1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种预应力锚杆。
背景技术：
2.近年来，随着岩土锚固技术的发展，锚杆大量应用于边坡加固和整治工程、深基坑工程、隧道工程、抗浮结构工程、大坝加固工程中。现在隧道施工对中夹岩柱的固定常采用中空注浆锚杆，中空注浆锚杆是从自进式锚杆演变而生，与普通砂浆锚杆相比有很大的改进，如配有垫板、止浆塞和锚头，采用先锚后灌的施工工艺。而现有的这种中空注浆锚杆在使用过程中存在下述明显缺点：
3.a、中空注浆锚杆在仰角施工时，采用现有注浆工艺无法将锚孔内空气排净，给人以注浆饱满的假象，在锚孔内形成空腔，特别是采用间歇式注浆泵时注浆不饱满状况尤为严重。
4.b、由于中空注浆锚杆存在锚孔内空气无法排净的问题，在实际使用中，为了提高注浆效果，材料供应商，有时特地在锚杆杆体上钻了若干直径6mm左右的小孔，这样做，虽然能在高压注浆时改善松散的围岩结构，但在通常条件下仍然没有解决排气问题，实际效果仍然有限。在锚杆杆体上钻孔，还有一个后果是降低杆体强度，现在正使用的这类锚杆实际强度，只相当于hrb335螺纹钢直径16的钢筋，远远低于系统锚杆所公认的范围，如果考虑钻孔部位的应力集中程度实际强度，远远低于系统锚杆高应力、高强度的范围。
5.c、由于中空注浆锚杆设计本身缺陷和注浆工艺不合理，用于仰角部位存在注浆困难。使设计和施工两者脱节，实际施工中，施工单位延用自己的老办法，用水泥药卷作为锚固剂代替注浆。
6.d、根据柔性支护理论开挖后允许围岩在塑性区有适度的发展，借以利用围岩本身的自稳能力，中空锚杆杆体大都由材质为碳刚，采用无缝钢管再经冷挤压成形，这一过程会使杆体屈服性变差、延伸率降低、材料变硬，从而不能适应围岩，特别是ⅱ、ⅲ级围岩较大的塑性变形，降低锚固强度。
技术实现要素：
7.针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种预应力锚杆，可以施加更大的预应力，应用在隧道施工中时，可以避免因偏压隧道两侧变形不均匀而导致支护结构被拉向一侧而影响加固效果的问题，从而具有更好的支护、加固效果。
8.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
9.一种预应力锚杆，包括外层套筒，所述外层套筒内对称设有两根钢绞线，其特征在于：所述外层套筒的内壁上对称设有两个套筒挡板，每个所述套筒挡板均套设在相互对应的钢绞线外；每根所述钢绞线外还同轴套设有顶进杆，且所述钢绞线与相互对应的套筒挡板之间设有限位组件，所述顶进杆与所述外层套筒之间设有锁定组件。
10.进一步的，所述限位组件包括对称固设在所述顶进杆靠近所述套筒挡板一端的三
根弧形的连接杆，三根所述弧形连接杆活动贯穿所述套筒挡板，且三根所述连接杆远离所述顶进杆的一端固设有顶进杆限位板，所述顶进杆限位板与所述钢绞线和三根所述连接杆的端部均固定连接，所述顶进杆限位板与所述套筒挡板之间还固设有第一复位弹簧。
11.进一步的，所述锁定组件包括固设有在所述顶进杆外侧壁上的多组锥形块，每组所述锥形块均有三个，三个所述锥形块对称固设在所述顶进杆的外侧壁上，相邻两组锥形块之间对称设有三个锁定杆，所述外层套筒上开设有多个与所述锁定杆相匹配的套筒预留孔，所述套筒预留孔的内侧壁与所述锁定杆的端部之间设有锁定杆限位弹簧。
12.进一步的，所述锁定杆与所述钢绞线之间的夹角为45度。
13.进一步的，两个所述顶进杆限位板之间设有加稳组件，所述加稳组件包括套设在两个所述顶进杆限位板外的三块弧形挡板，三块所述弧形挡板对称设置，每块所述弧形挡板的内侧壁上均固设有第二复位弹簧，每个所述第二复位弹簧外均套设有第二复位弹簧支撑杆，且三个所述第二复位弹簧支撑杆的一端均贯穿相互对应的弧形挡板，且与所述外层套筒的内侧壁固定连接，三个所述第二复位弹簧支撑杆的另一端在三块所述弧形挡板的中心位置处固定连接。
14.本实用新型的有益效果是：
15.1、本实用新型中的预应力锚杆，主要的加固部件为钢绞线，并且不采用注浆加固的方式，能够避免注浆过程中的注浆不饱满等问题，同时也可以避免中空注浆锚杆设计本身缺陷和注浆工艺不合理等问题；钢绞线两端受到拉力后，钢绞线带动顶进杆滑动，滑动杆上的锥形块滑动后挤压锁定杆，锁定杆向外顶出外层套筒并插入围岩内，钢绞线与顶进杆滑动一定距离后受到顶进杆限位板的限制而无法继续滑动，同时锁定杆钻入围岩达到最大深度，最终与围岩固定在一起，可以提高预应力锚杆的稳定性和强度；顶进杆限位板在移动至靠近套筒挡板时，两个顶进杆限位板之间的位置空缺，弧形挡板在第二复位弹簧的作用下向中心收缩，三块弧形挡板相互接触形成一个空心的筒状结构，且位于两个顶进杆限位板之间，防止顶进杆限位板回弹而影响加固效果，进而可以保证预应力锚杆中部的限位组件可以处于中夹岩柱内中部位置，不会因偏压隧道两侧变形不均匀而导致支护结构被拉向一侧而影响加固效果。
16.2、本实用新型中预应力锚杆的限位组件可以保证钢绞线两侧围岩的变形差距较小，例如，在偏压隧道时，中夹岩柱两侧的变形不均匀，会导致钢绞线被拉向一侧而发生偏移，导致最终加固效果差，而本实用新型中预应力锚杆的限位组件可以限制钢绞线发生较大位移，从而保证偏压情况下中夹岩柱的加固效果；在工程中也可以提供更大的预应力，避免低预应力锚杆在围岩发生较大变形时锚杆强度降低的问题，适用于多种变形情况。
17.3、本实用新型的预应力锚杆在隧道施工过程中对中夹岩柱进行固定时，可配合预应力弯曲钢板使用，在锚固处增设预应力钢板，预应力弯曲钢板可将钢绞线上的预应力分散至钢板覆盖范围内，减少应力集中的现象。
附图说明
18.图1为本实用新型预应力锚杆内部结构示意图。
19.图2为本实用新型图1中a部分结构局部放大图。
20.图3为本实用新型图1中b部分结构局部放大图。
21.图4为本实用新型图1中aa方向剖面图。
22.图5为本实用新型图1中bb方向剖面图。
23.图6为本实用新型图1中cc方向剖面图。
24.图7为本实用新型图1中dd方向剖面图。
25.图8为本实用新型图1中ee方向剖面图。
26.图9为本实用新型图8中弧形挡板移动至外层套筒中心后外侧壁闭合的空心杆状结构。
27.图10为本实用新型预应力锚杆使用状态示意图。
28.其中：11-钢绞线，12-锁定杆，111-锁定杆限位弹簧，13-顶进杆，131-锥形块，132-顶进杆限位板，133-连接杆，14-弧形挡板，15-第一复位弹簧，16-外层套筒，161-套筒预留孔，162-套筒挡板，17-第二复位弹簧，171-第二复位弹簧支撑杆。
具体实施方式
29.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
30.实施例一：
31.如附图1-9所示，一种预应力锚杆，包括外层套筒16，所述外层套筒16内对称设有两根钢绞线11，所述钢绞线11可在所述外层套筒16内移动；所述外层套筒16的内壁上对称设有两个套筒挡板162，每个所述套筒挡板162均套设在相互对应的钢绞线2外，每根所述钢绞线11外还同轴套设有顶进杆13，且所述钢绞线11与相互对应的套筒挡板162之间设有限位组件，所述顶进杆13与所述外层套筒16之间设有锁定组件。
32.具体的，所述顶进杆13位于所述套筒挡板162的外侧，也即所述顶进杆13位于所述套筒挡板162远离其中心的一侧面；所述顶进杆13靠近所述套筒挡板162的一端对称固设有三根弧形的连接杆133，三根所述弧形连接杆133活动贯穿所述套筒挡板162，三根所述连接杆133形成一个内径与所述顶进杆13内径相同的圆形结构，且相邻两根连接杆133之间留有间隙，套筒挡板162上开设有有三个与所述连接杆133相匹配的通孔，使连接杆133和顶进杆13可沿着外层套筒16的轴向移动，套筒挡板16与连接杆133的相互配合可对顶进杆13的移动方向进行限制，避免顶进杆13在移动过程中发生转动。
33.三根所述连接杆133远离所述顶进杆13的一端固设有顶进杆限位板132，所述顶进杆限位板132与所述钢绞线11和三根所述连接杆133的端部均固定连接，顶进杆限位板132将三根连接杆133和对应的钢绞线11连接形成一个整体的结构，在拉动钢绞线11时，可同时带动顶进杆限位板132、顶进杆13和连接杆133同步移动；所述顶进杆限位板132与所述套筒挡板162之间还固设有第一复位弹簧15，所述第一复位弹簧15的个数有三个，分别对应位于三个连接杆133的外侧，在不受力的情况下，在第一复位弹簧15的作用下，可避免钢绞线11和顶进杆13向外滑动。
34.进一步的，所述顶进杆13与所述外层套筒16之间还设有锁定组件，所述锁定组件包括固设有在所述顶进杆13外侧壁上的多组锥形块131，每组所述锥形块131均有三个，三个所述锥形块131对称固设在所述顶进杆13的外侧壁上，相邻两组锥形块131之间对称设有三个锁定杆22，三个锁定杆22分别位于轴向相邻的两个锥形块131之间，所述外层套筒16上
开设有多个与所述锁定杆22相匹配的套筒预留孔161，所述套筒预留孔161与所述钢绞线2轴向之间的夹角为45度，从而使得锁定杆22与所述钢绞线2轴向之间的夹角也为45度，所述套筒预留孔161的内侧壁与所述锁定杆22的端部之间设有锁定杆限位弹簧111，可以防止未使用状态使，锁定杆22从套筒预留孔161中滑出。在钢绞线13向外被拉伸时，顶进杆13随之被拉伸，锥形块131同步向外移动，从而挤压推动锁定杆22从套筒预留孔161向外顶出，插入所要固定的岩体或者其他固定载体中，锁定杆22靠近岩体的一端为锥形结构，便于插入岩体中。
35.本实用新型的工作原理为：本技术中的预应力锚杆在隧道施工过程中对中夹岩柱进行固定时，可配合预应力弯曲钢板使用，如附图10所述，在中夹岩柱上打孔，将预应力锚杆穿过中夹岩柱，两端位于隧道两侧导坑中，预应力锚杆为对穿式设计且两侧端头锚固在预应力弯曲钢板上。根据设计的张拉长度，对两根钢绞线11的端部进行张拉，张拉时应两根钢绞线11同时进行张拉。在张拉钢绞线11时，顶进杆13随之被拉伸，锥形块131同步向外移动，推动锁定杆22向外顶出外层套筒16固定在中夹岩柱中，钢绞线11与顶进杆13滑动一定距离后受到顶进杆限位板132的限制而无法继续滑动，同时锁定杆12钻入中夹岩柱达到最大深度，最终与中夹岩柱固定在一起，可以提高限位式预应力锚杆2的稳定性。
36.实施例二：
37.在实施例一的基础上，两个所述顶进杆限位板132之间设有加稳组件，所述加稳组件包括套设在两个所述顶进杆限位板132外的三块弧形挡板14，三块所述弧形挡板14对称设置，形成一个圆形的结构，每块所述弧形挡板14的内侧壁上均固设有第二复位弹簧17，当顶进杆限位板132位于三块弧形挡板14内部时，第二复位弹簧17处于拉伸状态，且两个所述顶进杆限位板132分别位于所述第二复位弹簧17的两侧。每个所述第二复位弹簧17外均套设有第二复位弹簧支撑杆171，且三个所述第二复位弹簧支撑杆171的一端均贯穿相互对应的弧形挡板14，所述弧形挡板14上开设有用于所述第二复位弹簧支撑杆171穿过的通孔，且所述第二复位弹簧支撑杆171与所述外层套筒16的内侧壁固定连接，三个所述第二复位弹簧支撑杆171的另一端在三块所述弧形挡板14的中心位置处固定连接，第二复位弹簧17远离弧形挡板14的一端与三块弧形挡板14固定连接的点也为固定连接，在两块顶进杆限位板132分别向外拉出至弧形挡板14外时，在第二复位弹簧17的复位作用下，三块弧形挡板14向中心移动，相邻的两块弧形挡板14相互贴合，形成一个外侧壁闭合的空心杆状结构，且空心杆状结构的两端分别抵在两块顶进杆限位板132上，可以防止顶进杆限位板132和顶进杆13回弹，从而提高加固效果。
38.本实施例中的加稳组件工作原理为：顶进杆限位板132在移动至靠近套筒挡板162时，顶进杆限位板132从弧形挡板14内滑出，两个顶进杆限位板132之间的位置空缺，弧形挡板14在第二复位弹簧17的作用下向中心收缩，三块弧形挡板14相互接触形成一个空心的筒状结构，且位于两个顶进杆限位板132之间，防止顶进杆限位板132回弹而影响加固效果，进而可以保证限位式预应力锚杆2中部的限位组件可以处于中夹岩柱1内中部位置，不会因偏压隧道两侧变形不均匀而导致支护结构被拉向一侧而影响加固效果。
39.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还
会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。