一种盾扩底孔锚栓及盾扩底孔方法与流程

1.本发明涉及扩底锚栓技术领域，特别涉及一种盾扩底孔锚栓及盾扩底孔方法。


背景技术：

2.膨胀型锚栓，简称膨胀栓，是利用椎体与膨胀片(或扩底套筒)的相对移动，促使膨胀片膨胀，与基材锚孔孔壁产生膨胀挤压力，并通过摩擦作用产生抗拔力，实现对被连接件锚固的一种组件。
3.现有的膨胀型锚栓存在以下缺陷；
4.1.稳定性差：现有的膨胀型锚栓仅通过膨胀片与基材锚孔孔壁的膨胀挤压力、摩擦力实现固定，被锚固的物体受荷载影响长期振动，导致孔壁变大，膨胀片与孔壁的挤压力、摩擦力减小，甚至失去挤压力，进而导致锚栓松动，甚至从锚孔内脱出，失去对物体的固定作用。
5.2.安装成本高：现有的膨胀型锚栓在安装过程中，需要多个部件，若是后扩型锚栓，在安装时需要分别使用直孔钻头、扩孔钻头进行二次打孔，安装工序复杂、安装成本较高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种盾扩底孔锚栓，稳定性高、不易松脱，一次安装成形，且安装成本较低。
7.为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种盾扩底孔锚栓，包括螺杆、扩底套筒，所述螺杆的一端设有膨胀锥头，所述扩底套筒活动套接在螺杆上，所述扩底套筒靠近膨胀锥头的一端设有膨胀锁键，膨胀锁键沿膨胀锥头轴向位移，实现径向膨胀；
8.所述螺杆上设有第一限位部，所述扩底套筒在与第一限位部对应的位置设有第二限位部，第一限位部与第二限位部配合，以限制螺杆和扩底套筒的周向相对转动，进而使得外部工装驱动螺杆旋转时带动扩底套筒以及膨胀锁键同步旋转。
9.进一步，所述膨胀锁键包括锁键环和间隔设置在锁键环上的若干个膨胀片，膨胀片的一端与锁键环连接另一端由锁键环轴向向外延伸，外部工装驱动扩底套筒以及膨胀锁键沿螺杆轴向位移，进而使膨胀片的另一端沿膨胀锥头径向膨胀。
10.进一步，所述膨胀锥头上间隔形成有若干个凸棱，凸棱沿膨胀锥头轴向延伸，凸棱为第一限位部位；所述膨胀锁键上相邻两个膨胀片之间形成有与凸棱对应的开口槽，所述开口槽为第二限位部，凸棱嵌入开口槽，以限制膨胀锥头和膨胀锁键的相对转动，进而使得螺杆旋转时带动扩底套筒同步旋转。
11.进一步，所述膨胀锥头上相邻两个凸棱之间形成有供膨胀片径向膨胀的膨胀主斜面。
12.进一步，所述凸棱表面形成有供锁键环内壁膨胀的膨胀副斜面。
13.进一步，所述螺杆未设有膨胀锥头的一端具有供外部工装连接的连接部。
14.进一步，所述外部工装包括空心钻柄、设置在空心钻柄内的弹性限位组件；
15.所述空心钻柄的外周与扩底套筒的端部抵接，用于将扩底套筒向锚孔内压入；
16.所述弹性限位组件用于带动螺杆旋转，并限制螺杆的轴向位移。
17.本发明的另一目的在于提供一种盾扩底孔方法，该方法使用上述的盾扩底孔锚栓以及外部工装，该方法包括如下步骤：
18.s1：打锚孔，先使用常规的冲击钻根据要安装的盾扩底孔锚栓的规格型号来进行钻孔，确定钻孔直径和深度；
19.s2：将扩底套筒套接在螺杆上，然后将扩底套筒和螺杆同时放入打好的锚孔中，移动到位；
20.s3：连接外部工装，将外部工装与螺杆的连接部连接，并使外部工装与扩底套筒的端部抵接；
21.s4：启动外部工装，将扩底套筒向锚孔内部压入，并驱动螺杆旋转，螺杆旋转的同时，通过第一限位部位和第二限位部的限位，带动扩底套筒同步旋转，扩底套筒旋转并轴向位移，使得其上的膨胀锁键同步旋转并位移，使膨胀片沿膨胀锥头膨胀的同时，对锚孔侧壁进行切削，以切入锚孔侧壁的基体中；
22.s5：当外部工装将扩底套筒全部压入锚孔中时，外部工装停止工作，并从螺杆上退出，锚栓安装完毕。
23.采用上述方案后，本发明的有益效果在于：
24.本发明的盾扩底孔锚栓包括具有膨胀锥头的螺杆和具有膨胀锁键的扩底套筒，膨胀锁键沿膨胀锥头轴向位移，实现径向膨胀固定，螺杆上设有第一限位部，扩底套筒设有第二限位部，第一限位部与第二限位部配合，以限制螺杆和扩底套筒的周向相对转动，进而使得外部工装驱动螺杆旋转时带动扩底套筒以及膨胀锁键同步旋转，对锚孔内壁的混凝土基体进行切削，且在切削的同切入基体中，实现扩底安装固定。
25.1.稳定性高：本发明的盾扩底孔锚栓利用第一限位部与第二限位部使扩底套筒跟随螺杆同步转动，在切削混凝土的同时嵌入混基材基体中，形成可靠的机械锁键承载结构，使得锚栓在径向和轴向都实现稳固的安装，不易松动，更不易从锚孔中脱出，稳定性高。
26.2.一次安装成型、安装成本低：本发明扩底套筒在切削基材的同时嵌入基材中，实现安装固定，而不需要单独的二次扩孔工装，使得安装工序简单，同时有效降低安装成本。
附图说明
27.图1是本发明一实施例螺杆与膨胀锁键结构示意图；
28.图2是本发明一实施例螺杆、扩底套筒和膨胀锁键结构示意图；
29.图3是本发明一实施例外部工装结构示意图；
30.图4是本发明一实施例锚栓安装状态示意图一；
31.图5是本发明一实施例锚栓安装状态示意图二；
32.图6是本发明一实施例锚栓安装状态示意图三；
33.图7是本发明一实施例锚栓安装状态示意图四；
34.图8是本发明一实施例锚栓安装状态示意图五。
35.标号说明：
36.1、螺杆；2、膨胀锥头；21、凸棱；22、膨胀主斜面；23、膨胀副斜面；3、扩底套筒；4、膨胀锁键；41、锁键环；42、膨胀片；421、切削部；43、开口槽；44、u形凹槽；
37.5、空心钻柄；6、第一内六边管；7、第二内六边管；8、压簧；9、六方棒；10、连接部；11、锚孔；12、基体；13、挡环。
具体实施方式
38.以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
39.本发明提供一种盾扩底孔锚栓，如图1至8所示，包括螺杆1和扩底套筒3，所述螺杆1的一端设有膨胀锥头2，所述扩底套筒3活动套接在螺杆1上，所述扩底套筒3靠近膨胀锥头2的一端设有膨胀锁键4，膨胀锁键4与扩底套筒3可以是一体成形的，也可以是分体式，分体式则需要将二者进行相对固定，膨胀锁键4沿膨胀锥头2轴向位移，实现径向膨胀。扩底套筒3的数量可以为一个，也可以根据螺杆1的长度以及安装深度任意添加套筒的数量，以适应安装场景。本案的重点在于：所述螺杆1上设有第一限位部，所述扩底套筒3在与第一限位部对应的位置设有第二限位部，第一限位部与第二限位部配合，以限制螺杆1和扩底套筒3的周向相对转动，进而使得在外部工装驱动螺杆1旋转时，可以带动扩底套筒3以及膨胀锁键4同步旋转，膨胀锁键4对锚孔11内壁的混凝土基体12进行切削。
40.重点如图1和2所示，所述膨胀锁键4包括锁键环41和间隔设置在锁键环41上的若干个膨胀片42，即每个膨胀片42之间具有一定的间隙，膨胀片42的一端与锁键环41连接另一端由锁键环41轴向向外延伸，外部工装驱动扩底套筒3以及膨胀锁键4沿螺杆1轴向位移，进而使膨胀片42沿膨胀锥头2径向膨胀。此外，膨胀片42靠近锁键环41的一端形成有u形凹槽44。
41.所述膨胀锥头2上相邻两个凸棱之间形成有供膨胀片42径向膨胀的膨胀主斜面22，所述凸棱21表面形成有供锁键环41内壁膨胀的膨胀副斜面23。当膨胀锁键4与膨胀锥头2相对位移的过程中，膨胀片42与膨胀主斜面22接触，迫使膨胀片42径向膨胀；同时，锁键环41内壁与膨胀副斜面23接触，进一步接触时，膨胀副斜面23迫使锁键环41直径逐步增大，直至锁键环41外表面与锚孔孔壁产生足够大的正压力，即产生抵抗载荷能力的摩擦力。由此可见，膨胀锁键4两端产生抵抗载荷能力的和为膨胀锁键4抵抗载荷能力与锁键环41抵抗载荷能力的摩擦力。
42.上述的第一限位部可以是在螺杆1的任意位置，第二限位部可以是在扩底套筒3的任意位置，但是第二限位部要能够与第一限位部配合，以限制螺杆1和扩底套筒3的周向相对转动。优选的，如图1和2所示，第一限位部为形成在所述膨胀锥头2上的凸棱21，凸棱21沿膨胀锥头2轴向延伸，若干个所述凸棱21间隔形成在膨胀锥头2的外周，第二限位部为形成在膨胀锁键4上的开口槽43，在安装过程中，凸棱21嵌入开口槽43，以限制膨胀锥头2和膨胀锁键4的相对转动，进而使得螺杆1旋转时带动扩底套筒3同步旋转。
43.在本实施例中，所述膨胀锁键4上相邻的两个膨胀片42之间形成开口槽43，开口槽43即为与第一限位部配合的第二限位部，将相邻膨胀片42之间的开口槽43作为第二限位部，配合凸棱21进行限位，不需要单独设置第二限位部，使锚栓结构更加简单，限位效果更好。
44.本案不对膨胀锁键4上膨胀片42的数量进行限定，可根据锚栓的型号以及生产需
要而定，优选的，膨胀锁键4上膨胀片42的数量为四个，因此，形成的开口槽43的数量为四个，相对应的，所述膨胀锥头2上凸棱21的数量为四个，每个凸棱21对应嵌入一个开口槽43中，以限制膨胀锥头2和膨胀锁键4的周向相对转动。当然，当膨胀片42的数量为四个，开口槽43的数量为四个时，凸棱21的数量不是必须为四个，也可以是两个或三个，设置四个的与开口槽43一一对应，受力更均匀，稳定性更好。
45.所述膨胀片42的外端部形成有切削基体12的切削部421，切削部421可以为任意能够切削基体12的形状，优选的，切削部421的横截面呈锥型，对基体12的切削效果好。
46.需要说明的是，第一限位部和第二限位部不局限于上述的凸棱21和开口槽43的形式。其中，第一限位部还可以是滑槽；第二限位部还可以是凸起、凸块等限位结构，满足在螺杆1转动时，带动扩底套筒3以及膨胀锁键4同步转动即可。
47.在安装锚栓的过程中，螺杆1的旋转以及扩底套筒3的位移需要通过外部工装等外力来驱动，因此，所述螺杆1未设有膨胀锥头2的一端具有供外部工装连接的连接部10，所述连接部10为实心的外六边柱(如图1所示)，也可以是其他任意形状。
48.安装所使用外部工装只要具备带动螺杆1旋转以及驱动扩底套筒3位移的功能即可，本实施例列举了一种对应上述外六边柱连接部10的外部工装，如图3所示，具体结构为：所述外部工装包括空心钻柄5、设置在空心钻柄5内的弹性限位组件。所述空心钻柄5的外周与扩底套筒3的端部抵接，用于将扩底套筒3向锚孔11内压入，所述弹性限位组件用于带动螺杆1旋转，并限制螺杆1的轴向位移，所述弹性限位组件包括第一内六边管6、第二内六边管7、压簧8以及六方棒9，第一内六边管6固定在空心钻柄5内，第二内六边管7活动设置在空心钻柄5内，第一内六边管6和第二内六边管7之间设有一压簧8，六方棒9的一端固定设置在第二内六边管7内，另一端活动穿置在压簧8和第一内六边管6内，螺杆1的外六边柱与第一内六边管6、第二内六边管7的内六边相适配。此外，所述空心钻柄5的开口处设有防止弹性限位组件从脱出的挡环13。
49.在使用上述外部工装对锚栓进行安装时，如图4至8所示，将空心钻柄5套设在螺杆1的外周，使空心钻柄5外周实心部位与扩底套筒3的端部抵接，同时螺杆1的外六边柱与第二内六边管7套接，限制螺杆1与第二内六边管7的相对转动，同时，螺杆1外六边柱的端部与六方棒9抵接，钻柄旋转并压入，将扩底套向锚孔11内压入，同时带动螺杆1旋转。
50.本发明还提供一种盾扩底孔的方法，该方法使用了上述的盾扩底孔锚栓以及外部工装，该盾扩底孔方法包括如下步骤：
51.图5至8为本发明盾扩底孔锚栓安装状态示意图，安装顺序为由图5至图8。
52.s1：打锚孔11，先使用常规的冲击钻根据要安装的盾扩底孔锚栓的规格型号来进行钻孔，确定钻孔直径和深度；
53.s2：将扩底套筒3套接在螺杆1上，然后将扩底套筒3和螺杆1同时放入打好的锚孔11中，移动到位；
54.s3：连接外部工装，将外部工装与螺杆1的连接部10连接，并使外部工装与扩底套筒3的端部抵接；
55.s4：启动外部工装，将扩底套筒3向锚孔11内部压入，并驱动螺杆1旋转，螺杆1旋转的同时，通过第一限位部位与第二限位部的限位，带动扩底套筒3同步旋转，扩底套筒3旋转并轴向位移，使得其上的膨胀锁键4同步旋转并位移，使膨胀片42沿膨胀锥头2膨胀的同时，
对锚孔11侧壁进行切削，以切入锚孔11侧壁的基体12中；
56.s5：当外部工装将扩底套筒3全部压入锚孔11中时，外部工装停止工作，并从螺杆1上退出，锚栓安装完毕。
57.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
58.同时，本实施例中所涉及的前、后、左、右等方位，只是作为一个方位的参考，并不代表实际运用中的方位。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

技术特征：
1.一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：包括螺杆、扩底套筒，所述螺杆的一端设有膨胀锥头，所述扩底套筒活动套接在螺杆上，所述扩底套筒靠近膨胀锥头的一端设有膨胀锁键，膨胀锁键沿膨胀锥头轴向位移，实现径向膨胀；所述螺杆上设有第一限位部，所述扩底套筒在与第一限位部对应的位置设有第二限位部，第一限位部与第二限位部配合，以限制螺杆和扩底套筒的周向相对转动，进而使得外部工装驱动螺杆旋转时带动扩底套筒以及膨胀锁键同步旋转。2.如权利要求1所述的一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：所述膨胀锁键包括锁键环和间隔设置在锁键环上的若干个膨胀片，膨胀片的一端与锁键环连接，另一端由锁键环轴向向外延伸，外部工装驱动扩底套筒以及膨胀锁键沿螺杆轴向位移，进而使膨胀片的另一端沿膨胀锥头径向膨胀。3.如权利要求2所述的一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：所述膨胀锥头上间隔形成有若干个凸棱，凸棱沿膨胀锥头轴向延伸，凸棱为第一限位部位；所述膨胀锁键上相邻两个膨胀片之间形成有与凸棱对应的开口槽，所述开口槽为第二限位部，凸棱嵌入开口槽，以限制膨胀锥头和膨胀锁键的相对转动，进而使得螺杆旋转时带动扩底套筒同步旋转。4.如权利要求3所述的一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：所述膨胀锥头上相邻两个凸棱之间形成有供膨胀片径向膨胀的膨胀主斜面。5.如权利要求3所述的一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：所述凸棱表面形成有供锁键环内壁膨胀的膨胀副斜面。6.如权利要求1所述的一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：所述螺杆未设有膨胀锥头的一端具有供外部工装连接的连接部。7.如权利要求1所述的一种盾扩底孔锚栓，其特征在于：所述外部工装包括空心钻柄、设置在空心钻柄内的弹性限位组件；所述空心钻柄的外周与扩底套筒的端部抵接，用于将扩底套筒向锚孔内压入；所述弹性限位组件用于带动螺杆旋转，并限制螺杆的轴向位移。8.一种盾扩底孔方法，其特征在于：该方法使用如权利要求1至7任意一项所述的盾扩底孔锚栓以及外部工装，该方法包括如下步骤：s1：打锚孔，先使用常规的冲击钻根据要安装的盾扩底孔锚栓的规格型号来进行钻孔，确定钻孔直径和深度；s2：将扩底套筒套接在螺杆上，然后将扩底套筒和螺杆同时放入打好的锚孔中，移动到位；s3：连接外部工装，将外部工装与螺杆的连接部连接，并使外部工装与扩底套筒的端部抵接；s4：启动外部工装，将扩底套筒向锚孔内部压入，并驱动螺杆旋转，螺杆旋转的同时，通过第一限位部位和第二限位部的限位，带动扩底套筒同步旋转，扩底套筒旋转并轴向位移，使得其上的膨胀锁键同步旋转并位移，使膨胀片沿膨胀锥头膨胀的同时，对锚孔侧壁进行切削，以切入锚孔侧壁的基体中；s5：当外部工装将扩底套筒全部压入锚孔中时，外部工装停止工作，并从螺杆上退出，锚栓安装完毕。

技术总结
本发明公开一种盾扩底孔锚栓，包括具有膨胀锥头的螺杆和具有膨胀锁键的扩底套筒，膨胀锁键沿膨胀锥头位移，实现膨胀，螺杆上设有第一限位部，扩底套筒上设有第二限位部，第一限位部与第二限位部配合，以限制螺杆和扩底套筒的周向相对转动，进而使得螺杆旋转时带动扩底套筒以及膨胀锁键同步旋转。盾扩底孔方法，包括上述锚栓和外部工装，步骤如下：S1：打锚孔；S2：将锚栓放入打好的锚孔中；S3：连接外部工装；S4：外部工装将扩底套筒向锚孔内部压入，并驱动螺杆旋转，扩底套筒旋转并轴向位移，使得其上的膨胀锁键同步旋转并位移，使膨胀片沿膨胀锥头膨胀的同时，对锚孔侧壁进行切削，以切入锚孔侧壁的基体中；S5：锚栓安装完毕。锚栓安装完毕。锚栓安装完毕。


技术研发人员：瞿滨 陈小平
受保护的技术使用者：陈小平
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/24