[科普中国]-水力膨胀式锚杆

水力膨胀式锚杆是瑞典最先开发的，其原理是将钢管压制成扁形，再围成圆形，使用时先把锚杆插入锚杆孔，然后向扁圆形钢管注入高压水，迫使钢管膨胀成圆形，靠钢管膨胀压力与孔壁挤紧的磨擦力作锚固力进行支护，适用于软岩、破碎带。我国新汶矿务局曾研制成功并在协庄煤矿应用，效果良好。

简介在地下工程施工中，我国采用最多的支护方法是以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段的新奥法。而最常用的锚杆——砂浆锚杆或水泥药卷锚杆有比较大的缺陷，如砂浆锚杆，其砂浆在全长范围内很难保持均匀；水泥药卷锚杆很难使水泥药卷满孔，从而不能充分发挥作用。水力膨胀式锚杆能克服这些锚杆的不足，而且具有锚固力大、能立即承载、无损耗、易保管等特点1。

水力膨胀式锚杆的结构、锚固机理1.锚杆结构

水力膨胀式锚杆是由外径大于钻孔直径的无缝钢管加工而成的，双层异型管状杆体，由端套、异型管杆体、挡圈、注水管、托盘等配套组成。

2.锚固机理

将锚杆安装在锚孔中并注入高压水，水压超过管壁材料的弹性极限后，杆体随着锚杆孔的几何形状产生永久性塑性膨胀变形，使其牢牢镶嵌在围岩中，产生极大的摩擦力；另外在杆体膨胀时，锚杆给周围岩体以较大的压力，迫使围岩产生应变，增加围岩的应力，反过来围岩对锚杆体也产生相应挤压应力，且水力膨胀式锚杆在充水膨胀过程中，因其直径由细变粗，沿纵向有一定的收缩量，使锚杆的托盘紧紧地压向围岩表面，产生向上的支承力，从而实现对围岩施加预应力2。

经济效益水力膨胀式锚杆就直接费用（即材料费）来说，要高于普通水泥砂浆锚杆和水泥药卷锚杆，但这种锚杆的操作人员相对普通锚杆可减少1～2 人，且安装快，可为其它工序节省时间。这种锚杆易于管理，不存在材料损耗、浪费和变质现象，施工中不会产生环境污染2。

总结1.水力膨胀式锚杆优点不少，但在市场经济体制下要想广泛应用，还需加大力度降低成本。

2.如这种锚杆的锚端有一小段（10cm左右）为锥形实体，尾端加设顶套，则更有利于在破碎地带和易坍孔地段的安装。

3.这种锚杆如能在达到一定压力后，管壁象钢花管一样局部出现小孔洞，那么就可通过锚杆直接向岩体注浆。

4.高压注水如能改用注水泥浆，那么当工程有特殊要求时（如对岩体有注浆要求），可通过加大压力一次到位3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学