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砂固结内锚头预应力锚杆
    本发明适用于岩土工程，特别是岩石工程中的预应力锚固，如深基础工程，边坡稳定工程，地下工程，结构物抗倾覆工程，加压装置，各类隧道的岩体加固、崩坍治理及变形控制，水利工程防冲刷区的抗浮与防护，各种结构物稳定与锚固等。

    现有管式锚杆属全长摩擦锚固，机械式锚杆属点摩擦锚固，树脂或快凝(硬)水泥锚杆属集中粘结锚固，砂固结内锚头预应力锚杆属局部摩擦锚固。

    性能上，管缝式锚杆初锚力小，锚固力发挥随岩体变形才逐渐发挥；树脂及快凝水泥锚杆施工要求比较严格，操作难度较大，施工质量不稳定。

    安装方面，当前的锚杆安装一般需要一套专门设备，如水胀式锚杆安装需液压设备；管缝式锚杆需风钻打入；砂浆锚杆需灌浆机械，这些都受到风、电、机械事故的影响。

    成本方面，管式锚杆，树脂锚杆原材料较贵，加工复杂，施工要求高，成本高；机械式锚杆成本较高而性能较差；砂固结内锚头预应力锚杆成本低，而且采用手工安装，初锚力大，可快速、及时地施加预应力，施工简单，质量稳定，因而它克服了其它锚杆的缺点。

    当前，岩土工程中锚杆施工完毕到锚杆施加预应力，由于工艺和方法上的限制，一般有一段时间间隔(机械式锚杆除外)。如果在锚杆插入钻孔后即能施加预应力，就能对岩土体立即进行主动加固，并及时地控制岩土变形，这对于有效地加固岩土体，特别是对于工程抢险具有十分重要意义。从严格意义上对岩土进行即时的主动加固，一直是岩土工程界十分关心的课题。砂固结内锚头预应力锚杆能在将锚杆插入孔内后立即施加预应力，并且方法简便，施工人员易于掌握，这正是这种新型预应力锚杆的突出优点之一。

    为了达到上述目的，我们研制出了基于全新的锚固原理的砂固结内锚头预应力锚杆，它是由锚杆、天然砂体、圆载荷板、封口、小铁夹等组成。

    本实用新型锚杆的最佳实施例见图1、图2。

    其中：图1是砂固结内锚头预应力锚杆拉拔锁定之前的结构示意图，它由载荷板1、空心砂柱体2、封口3、小铁夹4、锚杆5、锚孔6、台座7、承压板8、外锚头9、变接头10、传力架11、空心千斤顶12、拉力杆14等构成。图2是砂固结内锚头预应力锚杆结构图，它由载荷板1、砂体13(内锚头)、封口3、小铁头4、锚杆5、锚孔6、台座7、承压板8、外锚头9等构成。图中拉力杆14重复使用，可节约锚杆材料。根据工程实际情况，台座7可以省略。下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。采用天然砂、水泥、水按一定比例配制水泥砂浆，用砂模预制空心砂柱体2，空心砂柱体长度由设计要求确定，例如，钻孔直径为56mm，多个空心砂柱体总长度40cm时，直径20mm的45号钢锚杆被拉断(拉力约18吨)。砂模的形状为一端封闭的钢圆筒，在圆筒轴心焊一根钢筋，附加空心活塞及推杆。砂柱体预制时，把水泥砂浆充满圆筒，然后推动活塞，空心砂柱体即制成。砂模的大小由空心砂柱体的尺寸要求来制作，空心砂柱体的尺寸由锚孔直径、锚杆直径情况确定，锚孔直径由工程实际和现有钻孔机械条件确定，本锚杆对锚孔直径没有严格要求，适用范围广。在锚杆5内锚头端焊一个圆载荷板1，用膨胀木车成空心圆柱体作封口3，锚杆5安装时，小铁夹4防止封口及砂柱体滑动，把装配好的杆体推入锚孔中，往孔中注水，如果锚孔方向朝上，如巷道顶板锚杆等，应先把内锚头浸水后再推入锚孔中，待封口3吸水膨胀后拉拔，空心砂柱体被压碎成为散砂，由于砂体的压密固结和密砂的剪胀性，利用砂体与孔壁之间的摩擦力提供锚固力(如图2所示)。附加说明的是，如果本锚杆安装后需要注浆，可在承压板8上预留注浆孔和排气孔。如果需要监测锚杆预应力，可在承压板8和外锚头9之间预置测力装置。本锚杆系统同样可以改装成锚索系统。

    砂固结内锚头预应力锚杆初锚力大，对锚孔直径没有要求，不仅对采矿巷道适用，还可用于边坡、隧洞、大型峒室等，适用领域广。能快速及时地施加预应力，特别适用于工程抢检。不要风、电机械，只要手工安装，不受机械事故影响，施工技术简单，质量稳定。原材料充足，工艺简单，成本低。