CN107542087A - 一种囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆或桩基 - Google Patents

Abstract

囊袋扩张变直径钢筋笼，包括轴向杆、圆环或环板和若干竖筋、若干筋条、圈状固定器，圆环或环板与轴向杆垂直，若干竖筋的一端在圆环或环板在均匀固定，每根竖筋的另一端或中部均连接一根筋条的一端，若干竖筋环绕轴向杆，筋条的另一端接到圈状固定器，圈状固定器在轴向杆或桩基杆上固定或滑动；设有外包囊袋包裹若干竖筋的底部，囊袋起码底部是封闭的，桩底扩大头囊袋包裹若干竖筋；囊袋内设有起码一个注浆口和带有单向阀门的出浆口。

Description

一种囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆或桩基

一、技术领域

本发明涉及一种囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆或桩基，尤其是锚杆或桩基中的骨架 ——囊袋扩张变直径钢筋笼及其扩体锚杆或桩基，主要用于建筑地下室抗浮基坑支护，边坡支护，以及加固等技术范畴。

二、背景技术

锚杆必须具备几个要素：一个抗拉强度高于岩土体的杆体，杆体一端可以和岩土体紧密接触形成摩擦(或粘结)阻力；锚杆杆体位于岩土体外部的另一端能够形成对岩 土体的径向阻力；锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深 入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的 区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域， 其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压或抗浮作用，将自由 段的拉力传至土体深处。

总体而言，锚杆是岩土体加固的杆件体系结构。通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点。从力学观点上是主要是提高了围岩体的粘聚力C和内摩擦角其实质上锚杆位于岩土体内与岩土体形成一个新的复合体。这个 复合体中的锚杆是解决围岩体的抗拉能力低的关键。从而使得岩土体自身的承载能力大 大加强。

锚杆是当代地下开采的矿山当中巷道支护的最基本的组成部分，将巷道的围岩束缚 在一起,使围岩自身支护自身；现在锚杆不仅用于矿山，也用于建筑工程技术中，对地下室、边坡，隧道，坝体等进行主动加固。

锚杆的基本型是：钢筋或钢丝绳砂浆锚杆。以水泥砂浆作为锚杆与围岩的粘结剂。还包括倒楔式金属锚杆。管缝式锚杆。树脂锚杆。用树脂作为锚杆的粘结剂，成本较高。 西安科技大学惠兴田发明了一种新型的螺旋式锚杆→自旋锚杆。自旋锚杆包括以下种类： 自攻挤压旋进锚杆→在土层中无需钻孔直接挤压旋进安装锚固力20KN/m；自旋注浆锚杆 →在钻孔中安装结束后利用自旋锚杆注浆就成为具有初锚力的自旋注浆锚杆；自旋树脂 锚杆→在钻孔中安装的同时自旋锚杆将树脂药卷搅拌成为具有初锚力的自旋树脂锚杆； 自钻自锚固锚杆→在自旋锚杆中空内放入钻杆使钻眼安装一次完成是具有初锚力的自 钻锚杆；自旋喷浆锚杆→在土层中边喷浆边钻进安装锚注一次完成锚固力35KN/m；目前 市场上常用的扩体锚杆技术有素浆体，囊式扩体锚杆技术等。

本发明人已经就变径钢筋笼的结构作了限定，但对于如何释放钢筋笼扩大变径还需 要专门结构，且要求稳定可靠的释放，因为变径在地下钻孔内。

三、发明内容

本发明目的是，提出一种囊袋扩张变径钢筋笼、即利用囊袋扩张钢筋笼结构，使变直径钢筋笼释放工作并成为一个扩大的钢筋笼骨架，可应用于所有扩体锚杆或桩基，克 服素浆体扩大头的锚或桩基固承载能力和整体性差的不足。

本发明的技术方案是：囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是包括轴向杆、圆环或环板和若干竖筋、若干筋条、圈状固定器，圆环或环板与轴向杆垂直，若干竖筋的一端在圆 环或环板在均匀固定，每根竖筋的另一端或中部均连接一根筋条的一端，若干竖筋环绕 轴向杆，筋条的另一端接到圈状固定器，圈状固定器在轴向杆或桩基杆上固定或滑动； 设有外包囊袋包裹若干竖筋的底部，囊袋起码底部是封闭的，桩底扩大头包囊袋包裹若 干竖筋；囊袋内设有起码一个注浆口和带有单向阀门的出浆口；

若干竖筋仍设有其它打开结构：竖筋外周设有箍筋，箍筋且与竖筋或轴向杆设有固 定点，箍筋为绳状、软杆或螺旋弹簧；箍筋收紧时是未使用状态，箍筋的端部或其中的位置设有释放装置；在筋条或轴向杆位置设有撑开筋条和竖筋使钢筋笼的直径变大的弹性体。

第二种变直径钢筋笼，包括轴向杆、若干竖筋、两组若干筋条、起码第一和第二两个圈状固定器，第一与第二两个圈状固定器滑动在轴向杆或桩基杆上，第一和第二两个 圈状固定器，并受到限位器或限位板条的限制；各固定一组与竖筋数相同的筋条，每根 竖筋的上下两处分别有第一组和第二组的一根筋条与这根竖筋活络连接，若干竖筋环绕 轴向杆，至少有一个圈状固定器在轴向杆或桩基杆上设有定位装置，设有外包囊袋包裹 若干竖筋的底部，囊袋起码底部是封闭的，桩底扩大头囊袋包裹若干竖筋；起码一个注 浆口和带有单向阀门的出浆口。

囊袋通过套箍等方式固定于组合桩底端，囊袋材料包括但不限于土工布、钢材、钢绞线、纤维布、玻璃纤维、树脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石墨烯、碳 元素相关的材料及其复合材料、高分子、高分子聚合物材料、纳米材料、金属材料和非 金属材料。根据桩体大小和桩底扩大头设计尺寸预制囊袋，囊袋上部预留细小排气孔。

囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是在满足设计要求的前提下，可以不设置圈状固定 器、外周箍筋、活络筋条和使钢筋笼的直径变大的弹性体，将若干数量的竖筋有规律的均匀分布并固定在囊体内，通过高压注浆冲开囊袋扩张的方式将竖筋撑开，形成竖筋囊 体骨架。

桩(或锚杆)底部扩大头是通过注浆孔道向囊袋内高压注浆(混凝土)挤扩，当囊袋扩张打开变径钢筋笼与高压注浆(混凝土)形成的具有扩大头桩或锚杆，扩大头直径 与管桩直径的比值为1.5-3。

若干竖筋仍设有其它打开结构：竖筋外周设有箍筋，箍筋且与竖筋或轴向杆设有固 定点，箍筋为螺旋弹簧、绳状、软杆或柔性钢线，箍筋为柔性钢线时为钢铰线、钢丝绳,链条结构或抗拉线材；箍筋收紧时是未使用状态，环状箍筋的端部或适当的位置设有释 放装置；在筋条或轴向杆位置设有撑开筋条和竖筋使钢筋笼的直径变大的弹性体。

弹性体为轴向杆上设有轴向弹簧，轴向弹簧受到设有的限位器或限位板条的限制， 轴向弹簧为压簧或拉簧，并设置一组或多组；环状箍筋收紧时是未使用状态时轴向杆上 的压簧或拉簧处于压缩或拉开的有应力的状态；压簧释放后伸长，拉簧释放后则收缩；压簧、拉簧同时使用或择一使用。

箍筋的端部设有释放装置；箍筋也可以是螺旋弹簧状。旋箍筋的材质包括但不限于 钢材、钢绞线、纤维布、玻璃纤维、树脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石 墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料、高分子、高分子聚合物材料、纳米材料、金属 材料和非金属材料。

箍筋为环状箍筋或多道绕制在竖筋外围的紧箍绳索，环状箍筋收紧时是未使用状态 时轴向杆上的轴向弹簧是压簧或拉簧。压簧释放后伸长，拉簧释放后则收缩。

压簧或拉簧限位装置是限位器或限位板条；环状箍筋打开后，即约束打开，轴向弹簧是压簧或拉簧本来的应力状态释放，并受到限位器或限位板条的限制；即四周竖筋水 平侧向打开：比自动伞的在主轴上限位器的打开方式结构简单且使用，环状箍筋采用软 钢绳或较硬弹簧均可，亦可作为钢筋笼的一个部件。

囊袋扩张变直径钢筋笼、竖筋、螺旋箍筋的立体几何形态包括：立方体长方体圆柱圆台棱柱棱台圆锥棱锥等；平面横截面的形状是：正方形长方形三角形四边 形平行四边形菱形梯形圆扇形弓形圆环等；竖筋、螺旋箍筋的规格、型号、形 状、尺寸、材料，各项参数随不同项目地质条件进行调整

筋条与竖筋活络连接的方式：圈状固定器分别通过销轴3-1、销轴支架(U型固定支架)3-2将筋条连接到竖筋。竖筋筋条的根数不必多，一般5-12根即可。

本发明的第一种变径钢筋笼释放撑伞状，轴向杆、圆环或环板和若干竖筋、筋条的类似伞骨状结构，但圆环或环板取代伞尖，但的箍筋的结构与箍筋弹性箍住与释放结构，竖筋可以是如伞骨的直杆。第二种变径钢筋笼是圆柱状，结构更为合理，但制备稍复杂。 圆环或环板的直径与钻孔相当或略小于钻孔直径；筋条可以是直线的或是弯曲的。

第一、二种变径钢筋笼的圈状固定器均可以环形圈为基本结构，在轴向杆上进行滑 动。

筋条为弹性筋条时，环状箍筋在竖筋箍住内周筋条。竖筋与箍筋在扩体端同步展开、 贴紧、形成钢筋笼。箍筋弹性箍住与释放结构有多种，如箍筋端部制备成轴销或轴孔的结构最为常见，轴销时插入某固定孔，轴孔时则另有销轴固定箍筋的端部。且需要上便 于释放，即变径钢筋笼在扩体孔内张开。

筋条为弹性筋条时，筋条在应力下收缩，且被箍筋限制动作的范围，箍筋释放后，则筋条应力释放后则筋条张开，且带动竖筋张开，此种结构的圈状固定器固定在杆上， 无需要固定器在杆上滑动。

所述的囊袋扩张变直径钢筋笼制备的锚杆或桩基，在所述钢筋笼基础上浇注砂浆或 混凝成为扩大头的锚杆或桩基。本发明的承压变径钢筋笼扩体锚杆或桩基，变径钢筋笼在置于扩体段时展开释放，在变径钢筋笼上注浆或注入混凝土成为锚杆或桩基，变径钢 筋笼成为锚杆或桩基的骨架。

本发明的工法应用：旋喷桩机钻进至设计深度→高压旋喷施工或机械扩孔施工→下 锚头→高压注浆或灌注混凝土→。将囊袋扩张变直径钢筋笼打开至设计尺寸

竖筋和环状螺旋箍筋的材质包括但不限于钢质、钢绞线、纤维布、玻璃纤维、树脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料、高 分子、高分子聚合物材料、纳米材料、金属材料和非金属材料。

弹性体的结构如下，筋条为弹簧、弹力棒、弹力片、弹力环、弹力球、弹力棒、压 缩囊、液压顶杆、气压顶杆。锚杆的底部设有锚垫板。

囊袋扩张变直径钢筋笼变直径钢筋笼的立体几何形态包括但不限于：立方体、长方 体、多面体、正多面体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥或棱锥；平面横截面的形状包 括但不限于：正方形、长方形、三角形、四边形、多边形、圆、椭圆、菱形、梯形、扇 形、弓形。

所述的囊袋扩张变直径钢筋笼变直径钢筋笼制备的承压变直径钢筋笼扩体锚杆或桩 基，变直径钢筋笼在置于钻孔的扩体段时释放，在变直径钢筋笼上注浆或注入混凝土成 为锚杆或桩基，变直径钢筋笼为锚杆或桩基的骨架。

囊袋内设有出浆口；囊袋通过套箍或钢绞线配合垫片固定于变径钢筋笼底端，囊袋 材料可选用的材料包括但不限于纤维布、玻璃纤维、树脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料、高分子、高分子聚合物材料、 纳米材料、金属材料和非金属材料、钢丝增加网袋等，根据桩体大小和桩底扩大头设计 尺寸预制囊袋，囊袋上部预留细小排气孔。

所述注浆孔道靠近变径钢筋笼段设有伸缩管。伸缩管对准接头预留孔，插入等直径 注浆管，通过顶压伸缩管调节插入深度，使注浆孔道保持连通，囊袋扩底桩的施工方法，主要包括以下步骤：

1)施工前准备：根据设计要求工厂预制所需管桩及接桩构件，制作囊袋；场地清平，机械行走轨道铺设，机械进场；

2)钻孔，扩大头部位形成空腔；

3)囊袋内注浆：矫正桩体高度后，向扩底囊袋内高压注浆，根据桩底扩大头设计尺寸，注入适量水泥浆；囊袋撑开后即带动打开变径钢筋笼。成扩大头桩基或锚杆。

本发明的第一种变径钢筋笼释放撑伞状，轴向杆、圆环或环板和若干竖筋、筋条的类似伞骨状结构，但圆环或环板取代伞尖，但的箍筋的结构与箍筋弹性箍住与释放结构，竖筋可以是如伞骨的直杆。第二种变径钢筋笼是圆柱状，结构更为合理，但制备稍复杂。 圆环或环板的直径与钻孔相当或略小于钻孔直径；筋条可以是直线的或是弯曲的。

第一、二种变径钢筋笼的圈状固定器均可以环形圈为基本结构，在轴向杆上进行滑 动。

筋条为弹性筋条时，环状箍筋在竖筋箍住内周筋条。竖筋与箍筋在扩体端同步展开、 贴紧、形成钢筋笼。箍筋弹性箍住与释放结构有多种，如箍筋端部制备成轴销或轴孔的结构最为常见，轴销时插入某固定孔，轴孔时则另有销轴固定箍筋的端部。且需要上便 于释放，即变径钢筋笼在扩体孔内张开。

筋条为弹性筋条时，筋条在应力下收缩，且被箍筋限制动作的范围，箍筋释放后，则筋条应力释放后则筋条张开，且带动竖筋张开，此种结构的圈状固定器固定在杆上， 无需要固定器在杆上滑动。

本发明的承压变径钢筋笼扩体锚杆或桩基，变径钢筋笼在置于扩体段时展开释放， 在变径钢筋笼上注浆或注入混凝土成为锚杆或桩基，变径钢筋笼成为锚杆或桩基的骨架。

本发明的工法应用：旋喷桩机钻进至设计深度→高压旋喷施工或机械扩孔施工→下 锚头→高压注浆或灌注混凝土→。将囊袋扩张变直径钢筋笼打开至设计尺寸.

变径钢筋笼；普通钢筋经特殊加工处理后，成为弹性钢筋；用处理后的弹性钢筋加工 成减小直径的箍筋(通过紧绕或收紧方式箍住整个竖筋或筋条)；即通过紧绕或收紧方式箍住整个竖筋或筋条，竖筋外周设有环状箍筋，环状箍筋且与竖筋设有固定点(钢丝 捆扎最为常用)。

典型的成品中：钢筋笼箍筋直径一般≤200mm(大于200mm亦可，与实际形成的钻孔有关的参数，不同钻孔可以有不同规格的直径钢筋笼(箍筋))，置于锚杆扩体段后， 打开钢筋笼中的约束机构，箍筋直径达到400mm左右的直径，参数随不同项目地质条件 进行调整。

竖筋或筋条在机构作用下展开紧贴箍筋至不能展开止；在扩体段底部即锚杆的底部 用锚垫板(锚垫板为环板)将锚杆的杆体与扩大头机械连接。

承压型变径钢筋笼扩大头锚杆技术参照《JGT/T282-2012高压喷射扩大头锚杆技术 规程》设计、施工、验收。本发明运用都属于扩大头锚杆或大头桩基技术的应用。

有益效果：本发明方案组合利用囊袋与变径钢筋笼箍筋能形成有足够摩擦力的拉力 或抗力传递的锚杆或扩大头桩基，锚固力明显增大且整个锚杆的一体性好，同样也用于大头桩基的混凝土钢筋笼骨架。主要用于建筑地下室抗浮、基坑支护，边坡支护，以及 加固等技术范畴。本发明技术可提供的抗拔力较大，性能稳定可靠，对减少环境污染， 加快工程进度方面都有良好的作用。本发明可提供的抗拔力较大，性能稳定可靠锚杆或 桩基中及骨架，对减少环境污染，加快工程进度的装置与应用技术。可充分发挥各桩体 的水平荷载承载性能，并且端底扩大，有利于桩底囊袋注浆挤扩；在水泥土凝固前，桩 底囊袋在水泥土中下沉基本无磨损。预埋注浆管，在接头处设为伸缩管，可在接桩时注 浆孔道连接更可控，准确度更高，保证注浆孔道的连贯性，在桩底设置扩底囊袋，通过 套箍或钢绞线配合橡胶垫片固定变径钢筋笼，可防止囊袋随桩体下沉时脱落、移位；囊 袋收缩叠放于桩底，高压注浆扩大后将变径钢筋笼和混凝土向四周挤压，促使水泥浆渗 透范围扩大，并且由于囊袋的包裹，桩底扩大头性状稳定。

四、附图说明

图1为囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆或桩基结构示意图(未释放)；

图2为囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆或桩基结构示意图(释放)；

图3为囊袋和钢箍筋扩张变直径钢筋笼及锚杆或桩基结构示意图(释放)；

图4为图3中A-A横截面结构示意图；

图5为图3中B-B横截面结构示意图；

图6为本发明的工艺示意图；图6工艺如下述：a钻孔、b扩孔、c下锚1、d下锚2、 e释放变径头。

图7为囊袋扩张变直径钢筋笼锚杆桩操作工艺流程图。

五、具体实施方式

本发明基本结构如图1-2所示：图中的部件所示，轴向杆(高强抗拉钢筋或钢管)4(可以设有轴向弹簧套在轴向杆上)，圆环或环板、若干竖筋2、筋条3、圈状固定器5、 箍筋6-4、囊袋6、囊袋与竖筋2的连接条6-1、箍筋与轴向杆4的连接点，(环状)箍 筋钢套环配合的插孔、钢托盘与钢管焊接、配重、限位器10-1、钢托盘(即圈状固定器) 13、筋条3可以是扁杆；销轴支架(U型固定支架)3-1。单向阀6-3。连接条6-1还可 以是其它固定方式，如囊袋上固定有织物袋口等。

囊袋扩张：囊袋扩张变直径钢筋笼内灌注水泥浆，连接注浆外管6-2进行囊体的膨胀注浆，浆体水灰比控制在0.5，为了保证囊袋扩张变直径钢筋笼注浆饱满，控制泌水 性，依据现场试验需添加减水剂和保水剂，添加比例为：水泥：水：减水剂：保水剂 ＝1:0.5:0.01：0.0002(可根据现场实际情况微调)，水泥浆的流动度控制在200～220mm， 灌注体积控制在0.2m³。囊袋扩张变直径钢筋笼内注浆压力控制在5Mpa以内，确保注 满为止。注浆时间最好为3～4min。当然长或短并无大碍。囊袋扩张变直径钢筋笼顶部 补浆。

囊袋扩张变直径钢筋笼外注浆采用水泥未PO42.5，水灰比1.0，注浆压力控制在0.5～2之间，囊袋扩张变直径钢筋笼外注浆量和注浆时间因现场不同情况确定，注满溢 出即停。

变径钢筋笼同时采用其它释放结构也是可以的，变径钢筋笼的竖筋外周设有环状箍 筋，且为弹性材质的环状箍筋。环状箍筋可以是螺旋弹簧状。环状箍筋收紧是未使用状态(用于放入钻孔)，箍筋的端部设有释放装置。收紧且弹性约束的未使用状态，环状 箍筋释放后变直径，直径扩大成环状箍筋原先松弛状态，即直径较小环状箍筋释放到锚 杆或桩基的扩体端后，环状箍筋直径放大至设计要求(如典型的一款是从直径不到200mm 扩大到-400mm)。

两个钢托盘13即为第一和第二两个圈状固定器，类似两个在伞骨(轴向杆4)的滑动的撑伞和收伞(对应于释放与收紧)的关节。每个连接筋条组3为6-10根扁钢条， 筋条的一端接到钢托盘，筋条的另一端再连接到竖筋2。第一和第二两个圈状固定器即 两个钢托盘分别通过、销轴支架3-1(U型固定支架，U型固定支架可以用其他铰链方式 替代)将筋条连接到竖筋，进行活络固定。

两个圈状固定器分别伸出筋条在每根竖筋2的两个位置进行活络固定，钢托盘在轴 向杆4的能够滑动，当钢托盘滑动使筋条向竖直方向时使竖筋2收起，当钢托盘滑动使筋条向横向张开方向时使竖筋2张开(释放)。底盘12固定在轴向杆4端部便于将本 装置置入钻孔，筋条3可以是扁杆；钢托盘13及竖筋2上安装筋条的支架板3-1、销轴 支架(U型固定支架)3-2，钢托盘13上设有缺口3-3及环状箍筋钢套环配合的插孔8-3。 环状箍筋6-5(螺旋状并有适当弹性，可以被约束和释放，约束时直径是释放时直径的 一半，或释放时能够大出收紧约束时的直径10-35cm)的结构箍筋端部设有钢套环6-1， 是环状箍筋6的释放机构的部件，环状箍筋钢套环与钢托盘13上环状箍筋钢套环配合 的插孔8-1(可在主盘的位置)相配合，将一插销插住钢套环与插孔用于约束环状箍筋 在收紧状态，拉开插销刚释放弹性的环状箍筋；典型的应用参数是，收紧结构状态时直 径为200mm,释放结构状态时直径为400mm。其它规格的与各种钻孔和孔径和应用场合匹 配即可。

变直径钢筋笼的制备方法：3D打印成型、注塑成型、人工机械组装焊接、人工机械组装绑扎成型等方法。竖筋外周设有环状箍筋，环状箍筋且与竖筋设有固定点，且为弹 性材质的环状箍筋；环状箍筋收紧是未使用状态，箍筋的端部设有释放装置；环状箍筋 是螺旋弹簧或普通绳子均可。附加的变径打开方式还可以是：变径钢筋笼中筋条为弹簧 片(或者筋条侧设有弹簧片)弹性体或变径钢筋笼中筋条处设有弹性球。

所述释放装置的结构为：箍筋端部制备成轴销或轴孔的结构，当箍筋端部为轴销时 插入一固定孔，当箍筋端部为轴孔时则另有销轴固定箍筋的端部。

筋条为弹簧是一种选择，也可以是弹簧钢片，被折叠变形后受到应力，在箍筋的约束下 整个一束竖筋均被收起，箍筋放开后弹簧钢片折叠变形应力释放撑开竖筋；取代弹簧钢片的 还可以是各种材质的弹力棒，包括橡胶棒、碳纤弹力棒等。

环状箍筋6-4(螺旋状)的结构箍筋端部设有钢套环，是环状箍筋6的释放机构的部件，环状箍筋钢套环与钢托盘13上环状箍筋钢套环配合的插孔相配合，将一插销插 住钢套环与插孔用于约束环状箍筋在收紧状态，拉开插销刚释放弹性的环状箍筋；典型 的应用参数是，收紧结构状态时直径为200mm,释放结构状态时直径为400mm或略低于 400mm均可。

变径钢筋笼，核心是在筋条或轴向杆位置设有撑开筋条和竖筋使钢筋笼的直径变大 的弹性体。变径钢筋笼、竖筋、箍筋、旋箍筋的材质包括但不限于：钢、玻璃纤维、树 脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料、 高分子、高分子聚合物材料、纳米材料、金属材料和非金属材料等。

弹性体为轴向杆上设有轴向弹簧，轴向弹簧受到设有的限位器或限位板条的限制， 轴向弹簧为压簧或拉簧，可根据需要设置一组或多组；环状箍筋收紧时是未使用状态时 轴向杆上的压簧或拉簧处于压缩或拉开的有应力的状态。压簧释放后伸长，拉簧释放后则收缩。压簧、拉簧可以同时使用，也可以选择其中一项使用。箍筋的端部设有释放装 置；箍筋也可以是螺旋弹簧状。

箍筋为环状箍筋或多道绕制在竖筋外围的紧箍绳索，环状箍筋收紧时是未使用状态 时轴向杆上的轴向弹簧是压簧或拉簧。压簧释放后伸长，拉簧释放后则收缩。

压簧或拉簧限位装置是限位器或限位板条；环状箍筋打开后，即约束打开，轴向弹簧是压簧或拉簧本来的应力状态释放，并受到限位器或限位板条的限制；即四周竖筋水 平侧向打开：比自动伞的在主轴上限位器的打开方式结构简单且使用，环状箍筋采用软 钢绳或较硬弹簧均可，亦可作为钢筋笼的一个部件。

筋条与竖筋活络连接的方式：圈状固定器分别通过销轴3-1、销轴支架(U型固定支架)3-2将筋条连接到竖筋。竖筋筋条的根数不必多，一般5-12根即可，或根据需要设 定，U型固定支架可以用铰链方式替代。

以上所述仅为本发明的实施案例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则 和原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均已经包含在本发明的保护范围之内。

囊袋扩张变直径钢筋笼锚杆桩的施工方法，主要包括以下步骤：

二、囊袋扩张变直径钢筋笼锚杆桩施工方法

2.1测量定位控制

为确定锚杆之间的定位误差和高程误差，应根据设计图放出每根锚杆的具体位置。 首先对所有锚杆进行编号；其次利用已知点坐标，根据网格计算出各个孔位在施工坐标 中的理论坐标，进行坐标编辑且上载到全站仪中；最后利用已知控制点设站、定向，用全站仪根据理论坐标逐一放样，定位点即为孔位。在定位的同时测量该点的地面高程， 计算出钻孔深度。控制各锚杆的定位误差在20mm以内，高程误差在10mm以内。对特 殊情况，经设计单位与甲方同意后可适当移位。

2.2下钻成孔

采用MXL-150D钻杆进行成孔，压水钻进的方法钻孔，钻进时压力水从钻管流向孔底， 在一定水头压力下，水流携带钻削下来的渣土屑排出孔外，钻进时要不断供水冲洗，包括接长钻管和暂时停机，而且要始终保持孔口水位，待钻进至设计扩体段起始位置时， 钻机原位旋转，并压水冲洗残留在孔内的土屑，直到流出的水不再浑浊为止。

2.3高压旋喷扩孔

使用高压旋喷桩专用钻杆进行扩孔施工，按照设计图纸要求计算旋喷桩体的长度， 旋喷水泥浆、压力等均按设计要求执行。

高压旋喷采用单管旋喷的形式，喷射水泥PO42.5，水灰比为0.5，喷射泵压为25Mpa， 因为高压旋喷扩孔直径主要保证措施为高压水泥浆的压力和喷射时间，因此本项目采用 最高浆压25Mpa，喷射提升速度为0.1m/min，全部4m扩大头段喷射完成之后，再次钻孔并喷射到孔底，提起钻杆，钻孔和旋喷工作完成。

2.4扩体锚杆制作和安放(下锚)

1)现场扩体锚杆制作：

首先在平整硬化好的场地上用电动切割机切割直径40mm的高强度钢筋，钢筋采用PSB1080预应力混凝土用螺纹钢筋，下料长度误差ΔL＝+0～+50mm。然后，将切割好的钢筋，穿过扩体锚杆囊袋扩张变直径钢筋笼的预留孔，由经过专门培训的工人和专用设备 在钢筋此端安装锚头。随后，对安装好压力型锚头的这组钢筋，采用配套多孔压板固定 在扩体囊袋扩张变直径钢筋笼上，在外部套紧与之配套的钢护套，套筒连接紧密可靠之 后，可下入孔内。因采购钢筋长度不能达到设计要求孔深，因此在安装钢筋过程中需要 采用直螺纹套筒接长。

下放过程中，以2m的间隔在钢筋安装钢筋定位支架。

钢筋防腐施工：锚杆螺纹钢筋防腐采用涂刷环氧防腐漆刷涂2遍，在锚杆制作完成之后就涂刷到位，静置不粘结时，即可安装。

2)扩体锚杆的安放(下锚)

安装带有快速接头的注浆钢管，并通过对中支架绑扎钢筋和注浆管，人工将锚杆置 入锚孔内的预设位置

2.5囊袋扩张变直径钢筋笼内灌注水泥浆

连接注浆外管进行囊体的膨胀注浆，浆体水灰比控制在0.5，为了保证囊袋扩张变直径钢筋笼注浆饱满，控制泌水性，依据现场试验需添加减水剂和保水剂，添加比例为： 水泥：水：减水剂：保水剂＝1:0.5:0.01：0.0002(可根据现场实际情况微调)，水泥浆 的流动度控制在200～220mm，灌注体积控制在0.2m³。

囊袋扩张变直径钢筋笼内注浆压力控制在5Mpa以内，确保注满为止。注浆时间约为3～4min。

3.2.6囊袋扩张变直径钢筋笼顶部补浆

拧下注浆钢管后上提100-200mm，开动中压泵进行补浆直至孔口返浆变色，补浆完成后除去快速接头后面的注浆外管，将注浆钢管全部提出冲洗，接着对孔口进行填土保护，完成一根扩体锚杆施工。

囊袋扩张变直径钢筋笼外注浆采用水泥未PO42.5，水灰比1.0，注浆压力控制在0.5～2之间，囊袋扩张变直径钢筋笼外注浆量和注浆时间因现场不同情况确定，注满溢 出即停。

2.7锚固段二次压力注浆

二次压力注浆在锚杆囊袋顶部补浆结束1小时以后进行。注浆压力控制在2.5MPa左右，浆体水灰比控制在1.0，补浆完毕后立即拔出注浆管。二次注浆(补浆)根据现 场不同情况确定，注满溢出即停。

2.8锚杆的养护和实验

本项目地下水位较高，抗拔锚杆不需要特殊养护。待注浆体强度达到80％时，可以进行实验。注浆体强度通过标养试块实验确定。

2.9锚杆桩施工质量保证措施

1、钻孔垂直度

为了保证钻孔垂直度，需要采取的措施包括：1)采用功率较大的机械设备，减少设备负荷；2)采用较低钻压，慢速钻进，减少孔斜；3)机械设备就位垂直度需要在施工 过程之后进行校正。

2、囊体外保护层厚度

本项目锚杆囊袋扩张变直径钢筋笼直径是固定的，因此为了保证囊袋扩张变直径钢 筋笼外保护层厚度，必须确保在旋喷桩施工时的扩孔直径。主要控制措施包括：1)喷 射浆压，确保浆压不小于25Mpa，2)喷射提升时间，不得大于0.1m/min，

各项参数随不同项目地质条件进行调整。

本发明实施例不是为了限制保护范围，在本领域技术人员的经验和理解的前提下， 本发明的应用是以权利要求的内容为保护范围。

Claims (9)

1.囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是包括轴向杆、圆环或环板和若干竖筋、若干筋条、圈状固定器，圆环或环板与轴向杆垂直，若干竖筋的一端在圆环或环板在均匀固定，每根竖筋的另一端或中部均连接一根筋条的一端，若干竖筋环绕轴向杆，筋条的另一端接到圈状固定器，圈状固定器在轴向杆或桩基杆上固定或滑动；设有外包囊袋包裹若干竖筋的底部，囊袋起码底部是封闭的，桩底扩大头囊袋包裹若干竖筋；囊袋内设有起码一个注浆口和带有单向阀门的出浆口。

2.根据权利要求1所述的囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是若干竖筋还设有其它打开结构：竖筋外周设有箍筋，箍筋且与竖筋或轴向杆设有固定点，箍筋为绳状、软杆或螺旋弹簧；箍筋收紧时是未使用状态，箍筋的端部或其中的位置设有释放装置；在筋条或轴向杆位置设有撑开筋条和竖筋使钢筋笼的直径变大的弹性体。

3.囊袋扩张变直径钢筋笼，包括轴向杆、若干竖筋、两组若干筋条、起码第一和第二两个圈状固定器，第一与第二两个圈状固定器滑动在轴向杆或桩基杆上，第一和第二两个圈状固定器，并受到限位器或限位板条的限制；各固定一组与竖筋数相同的筋条，每根竖筋的上下两处分别有第一组和第二组的一根筋条与这根竖筋活络连接，若干竖筋环绕轴向杆，至少有一个圈状固定器在轴向杆或桩基杆上设有定位装置，设有外包囊袋包裹若干竖筋的底部，囊袋起码底部是封闭的，桩底扩大头囊袋包裹若干竖筋；起码一个注浆口和带有单向阀门的出浆口。

4.囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是若干竖筋位置设有第二打开结构：竖筋外周设有箍筋，箍筋且与竖筋或轴向杆设有固定点，箍筋为螺旋弹簧、绳状、软杆或柔性钢线，箍筋为柔性钢线时为钢铰线、钢丝绳,链条结构或抗拉线材；箍筋收紧时是未使用状态，环状箍筋的端部或适当的位置设有释放装置；在筋条或轴向杆位置设有撑开筋条和竖筋使钢筋笼的直径变大的弹性体。

5.根据权利要求2、4之一所述的囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是弹性体为轴向杆上设有轴向弹簧，轴向弹簧受到设有的限位器或限位板条的限制，轴向弹簧为压簧或拉簧，并设置一组或多组；环状箍筋收紧时是未使用状态时轴向杆上的压簧或拉簧处于压缩或拉开的有应力的状态；压簧释放后伸长，拉簧释放后则收缩；压簧、拉簧同时使用或择一使用；弹性体的结构下，筋条可以为弹簧、弹力棒、弹力片、弹力环、弹力球、弹力棒、压缩囊、液压顶杆、气压顶杆。

6.根据权利要求2、4之一所述的囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是竖筋、环状螺旋箍筋、弹性体、囊袋、筋条可选用的材料包括但不限于钢材、钢绞线、纤维布、玻璃纤维、树脂、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料、高分子、高分子聚合物材料、纳米材料、金属材料和非金属材料。

7.根据权利要求1-4之一所述的囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是锚杆的底部设有锚垫板，锚垫板的位置、规格、型号、形状、数量、尺寸、材料，各项参数可以随不同项目地质条件进行调整。

8.根据权利要求1-4之一所述的囊袋扩张变直径钢筋笼，其特征是变径钢筋笼的立体几何形态包括但不限于：立方体、长方体、多面体、正多面体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥或棱锥；平面横截面的形状包括但不限于：正方形、长方形、三角形、四边形、多边形、圆、椭圆、菱形、梯形、扇形、弓形。

9.根据权利要求1-4之一所述的囊袋扩张变直径钢筋笼制备的锚杆或桩基，其特征是所述的囊袋扩张变直径钢筋笼制备的承压变直径钢筋笼扩体锚杆或桩基，变直径钢筋笼在置于钻孔的扩体段时释放，在变直径钢筋笼上注浆或注入混凝土成为锚杆或桩基，变直径钢筋笼为锚杆或桩基的骨架。