ARTICLE · 1205102
岩石锚点技术指南|第八章 机械式锚栓的安装
岩石锚点技术指南|第八章 机械式锚栓的安装
｜从钻孔与挂片装配，到膨胀机构、扭矩控制和常见失效风险 ｜编译：广东高角度救援技术有限公司教研组 
【图8-1｜：机械式锚栓安装组件。】 一、安装之前，必须先弄清楚什么 机械式膨胀锚栓的工作原理并不神秘：将相匹配的锚栓置入钻孔，通过螺母或螺栓头的紧固，驱动内部楔形件或套筒扩张，使锚栓与孔壁建立机械锚固作用。但“能够拧紧”与“形成符合要求的安全锚点”并不是一回事。 原作者将正确安装建立在此前几个章节的基础之上：钻孔必须满足直径、深度、形状及清洁要求；锚栓与挂片材料必须适合暴露环境；挂片孔径、结构与加载方向必须匹配；还应当清楚所选的是楔形膨胀锚栓、套筒式膨胀锚栓，还是其他机械式产品。任何一项前提错误，后续再大的扳手力量都不能弥补。 这里需要补充一个边界：天然岩石和工程混凝土的完整性、裂隙、风化程度以及受力破坏模式可能不同。仅在混凝土中获得的产品数据，不能不加条件地直接套用到天然岩壁，更不能由单次破坏载荷推断允许工作载荷。 二、楔形与套筒式锚栓：紧固时究竟什么在移动 套筒式膨胀锚栓的一种典型结构，是顶部六角头与杆体一体。拧动六角头后，钻孔深处的锥形螺母相对杆体移动，使套筒向外扩张。其主要运动发生在孔内，顶部杆端不一定随紧固而明显外伸。 楔形膨胀锚栓则通常通过拧紧露在岩面外的螺母，使杆体相对于末端膨胀夹片向外移动，锥形端随之撑开夹片。这意味着杆端突出量在紧固后可能增加。部分套筒式产品也会表现出类似的外移，必须按具体结构区分，不能仅凭外观套用一种安装方法。 
【图8-2｜螺母与杆端位置对比：左图正确、右图错误。】 敲入楔形锚栓前，原作者强调应先装上螺母，并调整到适当位置，以保护螺纹并减少最终杆端外露。不过，敲击应作用于该型号允许承受冲击的端部，而非直接敲击螺母。不得据此推导所有锚栓的螺母都必须与杆端绝对齐平；外露螺纹长度、螺母完整啮合和允许敲击位置都以产品说明书为准。 如果杆端过长，除影响外观，更可能干涉连接锁扣。锁扣在挂片内转动时，突出的杆端可能触及并顶开锁门，使连接处于危险状态。因此安装检查必须涵盖锁扣运动空间，而不能仅看螺母是否紧固。 三、先装好挂片，再将锚栓放进孔内 对于原文介绍的许多结构，挂片应在锚栓敲入钻孔之前就装配到位。忘记挂片后再试图取出已膨胀或已进入较深位置的锚栓，可能损伤锚栓，也可能无法将它重新取出。 作者举例指出：部分 Power-Bolt 结构在拆动时可能使碎屑进入底部带螺纹的锥形件；Fixe Triplex 某些可拆卸结构若误拆螺母，杆体可能掉入钻孔深处而难以抓取。正确的顺序不是“先把金属杆敲进去，再想办法补装挂片”，而是事先核对挂片与垫圈、螺母、套筒等组件的组合状态。具体装配顺序仍须符合该型号说明书。 四、套筒式膨胀锚栓：安装初始状态与孔径配合 
【图8-3｜套筒式膨胀锚栓产品及套筒结构原图。】 某些套筒式产品在插入前，需要把底部锥形螺母调到刚好接触套筒、但尚未预先撑开套筒的位置。原文以 Climbtech Legacy 为例，比较三种状态：过松（Too Loose）、刚好接触（Just Touching）、过紧（Too Tight）。 
【图8-4｜Climbtech Legacy 锥形螺母预设状态：过松／刚好接触／过紧。】 钻孔与锚栓的配合直接影响安装：如果孔过大，锚栓整体可能在孔内旋转，底部锥形件难以形成正常的相对位移；如果孔过小，或套筒已经过度预胀，强行敲入则可能使锚栓受损。对于可拆卸锚栓，难以插入的孔也可能造成后期难以拆除。 
【图8-5｜长杆部件】 出现异常紧涩或整件打转时，不能简单依靠更猛烈的敲击或持续加力来解决。应核查规定钻头直径、孔深、孔内碎屑、套筒初始状态、产品有无损伤及基材状况。 五、安装扭矩：不是“越紧越好” 套筒式与楔形膨胀锚栓均可能有规定安装扭矩。扭矩不仅影响部件夹紧，也影响膨胀结构能否形成预期工作状态。欠拧可能造成锚固不足或松动，过拧可能损伤螺纹、金属部件或周围基材。 原作者用个人经验说明：某些锚栓所需扭矩比人们想象的更大，并建议通过练习熟悉施力感觉。他列举的数值为 25～35 ft·lbf。按国际单位制换算，分别约为 33.90～47.45 N·m。这些是作者举例的扭矩，不是任何型号均可套用的安装参数。 原文用非常口语化的表述描述“凭手感”拧紧的力量。译编时必须指出：在正式人员承重锚点施工中，这种感觉不能替代扭矩扳手或厂商规定的安装控制方式。扳手长度、操作姿势、螺纹润滑状态都可能改变紧固结果。原作者在某些拉拔试验中发现，欠拧锚栓仍可能承受一定静载，但这也不能证明该锚栓在重复加载或长期使用条件下可靠。 六、挂片应朝向预期加载方向 挂片不能随意安装为“看起来端正”的姿态，再依赖实际加载把它强行旋转到位。原作者强调，挂片可能需要以略微倾斜的方向安装，关键是其孔口、锁扣和锚栓的组合能够顺应预定的载荷方向。 在完成紧固前，应检查挂片的朝向与预期加载方向是否一致，并确认锁扣不会受到杆端、螺母或岩石的干涉。挂片受载旋转、边缘顶压和锁扣异常受力，都不应成为系统正常工作的前提。 七、楔形膨胀锚栓的紧固特点 
【图8-6｜楔形膨胀锚栓螺母、垫圈与杆端结构特写。】 原作者指出，楔形膨胀锚栓同样应先正确装配挂片，再按该型号规定扭矩紧固。拧紧时杆体常会相对螺母上移，因此在初始装配时就要考虑最终外露高度。 更重要的是确认末端楔片正在发生预期扩张，而不是整个锚栓或夹片在孔内不断滑移。若螺母已连续旋转很多圈，杆体却不断上移而无法建立规定扭矩，可能造成留在岩体内部的有效锚固长度不足。不能根据“已经转了二十多圈”来判断安装完成，正常安装应能达到产品规定的状态。 八、安装异常：原文问答及技术边界 8.1 套筒式锚栓一直旋转，却不见拧紧 原作者认为，一个常见原因是钻孔偏大，锥形螺母与套筒无法形成正常相对运动。他描述过通过提拉挂片增加内部摩擦、使部件开始工作的做法，也提及随后调整锚栓位置的经验。但这种方法**不是超大孔径的合格修复方案**。如孔径超出制造商允许公差，应停止将该锚栓作为承重固定点使用，按专业程序评估和处理。 8.2 锚栓不能完全进入钻孔 
【图8-7｜钻孔过浅导致挂片无法贴合岩壁的原始剖面图。】 如果孔深不足，挂片可能无法贴紧岩面，并出现转动、松旷。严重时，异常伸出的杆体还会形成附加弯矩，降低系统在不利加载方向下的承载能力。正确处理需要查明钻孔深度和锚栓结构，不能以挂片还能受力作为安装合格的依据。 8.3 楔形锚栓不断向外移动，却始终拧不紧 可能是底部膨胀夹片跟随杆体旋转，或者锥形端将夹片一起向外拖动，而非撑开它。原文提到夹片表面的两个凸起可以增加孔壁摩擦，并描述尝试提拉挂片的经验；还警告把已外移的楔形锚栓再次敲回，可能使锥体与夹片脱开。对实际施工而言，这一现象必须被视为异常，需要检查孔径、孔壁、夹片结构及锚固深度，而非继续盲目拧紧。 8.4 已有阻力，但扭矩始终达不到要求 若膨胀组件确在扩张，扳手却始终无法建立预期紧固状态，原作者怀疑岩石过于软弱、局部孔壁被不断挤碎，并提及自己在冰岛遭遇的类似情况。他认为应在新孔中考虑更深的胶粘式锚栓。这里应补充：胶粘式锚栓也并非对破碎或风化岩石的万能解决方案；必须先评估基材完整性、孔位和产品适用性。 九、套筒上的塑料零件并非多余装饰 
【图8-8｜Power-Bolt 套筒式膨胀锚栓结构图。应标注：螺栓、垫圈、套筒、压缩环、膨胀夹片、锥体、保持螺母。】 部分套筒式锚栓上会出现塑料隔套、衬套或压缩环。原作者指出，它们并非承担主要锚固拉力的金属膨胀件，而是起到定位、保持部件间距或帮助安装的作用。 原文引用 Powers 对 Power-Bolt 的说明：柔性压缩环在紧固过程中必要时可以被压缩，从而帮助被固定部件充分贴合基材表面。有些产品在螺母附近还带有星形塑料部件，用于辅助保持螺母状态。这些原配组件不应随意拆除，也不应将它们与真正承担锚固力的金属膨胀部件混淆。 十、杆体外露过长：不只是不美观 
【图8-9｜明显外露的螺纹杆体与锚栓挂片。】 如果杆体外露过长，即使内部还有一定长度，也会让旁观者难以判断实际埋入量；严重外露还可能伤人，或在锁扣转动时顶开锁门。 作者曾建议松螺母、重新敲入以减小外露。然而，对于已膨胀的人员承重锚栓，不能把“敲回去”写成通用维修工序：这可能影响楔片啮合或有效锚固长度。应按照制造商及锚点修复程序判断是否需要拆除、重新钻孔或更换锚固方案。 十一、真实案例：腐蚀引发的锚栓断裂 
【图8-10｜腐蚀严重的机械式锚栓原图。】 原文记录了 Andy Lewis 为 Alex Mason 的 Red Bull 日食拍摄项目设置高线时的一次锚栓断裂事件。作者称，现场使用了已经腐蚀的镀锌钢锚栓，在一次约 5 kN 的高线坠落冲击中，一枚锚栓发生断裂；因为受力分布在三点锚固系统中，他估计该枚锚栓最大受力可能只有约 3 kN。 这些数字是作者对个案的叙述，并无本章所列的完整测力曲线可供核实，更不能推广为某类锚栓的断裂阈值。案例真正提示的是：锚固系统的长期安全性取决于材料、环境和实际腐蚀状况，不能只看原始额定强度或锚栓外形。 十二、选购机械式锚栓，首先要看什么 原作者反对把某一个型号当成所有环境的“万能锚栓”。他希望读者理解选择依据，而不是简单复制一份购物清单。 首先，产品标称长度通常指锚栓总长度，而非有效锚固深度。原文举例：总长 4½英寸（114.3 mm）*的机械式锚栓，安装后可能只有 3.75英寸（95.25 mm） 位于岩体内。这只是示例，不能用一个固定扣减值推算所有型号。有效锚固深度还要结合厂商定义、夹片位置、岩面状态和安装方式确认。 其次，应核对产品适用标准、试验数据、产品标识和制造商技术说明。原文提到 EN 959:2007 以及 UIAA、CE 和工程锚固产品资料。如今发布技术文章时应采用EN 959:2018 及现行 UIAA 123** 等适用资料进行背景审核，并区分“CE标志”“UIAA认证”和其他建筑产品合格评定，不得混为同一种认证。 第三，要评估环境腐蚀风险。原作者强烈反对把普通镀锌钢或镀层钢锚栓用作长期室外攀岩固定锚点，并推崇不锈钢产品。这一谨慎原则值得保留，但也不能反向理解为“选316L就能适用于全部环境”。在沿海、含氯、温暖潮湿等条件下，316L不锈钢仍可能出现点蚀或应力腐蚀开裂，应依据 UIAA 123 腐蚀分类和具体产品的耐蚀等级选型。 最后，需要核查挂片、垫圈、螺母与杆体在材料和结构上的相容性，避免不当金属组合引起电偶腐蚀。要求的是制造商认可的相容组合，不应机械理解为所有零件必须具有完全相同的合金牌号。 十三、原作者列举的制造商与产品 以下保留原文列举的品牌及当时的观点，仅作历史性资料整理，不构成我司当前产品推荐或采购认证名单。品牌目录、材料规格和售价均可能变化。 
【图8-11｜Bolt Products 品牌原图】Bolt Products：欧洲企业。原文介绍 Team-Tough 为其北美经销商，并认为其楔形膨胀锚栓质量较好。 
【图8-12｜Fixe Hardware 品牌原图】Fixe Hardware：产品较丰富，包括 Powers 套筒式膨胀锚栓。作者肯定其产品，但对同时出售表面镀层钢（PS）型号、这些产品可能被误用于潮湿地区提出批评，并提到 PLX 向 316L 产品过渡的趋势。 
【图8-13｜ClimbTech 品牌原图】ClimbTech：美国企业，原文提及销售套筒式、楔形及可拆卸锚栓，也表达了对部分PS材质产品的顾虑。 
【图8-14｜Vertical Evolution 品牌原图】Vertical Evolution：意大利企业；原文提到机械式锚栓有8、10及12 mm等直径。原作者认为8 mm在其讨论的用途下偏小，产品中也包括不锈钢和镀锌钢型号。 
【图8-15｜Climbing Technology 品牌原图】Climbing Technology：原文介绍其提供HCR（高耐腐蚀类）及316L不锈钢机械式锚栓，产品种类较多。具体“HCR/PLX”应按产品材料和厂家标识核对，不能视作所有品牌间严格等价的钢号。 
【图8-16｜Raumer 品牌原图】Raumer：意大利企业，提供不同规格的楔形和双楔式膨胀锚栓；原文提到HowNOT2与CanyonZone等销售渠道。 
【图8-17｜Petzl 品牌原图】Petzl（攀索）：原作者认为产品质量较好、渠道广泛，但价格较高。 
【图8-18｜DeWalt / Power-Stud 品牌原图】DeWalt Power-Stud：原文提到一款304不锈钢楔形锚栓，约3美元/枚，附带不锈钢垫圈和螺母。作者在Bolt Buster剪切破坏性测试中观察到约 60 kN*的断裂结果。该结果仅属于原作者测试样品及条件，不可作为认证额定值或允许工作载荷。 
【图8-19｜Confast / Concrete Fastening Systems 品牌原图】Confast：原文介绍其“American 316SS Thunderstud Anchors”，当时价格约5美元/枚，包括垫圈与螺母。 十四、作者质疑的产品：Keith Titanium 
【图8-20｜Keith Titanium 机械式锚栓与挂片原图。】 在“哪些产品不建议购买”部分，作者针对 Keith Titanium 的某款机械式锚栓提出多项质疑：有用户反映螺母与螺纹配合不良；作者声称原销售网页曾出现UIAA认可声明，后来不再显示；作者引用的第三方材料检查称，其材料可能为工业纯钛而非网站宣称的钛合金；作者还怀疑螺纹为切削加工，并认为末端楔片的松旷可能导致拧紧过程中杆体明显外移、有效埋入深度不足。 上述均为原作者对某产品的历史性陈述与质疑，本次未获得相应检测报告、原始UIAA往来记录或现行产品认证资料以独立确认每一项结论。公开转载时应保留归属，不能把它们改写成我司已经独立检测并判定“不合格”的结论；更不能推广到所有钛合金或钛材锚栓。 十五、本章结语 机械式锚栓的安全，并不是“打入孔里、用力拧紧”这么简单。钻孔是否符合公差，岩体是否完整，膨胀机构是否真实工作，最终锚固深度是否满足要求，挂片方向和锁扣运动空间是否合理，以及金属是否适合长期环境暴露，都决定了一枚锚栓能否成为可依赖的固定锚点。 尤其需要记住：能够拧紧不等于已经正确安装；一次静态破坏试验结果不等于允许工作载荷；不锈钢也不等于永不腐蚀。 本章适合用于技术学习、理解锚栓失效机制和梳理检查重点，但不能独立替代具有相应资质或能力人员对现场永久承重锚点的设计、安装、测试和验收。 【下一章预告图｜第九章：胶粘式锚栓。】 专业术语对照表 | 英文 | 统一中文译名 | | Mechanical bolt / Mechanical anchor | 机械式锚栓 | | Wedge bolt / Wedge anchor | 楔形膨胀锚栓 | | Sleeve bolt / Sleeve anchor | 套筒式膨胀锚栓 | | Hanger | 锚栓挂片 | | Expansion clip / wedge | 膨胀夹片／楔形件 | | Conical nut / Cone | 锥形螺母／锥体 | | Compression ring | 压缩环 | | Retention nut | 保持螺母 | | Washer | 垫圈 | | Torque / Installation torque | 扭矩／安装扭矩 | | Effective embedment depth | 有效锚固深度 | | Galvanic corrosion | 电偶腐蚀 | | Stress corrosion cracking (SCC) | 应力腐蚀开裂 | | Failure load | 破坏载荷 | | Working load | 工作载荷 | 参考依据与使用说明 1. HowNOT2. The Bolting Bible*, 5th ed., Chapter 8: *The Book of Installing Mechanical Bolts. 2. UIAA Safety Commission. Rock Anchors / UIAA Standard 123（官方标准与配套腐蚀指南，使用时以最新有效版本为准）. https://www.theuiaa.org/safety/rockanchors/ 3. EN 959:2018，Mountaineering equipment — Rock anchors — Safety requirements and test methods*（标准名称与版本背景；正式使用需查阅标准原件）。 4. Simpson Strong-Tie. *Important Information & General Notes for Anchoring Systems*. https://www.strongtie.com/products/anchoring-systems/technical-notes/general-notes 5. Petzl. *COEUR BOLT STAINLESS*（产品规格及相关技术说明书入口）. https://www.petzl.com/US/en/Sport/Anchors/COEUR-BOLT-STAINLESS 版权 HowNOT2表示《The Bolting Bible》以CC BY-NC-SA 4.0授权其内容。中文改编出版与图片转载须注明原作者、来源、授权和改动，并遵守署名、非商业及相同方式共享要求；第三方照片、商标或另有版权限制的材料应分别确认许可。本文署名为“中文编译、术语校核与技术整理”，不表示原始试验由本公司独立实施。
