本发明涉及一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆及其应用方法。
背景技术：
在软弱围岩隧道中，由于围岩自稳能力差，时间短，施工时常将开挖断面切割成若干个小断面后分部施工，如台阶法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法、交叉中隔壁法等。一般情况下，围岩的自稳能力越差，所选用的施工方法对隧道断面的切割程度越高，虽然相应的对于变形的控制能力越强，但是会造成施工空间愈发狭小，机械化程度持续降低低，人力劳动强度不断增大的问题。
锚杆支护在技术、经济方面的优越性和能适应不同地质条件的性质，使其广泛的应用于隧道工程领域中。为充分发挥径向锚杆的支护效应，锚杆的端部通常需要锚固在未受隧道开挖扰动的岩层中，即锚杆的长度需要大于隧道开挖后围岩松动区的范围。
多数的软弱围岩隧道即使采用多分部的施工方法，仍旧会产生较大的围岩松动区，造成较长的径向锚杆支护需要在狭小的施工空间内完成。径向锚杆的杆体以螺纹钢为主，刚度较大，不易弯折，施工时难以以局部弯折的形式将锚杆杆体全长送入锚孔，现场有时也采用接续的方式将锚杆杆体逐段送入锚孔，但由于现场施工队伍素质参差不齐，锚杆的接续质量和接续长度是否满足要求难以保证。总之，在软弱围岩隧道中，较长的径向锚杆难以施工的问题十分普遍，造成锚杆支护效率降低，这对于软弱围岩变形的控制十分不利。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆及其应用方法，该锚杆杆体具备可折叠性，施工不受长度和空间限制；同时应用方法简便。
本发明的技术方案在于：一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，包括锚杆杆体，所述锚杆杆体包括多段杆状构件，相邻两杆状构件之间经折叠装置相连接，所述锚杆杆体的顶端安装有锚杆垫板及锚杆螺帽。
进一步地，所述折叠装置为一对相互嵌套的金属圆环，两个金属圆环分别焊接在对应的杆状构件连接端。
进一步地，所述折叠装置包括设置于其中一杆状构件连接端的凹槽，另一杆状构件的连接端设置有伸入凹槽的卡件，所述卡件与凹槽经销轴相铰接。
进一步地，所述杆状构件为热轧带肋钢筋。
进一步地，所述锚杆垫板为金属平板形托盘，所述托盘上预留有与杆状构件端头相适配的通孔。
进一步地，位于最后端的杆状构件的端头设置有外螺纹，所述锚杆螺帽与杆状构件上的外螺纹相螺接。
一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆的应用方法，包括以下步骤：
（1）根据工作面施工空间的大小，确定杆状构件的长度和需要加工的折叠装置数量；
（2）将杆状构件通过折叠装置连接成锚杆杆体，直至长度满足支护要求；
（3）在围岩上施工钻孔，注入配置合格的砂浆后，将折叠的锚杆杆体上第一段杆状构件送入孔内，随后还原第二段杆状构件继续往孔内推送，如此逐段还原杆状构件不断推送入钻孔内直至设计位置；
（4）待砂浆的强度达到设计要求后，在锚杆杆体的顶端安装锚杆垫板以及锚杆螺帽。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：该锚杆杆体具备可折叠性，折叠后将很大程度的减小锚杆施工所需空间，使得锚杆施工不再受施工空间的限制。在狭小的施工空间中安装锚杆时，可以将折叠的锚杆杆体通过折叠装置逐段还原后送入锚孔，很好的解决了在狭小工作面中较长的径向锚杆难以施工的问题，提高施工效率。
附图说明
图1为环形开挖预留核心土法开挖隧道时径向锚杆设置的横断面图；
图2为本发明采用金属圆环折叠的结构示意图；
图3为本发明金属圆环折叠的细部图；
图4为本发明的采用铰接结构折叠的结构示意图；
图5为本发明的铰接结构折叠的细部图；
图中：1-杆体构件；2-折叠装置；21-金属圆环；22-凹槽；23-卡件；24-销轴；3-锚杆垫板；4-锚杆螺帽；5-上台阶核心土；6-弧形导坑；7-下台阶围岩。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
实施例一参考图2和图3
一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，包括锚杆杆体，所述锚杆杆体包括多段杆状构件1，相邻两杆状构件之间经折叠装置2相连接，所述锚杆杆体的顶端安装有锚杆垫板3及锚杆螺帽4。
本实施例中，为了便于锚杆杆体折叠，所述折叠装置为一对相互嵌套的金属圆环21，两个金属圆环分别焊接在对应的杆状构件连接端。
本实施例中，为了提高锚杆杆体的强度，所述杆状构件为热轧带肋钢筋。
本实施例中，所述锚杆垫板为金属平板形托盘，为了更好的安装金属平板形托盘，所述托盘上预留有与杆状构件端头相适配的通孔，以便与杆状构件相匹配。
本实施例中，为了与锚杆螺帽相连接，位于最后端的杆状构件的端头设置有外螺纹，所述锚杆螺帽的内径大小与杆状构件直径相同并与杆状构件上的外螺纹相螺接。
实施例二参考图4和图5
一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，包括锚杆杆体，所述锚杆杆体包括多段杆状构件1，相邻两杆状构件之间经折叠装置2相连接，所述锚杆杆体的顶端安装有锚杆垫板3及锚杆螺帽4。
本实施例中，为了便于锚杆杆体折叠，所述折叠装置包括设置于其中一杆状构件连接端的凹槽22，另一杆状构件的连接端设置有伸入凹槽的卡件23，所述卡件与凹槽经销轴24相铰接。
本实施例中，为了提高锚杆杆体的强度，所述杆状构件为热轧带肋钢筋。
本实施例中，所述锚杆垫板为金属平板形托盘，为了更好的安装金属平板形托盘，所述托盘上预留有与杆状构件端头相适配的通孔，以便与杆状构件相匹配。
本实施例中，为了与锚杆螺帽相连接，位于最后端的杆状构件的端头设置有外螺纹，所述锚杆螺帽的内径大小与杆状构件直径相同并与杆状构件上的外螺纹相螺接。
以采用环形开挖预留核心土法施工的隧道为例，上台阶弧形导坑6开挖后，由于上台阶核心土的存在5，导致拱顶径向锚杆的施工空间狭小，施工效率降低。将本发明应用于此例中时，可以很好的减小锚杆施工所需的空间，提高施工效率。
其具体应用方法如下：
（1）根据工作面施工空间的大小，确定杆状构件1的长度和需要加工的折叠装置2数量；
（2）将杆状构件1通过折叠装置2连接成锚杆杆体，直至长度满足支护要求；
（3）在弧形导坑6拱部围岩上施工钻孔，注入配置合格的砂浆后，将折叠的锚杆杆体上第一段杆状构件1送入孔内，随后还原第二段杆状构件1继续往孔内推送，如此逐段还原杆状构件不断推送入钻孔内直至设计位置；
（4）待砂浆的强度达到设计要求后，在锚杆杆体的顶端安装锚杆垫板3以及锚杆螺帽4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的可折叠式锚杆并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
1.一种用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，包括锚杆杆体，其特征在于，所述锚杆杆体包括多段杆状构件，相邻两杆状构件之间经折叠装置相连接，所述锚杆杆体的顶端安装有锚杆垫板及锚杆螺帽。
2.根据权利要求1所述的用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，其特征在于，所述折叠装置为一对相互嵌套的金属圆环，两个金属圆环分别焊接在对应的杆状构件连接端。
3.根据权利要求1所述的用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，其特征在于，所述折叠装置包括设置于其中一杆状构件连接端的凹槽，另一杆状构件的连接端设置有伸入凹槽的卡件，所述卡件与凹槽经销轴相铰接。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，其特征在于，所述杆状构件为热轧带肋钢筋。
5.根据权利要求1所述的用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，其特征在于，所述锚杆垫板为金属平板形托盘，所述托盘上预留有与杆状构件端头相适配的通孔。
6.根据权利要求1所述的用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆，其特征在于，位于最后端的杆状构件的端头设置有外螺纹，所述锚杆螺帽与杆状构件上的外螺纹相螺接。
7.一种应用于权利要求1、2或3所述的用于隧道掌子面狭小空间的可折叠式锚杆的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据工作面施工空间的大小，确定杆状构件的长度和需要加工的折叠装置数量；
（2）将杆状构件通过折叠装置连接成锚杆杆体，直至长度满足支护要求；
（3）在围岩上施工钻孔，注入配置合格的砂浆后，将折叠的锚杆杆体上第一段杆状构件送入孔内，随后还原第二段杆状构件继续往孔内推送，如此逐段还原杆状构件不断推送入钻孔内直至设计位置；
（4）待砂浆的强度达到设计要求后，在锚杆杆体的顶端安装锚杆垫板以及锚杆螺帽。
技术总结