的锚盘还可应用于其他施工方法中，例如，锚盘中间的通孔供钻杆穿过，使钻杆与锚盘可拆卸连接，锚盘的其他通孔可供固定锚筋；钻杆穿过收拢状态的锚盘，边钻孔边带动锚盘和锚筋进入孔中；到预定位置扩径完成后，向拉绳施加拉力，使约束环打开，锚盘展开，然后完成注浆。

注浆之后，浆体在扩大段锚孔中凝结成整体的承压块。当锚杆受到拉力时，直接传力到锚盘底座，再通过展开的锚盘对扩径段的凝固浆体施加向上的力，与扩径段上方的土体对凝固浆体施加的力方向相反，从而使凝固浆体处于受压状态。

在锚固施工过程中，本申请的锚盘和锚杆组件下孔后无需进行二次注浆，施工流程简便。展开的活动部增大受力面积，增加局压和冲切承载力，同时保证扩大头凝固浆体更加完整密实，有利于提高承压性能和抗浮效果。