一種潛孔沖擊擴底內錨頭及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑工程錨桿基礎抗浮、邊坡與隧道等工程錨桿支護的技術領域，尤其涉及一種潛孔沖擊擴底內錨頭及其使用方法，具體適用于較長錨桿的自擴底，提高能量傳遞效率，增強擴孔效果，且對環境要求較低。
【背景技術】
[0002]錨桿由桿體、錨固段、自由段和錨頭組成。為了增加巖石錨桿的錨固段和巖體的錨固效果，通過在巖石的直孔底擴孔，利用錨桿底部擴大頭與擴孔進行機械咬合生成的擴底內錨頭，來增加錨固段的錨固力，提高錨桿的性價比和可靠性。現有的內錨頭擴底方式有兩種:一種是先用模具刀片擴底鉆頭在巖體的直孔底擴孔，然后安裝底部可以擴大的錨桿形成擴底內錨頭，稱為模擴底；另一種是將錨桿桿體插入直孔底，直接通過沖擊加壓使桿體底部的刀頭嵌入孔壁內形成擴底內錨頭，稱為自擴底。
[0003]模擴底是通過擴底鉆頭模具刀片的張開、旋轉、磨削，在巖石孔壁上形成擴孔，擴孔孔徑容易保證，但旋轉磨削擴孔的模具刀頭要求孔壁光滑，同時，磨削擴孔的功效較低。
[0004]自擴底是直接對安裝的錨桿桿體進行沖擊加壓，使得桿體底部的刀頭被導向孔壁，刀頭擊碎孔壁巖石嵌入孔壁內形成擴底錨固，擴孔功效較高，但是，當自擴底錨桿錨入巖體較深、桿體較長時，桿體質量大，受慣性影響，且能量的傳遞路徑長，沖擊桿體外端的能量不易傳遞到底端的刀頭，易導致擴孔功效下降。
[0005]中國專利，申請公布號為CN102192224A，申請公布日為2011年9月21日的實用新型專利公開了一種錨栓和與之配合的錨固方法，該方法是在預備置放錨栓處鉆一直孔，再使用模擴底鉆頭在直孔底部擴孔后清孔；使用工具將匹配底孔的錐形頭和套筒敲入底孔，并使套筒沿著錐形頭漲開，形成類似于模擴底錨栓效果，預留出一段螺桿；繼續的向孔內灌入化學膠粘劑后，插入錨栓的錨桿部分；將錨固端部的內螺紋孔與預留的螺桿連接，等待膠體固化，即可承載。雖然該設計采用了一種匹配底孔的錐形頭和套筒作為內錨頭，但其本質上仍舊是一種模擴底的擴底方式，不僅磨削擴孔的功效較低，而且易受擴底環境的限制，應用范圍較窄。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術中存在的磨削擴孔的功效較低、應用范圍較窄的缺陷與問題，提供一種磨削擴孔的功效較高、應用范圍較廣的潛孔沖擊擴底內錨頭及其使用方法。
[0007]為實現以上目的，本發明的技術解決方案是:一種潛孔沖擊擴底內錨頭，包括底座與刀頭，所述底座的數量為一個，刀頭的數量至少為兩個；
所述內錨頭還包括連接帽，且連接帽、刀頭、底座由上至下依次布置；所述底座包括底座頭部與底座尾部，所述底座頭部是上窄下寬的錐臺結構，底座頭部的側面是圓錐面或菱形錐面，所述底座尾部包括上尾部與下尾部，底座頭部的底面經上尾部后與下尾部相連接，底座頭部、上尾部的內部開設有同一個柱型的窩孔，該窩孔的頂面與底座頭部的頂面相平齊，窩孔的內壁套絲以連接錨桿桿體，上尾部窄于底座頭部底面、下尾部，上尾部與底座頭部、下尾部之間形成有環向槽；
所述連接帽包括連接桿與壓盤，該連接桿的底端與壓盤頂部的中心部位垂直連接，壓盤的底部為上寬下窄的錐臺結構，壓盤底部的側面為圓錐面；
所述刀頭包括內刀塊與外角塊，所述內刀塊為柱型的四面體結構，包括依次連接為一體的內平面、盤滑面、外平面、座滑面，所述內平面、外平面相互平行，內平面與盤滑面、座滑面之間的夾角均為鈍角，外平面與盤滑面、座滑面之間的夾角均為銳角，盤滑面高于座滑面設置，盤滑面與壓盤底部的側面滑動配合，座滑面與底座頭部的側面滑動配合，外平面上近座滑面的部位連接有外凸的外角塊。
[0008]所述底座頭部的側面上設置有多個豎立的槽塊，相鄰的槽塊之間形成有一個與刀頭相對應的滑槽，滑槽與刀頭的數量一致，滑槽與嵌入其內的刀頭滑動配合，滑槽的底面與該滑槽所對應的刀頭的座滑面滑動配合。
[0009]所述刀頭、滑槽的數量均為2-18個，所述滑槽的底面的坡度為1:1 - 10:1。
[0010]所述外角塊上近外平面、座滑面交接處的部位開設有一個內凹的切槽，該切槽與外角塊形成有一個豎銳角與一個橫銳角，豎銳角近外平面、座滑面的交接處設置，橫銳角、外平面之間的距離為外角塊、外平面之間的最大距離。
[0011]所述連接桿、壓盤內中心軸的部位貫穿開設有同一個通氣腔，該通氣腔的頂端與連接桿的頂端相平齊，通氣腔的底端與導氣管的頂端相通，該導氣管的尾端下延至窩孔內，導氣管的尾端高于窩孔的底部，導氣管的尾端外套有環向密封圈以與窩孔的內壁密封配合，窩孔底部的側壁上沿窩孔的徑向開設有多個均勻布置的水平排氣孔。
[0012]所述水平排氣孔的數量為2 - 8個，所述導氣管為金屬管或硬塑料管。
[0013]—種上述潛孔沖擊擴底內錨頭的使用方法，所述使用方法依次包括以下步驟: 組裝內錨頭:先將刀頭的座滑面與底座頭部的側面進行臨時連接，再將刀頭的盤滑面與壓盤底部的側面進行臨時連接，以將連接帽、刀頭、底座組裝為一體結構，從而完成內錨頭的組裝；所述臨時連接是指膠粘劑粘接、膠帶纏連、鉛絲捆綁中的任意一種或兩種或三種；
使用內錨頭:先在巖石或混凝土中鉆出直孔，再將鉆桿上的潛孔鉆風壓沖擊器與連接桿的頂端進行連接，以將所述內錨頭安裝在潛孔鉆風壓沖擊器的前端，然后將鉆桿、潛孔鉆風壓沖擊器、內錨頭一并放入直孔內，放入時，內錨頭位于潛孔鉆風壓沖擊器的下方，當內錨頭中的下尾部與直孔底部相接觸時，停止放入并開啟潛孔鉆風壓沖擊器，啟動的潛孔鉆風壓沖擊器依次經連接桿、壓盤、盤滑面對刀頭進行沖擊，在沖擊力的作用下，所述臨時連接被破壞，壓盤向下移動，盤滑面沿壓盤底部的側面向外移動，座滑面沿底座頭部的側面向下移動，外角塊被擠向直孔的孔壁以對其進行開鑿，鑿出的碎宵落入環向槽內，隨著開鑿的不斷進行，刀頭逐漸嵌入直孔的孔壁內并形成機械咬合以生成擴底錨固，當擴底錨固生成后，先抽出鉆桿、潛孔鉆風壓沖擊器、連接帽，再將底端帶螺紋的錨桿桿體插入窩孔內并旋轉以進行螺紋連接，然后在直孔內注漿以生成擴底錨桿，此時，所述潛孔沖擊擴底內錨頭的使用方法結束。
[0014]所述擴底錨固生成是指:通過鉆桿的進入行程來判定擴底錨固是否生成。
[0015]所述連接桿、壓盤的中心軸的部位貫穿開設有同一個通氣腔，該通氣腔的頂端與連接桿的頂端相平齊，通氣腔的底端與導氣管的頂端相通，該導氣管的尾端下延至窩孔內，導氣管的尾端高于窩孔的底部，導氣管尾端外套有環向密封圈以與窩孔的內壁密封配合，窩孔底部的側壁上沿窩孔的徑向開設有多個均勻布置的水平排氣孔；
所述使用內錨頭中:當潛孔鉆風壓沖擊器與連接桿的頂端進行連接時，通氣腔的頂端與潛孔鉆風壓沖擊器的排氣孔相通，隨后，隨著開鑿的不斷進行，潛孔鉆風壓沖擊器排出的高壓空氣依次經通氣腔、導氣管、窩孔、水平排氣孔吹向環向槽內，以將刀頭鑿出的碎肩即時吹走。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
1、本發明一種潛孔沖擊擴底內錨頭及其使用方法中，包括由上至下依次布置的連接帽、刀頭、底座，連接帽上壓盤底部的側面與刀頭頂部的盤滑面滑動配合，刀頭底部的座滑面與底座上底座頭部的側面滑動配合，使用時，潛孔鉆風壓沖擊器與連接帽上的連接桿相連接，沖擊器直接沖擊內錨頭，使刀頭嵌入直孔壁內形成擴底錨固，縮短了能量傳遞給刀頭的路徑，提高了能量利用率，克服了現有自擴底技術中自擴底錨桿桿體過長所帶來的慣性大所造成的能量傳遞效率低的缺陷，提高了擴孔功效，特別適用于較長的擴底錨桿。同時，本發明屬于自擴底，對直孔孔壁質量要求較低，比模擴底的應用范圍較廣。此外，本發明的鉆孔、擴底均由潛孔鉆機完成，不用更換設備，施工方便，能提高工作效率。因此，本發明不僅能量傳遞效率較高、擴孔效果較好，而且對環境要求較低、應用范圍較廣。
[0017]2、本發明一種潛孔沖擊擴底內錨頭及其使用方法中，連接帽、刀頭、底座由上至下依次布置，其中，連接帽外連沖擊器以提供動力，刀頭提供鑿壁工具，底座一方面負責與刀頭相配合以便于開鑿，另一方面則負責提供環向槽以盛裝鑿下的碎宵，以