CN110552348A - 预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法，若干根锚筋贯穿伞状扩体装置，伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋上的荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘；伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；荷载转换装置用于将锚筋所承受的拉力转换为对拉筋盘和整个伞状扩体装置的压力；当锚筋有多根时，各锚筋及折叠杆均环绕拉筋盘、穿筋盘的中轴线分布；折叠杆通过箍筋或第一膜袋实现周向拉结：当通过第一膜袋周向拉结时，第一膜袋通过若干的固定装置与每根折叠杆固定。本申请用以实现适合所有工况伞状扩体装置的预收缩锁定、解锁及扩体结构对中的目的。

Description

预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及岩土工程锚固领域，具体涉及预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法。

背景技术

申请人在本申请之前已经申请了后植式与自携式两种工况的伞状扩大头。后植式伞状扩 大头锚杆索，是指预先钻孔、扩孔，之后再将伞状扩体装置连同锚杆索植入孔内，然后进行 灌浆；或仅预先钻孔，之后再将伞状扩体装置、扩孔喷具、锚杆索一同植入孔内，然后再进 行旋喷扩孔、旋喷洗孔、灌浆或旋喷注浆；或预先钻孔、扩孔，之后再将伞状扩体装置、喷 具、锚杆索一同植入孔内，然后再进行旋喷洗孔、灌浆或旋喷注浆。自携式伞状扩大头锚杆 索，是指以旋喷钻孔的同时，将伞状扩体装置连同锚杆索一起携带进入钻孔内，并在钻孔到 达预定深度后进行旋喷扩孔、旋喷洗孔、灌浆或旋喷注浆。一般说来，在伞状扩大头植入钻 孔的过程中，应避免外套的膜袋擦挂孔壁，然而在既有的各类伞状扩大头中，仅有膜袋型自 携式伞扩头因为采用了液压扩张措施，以及膜袋型后植式伞扩头采用了管尺控制措施，可以 避免中铰链部位的扶壁情形。其余的各类伞状扩大头都属于扶壁植入式，预收缩、非扶壁植 入式的伞状扩大头尚且有较大的空白，在现有的伞状扩大头技术中尚未进行系统性的研发。

现有技术中出现一种“变径钢筋笼”(CN109356151A)，其本质上也是采用了与本申请人 之前申请的自携被动式伞状扩大头相同的复张方法。但该“变径钢筋笼”结构并没有建立钢 筋笼与锚筋之间的有效传力机制，仅由两端的所谓“筋条”(实质是辐条)连接构成若干个竖 筋架，每个竖筋架是以两个辐条基点为转动轴的四铰非静定结构，这两个特征导致其根本无 法形成端承型扩大头，而是成为了“伪承压型”的扩大头，见附图38-a、38-b所示，这种扩 张后的“钢筋笼”对锚杆锚索的抗拔力增加实质上并没有多少帮助。同时，该“变径钢筋笼” 对预收缩状态的锁定，是通过螺旋箍筋抱紧竖筋架实现的，而箍筋抱紧竖筋架，是通过减小 箍筋直径实现的，减小箍筋直径是通过在螺旋箍筋两端(或中间部位抽拉形成的端部)抽拔、 收卷箍筋(减少箍筋周长)来实现的，这造成其箍筋与竖筋(受力筋)之间无法固定，竖筋 的横向位移不受约束，违反了混凝土结构设计、施工规范中关于钢筋交叉点绑扎或焊接的基 本要求，致使该“变径钢筋笼”实质上并未形成真正的钢筋笼，一旦承压，竖筋即产生压曲， 无法发挥受力钢筋的作用，见图35所示，从该申请人用于宣传的视频资料中也明显可以看出， 正是因为竖筋不能与箍筋固定，所以在锁定阶段(收紧箍筋)时竖筋已经发生了切向的弯曲 变形，更无论到竖筋正式的工作承压阶段了，从而该种变径方法是事与愿违的，是无法保证 工程的质量、安全的。并且，该申请其对所谓“筋条”变小状态的锁定、解锁，仍然采用了 传统抽筋、放筋的方式，由于其“筋条”不能与箍筋固定，注定了是一种不可取的方式。伞 状扩大头锚杆索是真正的端部承压型锚杆索，见附图36、附图37所示，作为端部承压型锚 杆索的扩大头结构是至少是要承受50-100吨压力荷载的(在以往各种扩大头锚杆索承载力的 2倍以上)，其每一层箍筋和每根折叠杆之间必须是固定连接的，也就是说，根本无法实施上 述“变径钢筋笼”中的抽放箍筋的方法。因此，伞状扩大头锚杆索作为真正的端部承压型锚 杆索，其所需要的非扶壁控制方法，在无现成的外部技术可用的情况下，需要开发适合真正 端承型锚杆索、适合伞状扩大头的控制方法，并且，伞状扩大头本身型号众多，施工工艺众 多，除了本申请人已经公开的伞状扩体装置复张方法以外，还需要一个具有通用性的预收缩、 锁定及解锁方法，或者是不仅便捷而且可靠的、可供充分自由选择的系列方式方法。

另外，之前的各类伞状扩大头锚索以及市场上的大部分扩大头锚索，当设计为下倾状态 时，仅能在非扩孔段钻孔内安装对中支架，尚无针对扩孔段的对中措施，从而导致扩体装置 的前端下坠，见图39-b所示，产生了基坑或边坡支护的安全隐患，且加大了锚索回收的难度 (当要求回收锚索的情况下)，这在现有技术中也无法解决。

发明内容

本发明的目的在于提供预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法，以解决现有技术中的 上述缺陷，实现适合端承型锚杆索伞状扩大头的锁定及解锁，降低锚索回收难度的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

预收式全工况伞状扩体装置，若干根锚筋插入预收式全工况伞状扩体装置，预收式全工 况伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋上 的荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘：伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；每一根锚筋的前 端均从后向前活动贯穿穿筋盘、拉筋盘；荷载转换装置固定在锚筋的前端，荷载转换装置与 拉筋盘接触且无法穿过拉筋盘；荷载转换装置用于将锚筋所承受的拉力转换为对拉筋盘和整 个伞状扩体装置的压力；每一根折叠杆均包括长杆、短杆，长杆的后端和短杆的前端通过中 铰链铰接，长杆的前端通过前铰接装置与拉筋盘铰接，短杆的后端通过后铰接装置与穿筋盘 铰接；当锚筋有多根时，各锚筋及折叠杆均环绕拉筋盘、穿筋盘的中轴线分布；当锚筋只有 一根时，锚筋位于拉筋盘、穿筋盘的中轴线上；折叠杆通过箍筋或第一膜袋实现周向拉结： 当通过箍筋周向拉结时，每根折叠杆均与每一层箍筋固定连接；当通过第一膜袋周向拉结时， 第一膜袋与每根折叠杆固定连接，第一膜袋套设在伞状折叠杆组外面，第一膜袋的后端与穿 筋盘连接，前端与拉筋盘连接。

本申请中所有的前、后方向，是以施工中钻进方向一端为前、背离钻进方向的一端为后， 换言之，导向帽尖端或伞状扩体装置的尖端或钻尖所指方向为前，反之为后。伞状折叠杆组 正向组装是指拉筋盘在前、穿筋盘在后，反向组装是指拉筋盘在后、穿筋盘在前。中铰链位 于拉筋盘与穿筋盘之间的情形为正向折叠，否则为反向折叠，即：当伞状折叠杆组呈折叠(即 收拢)状态且为正向组装时，中铰链位于拉筋盘与穿筋盘之间者为正向折叠，中铰链位于拉 筋盘的前侧或穿筋盘的后侧者为反向折叠；当伞状折叠杆组反向组装时，中铰链位于拉筋盘 与穿筋盘之间者为正向折叠，中铰链位于拉筋盘的后侧或穿筋盘的前侧者为反向折叠。

锚筋是指锚杆或锚索结构内传递并承担外部拉拔荷载的主筋材料，本发明所涉及的锚筋 主要包括构成锚杆的钢筋、钢筋笼或钢管以及构成锚索的钢绞线，以及其他一些条束状特种 纤维材料锚杆，或纤维增强复合抗拉材料比如玻璃纤维等，而钢筋既可以是普通螺纹钢筋， 也可以是精轧螺纹钢筋，还可以是圆钢等。伞状扩体装置既可以在施工现场组装，也可以在 伞状扩体装置后侧部位将锚筋做分段设置，以便于工厂化制作，即伞状扩体装置范围内的锚 筋在专业生产厂内加工、组装好，运输到工程施工现场后与伞状扩体装置后侧的锚筋进行焊 接(在不影响锚筋材质即强度与变形性质的前提下)或机械连接即可，机械连接方式包括锥 形螺纹连接、直螺纹套筒连接、冷挤压套筒连接等，如图1所示。拉筋盘、穿筋盘可以采用 钢材等金属材料，也可以采用玻璃纤维、尼龙等非金属材料。

荷载转换装置的功能是将锚筋拉力转换为对拉筋盘和整个扩体装置的压力，针对不同的 锚筋类型，荷载转换装置可以采用钢筋、钢环等绑焊在锚筋前端(在不影响锚筋材质即强度 与变形性质的前提下)，也可以采用丝扣型钢筋连接套筒，或与锚筋外螺纹相配套的螺帽，或 专门制作的直螺纹或锥形螺纹承载体，或锚具、夹具、锚夹片等，也可以采用与锚筋配套的 钢制挤压套，以专门的挤压机械挤压安装在锚筋上作为荷载转换装置，在锚筋强度、连接强 度允许的前提下，还可以直接将锚筋与拉筋盘进行焊接、螺纹连接等方式固定连接，并以该 固定连接替代发挥荷载转换装置的作用。

虽然前铰接装置与后铰接装装置也可以制作成如图47所示的或其他类似铰接座、铰接环、 铰接球、铰接槽等异型情形(左一、右一铰接为平行纸面转动，左二、右二铰接为垂直纸面 转动)，但是从制造与施工标准化、工程质量、造价来讲，优选地，前铰接装置与后铰接装置 优选采用图1所示铰接杆情形。长杆、短杆、前铰接杆、后铰接杆可采用钢材、工程塑料、 玻璃纤维等各种材料。每一个长杆、短杆、前铰接杆、后铰接杆，无论折叠杆正向折叠(如 图1、图4所示)或反向折叠(如图29、图44所示)，均既可以采用单杆，也可以采用双杆。前铰接杆与拉筋盘的连接、后铰接杆与穿筋盘的连接，既可采用插入式螺纹连接或卡扣连接 等，也可采用背拉式连接，还可以采用焊接、粘结等，但以非焊接、粘结的方式为佳，以便调整折叠杆的朝向，后铰接杆还可以反向安装(比如当伞状扩体装置反向折叠时，见图33所示)，甚至还可以横向安装；从力学角度考虑，以及从标准化施工、保障施工质量角度出发，前铰接杆与拉筋盘的连接以插入式螺纹连接为佳，后铰接杆与穿筋盘的连接以螺栓背拉式连 接(包括反向背拉)为佳；同时前铰接杆与拉筋盘的连接处或后铰接杆与穿筋盘的连接处还 应附设弹性装置，使铰接杆在被固定、不产生前后移动的同时，能够在横向上适当转动以调 节折叠杆的朝向，弹性装置可以采用弹簧或弹垫等。

所有折叠杆通过若干层箍筋实现周向拉结，且每根折叠杆均与每一层箍筋之间固定连接； 或以高强度的第一膜袋替代箍筋使用，且第一膜袋与每根折叠杆固定。折叠杆与箍筋之间的 固定连接，通常是以定位件及绳卡作为固定措施。定位件安设在折叠杆的长杆以及短杆上， 用于箍筋的纵向和径向固定，绳卡则用于箍筋的周向固定。定位件可以位于长杆、短杆的外 侧，也可以位于长杆、短杆的内侧，安设方式可以采用焊接、粘结、螺钉固定或其他方式， 形状可以是O型、U型、L型、短肢状等。本发明中的箍筋既可以对每层定位件单独连接成 箍，也可以将各层定位件都连接起来形成网状箍或螺旋型箍，箍筋既可以采用钢丝绳、高强 度纤维绳或其他柔性抗拉材料，也可以采用W型折叠杆或N型折叠杆等刚性材料，其中W 或N型折叠杆与长杆、短杆之间相应采用铰接或滑动式铰接(该连接方式在强度足够的前提 下兼具定位件和绳卡的作用)；钢丝绳的端部可采用绳卡首尾连接或单独固定，钢丝绳与折叠 杆相交处以每一根折叠杆的两侧均同时安装绳卡的固定效果、力学性能为佳，绳卡可以采用 螺栓锁紧式、套筒挤压式或开口件挤压式等，也可采用打绳结等方式，还可以采用扎丝将钢 丝绳等柔性材料绑扎到定位件上的方式。

伞状扩大头也称作伞状扩体结构，包括拉筋盘、穿筋盘、荷载转换装置、伞状折叠杆组、 灌浆固结体(混凝土)五个要件，该结构的受力特征是当锚筋受拉时，荷载转换装置将荷载 传递给拉筋盘转化成为对拉筋盘的压力，进而伞状扩体结构受压，同时将荷载扩散、传递给 伞状扩大头底部的岩土体。作为工程力学意义的扩体结构，包括钢筋与混凝土两个方面，本 发明中伞状折叠杆组在混凝土中起到受力钢筋的作用，每一层箍筋与所有折叠杆固定连接， 对伞状扩大头受压时折叠杆的弯曲变形构成了切向约束、径向约束、纵向约束，起到将折叠 杆(受力钢筋)组固定成笼并成为伞状扩大头中受力骨架的作用，见图34所示，该伞状折叠 杆笼结构是完全符合国家现行钢筋混凝土设计、施工规范的，这种结构有着优良的抗压稳定 性。所以，本发明无论伞状折叠杆组是在收缩状态，还是在扩张状态，以及在灌浆形成扩体 结构之后，在所有箍筋与折叠杆的交叉点，箍筋自始至终都与折叠杆固定连接。这与现有技 术中的“变径钢筋笼”是完全不同的，现有技术中对竖筋架的收放，是通过以螺旋箍筋两端 对螺旋箍筋进行抽拔和放回来实现的，其螺旋箍筋需要在收放通道中来回滑动穿过，故螺旋 箍筋无法对竖筋形成切向约束(如果实施切向约束则无法收卷螺旋箍筋，这是一个两难问题， 是该变径方法及结构的固有缺陷)，其螺旋箍筋与竖筋的交叉点虽然其名称为“固定点”，但 实际上无法固定，因此，“变径钢筋笼”(CN109356151A)中的“箍筋”根本没有起到真正钢 筋笼的箍筋所应具有的作用。

而本发明采用的是由箍筋与伞状折叠杆组固定连接构成的钢筋笼，伞状扩体结构的刚度、 抗压强度很高，与之前市场上的半刚性扩大头(素混凝土扩大头，包括各种有囊无筋的扩大 头在内)或“伪钢筋笼”混凝土扩大头比较，伞状扩大头成倍地提高了锚杆索扩大头的抗压 承载力、传递并扩散荷载的能力；在此之前的各类无筋扩大头或“伪钢筋笼”扩大头锚杆索 的抗拔力一直需要依靠摩阻力因素的参与，本发明伞状扩体装置使得扩大头锚杆索可以完全 抛开摩阻力的因素，只依靠伞状扩大头底部岩土体提供的端承力即可获得成倍提高的抗拔力， 设计计算时也不再需要考虑摩阻力因素。本发明不仅适用于常规小直径的锚杆或锚索，也同 样适用于中等直径～大直径的锚桩，比如竖向、倾斜或近水平方向设置的长螺旋钻孔桩或螺 杆式钻孔桩，旋挖桩，挖孔桩，潜孔冲击钻孔桩，冲孔或回旋钻孔桩、多节盘砼桩等等扩底 桩或扩体桩；本发明既适用于灌浆或旋喷注浆工艺，又适用于混凝土灌注工艺。

优选地，当伞状折叠杆组在扩孔段内复张到设计尺寸时，箍筋也刚好拉直、拉紧，所以， 在专业生产厂内或施工现场进行伞状折叠杆组的组装时，除了应根据伞状折叠杆组的设计尺 寸调整好限位装置的位置外，还应将每一层、每一段箍筋的长度调整好，且每一段箍筋的两 端应当用绳卡固定好，避免受力筋的横向滑动，如图35所示竖筋因无横向约束将沿箍筋产生 横向滑动，如图34所示则箍筋被绳卡固定、受力筋无法产生横向滑动。当然，当箍筋采用钢 丝等柔性抗拉材料进行斜向交互编织构成菱形网络连接在折叠杆定位件上(如图41所示)， 尤其是以勾花法而非轧花法编织时，即便未采取打绳结等措施，箍筋编织对折叠杆发挥替代 绳卡的约束作用，此时也可以不再专门实施绳卡措施。

在某些情况下，当第一膜袋采用高强材料(比如碳纤维，高强尼龙、芳纶、超高分子量 聚乙烯纤维等)制作，第一膜袋尺寸与伞状折叠杆组相当，可以紧密贴合，且每根折叠杆均 以密集分布的固定装置与第一膜袋进行固定时，第一膜袋兼职发挥替代箍筋的功能，也可以 不再专门实施箍筋措施，如图31、图33所示，该固定装置既可采用螺钉、螺杆、铆钉等将 第一膜袋固定到折叠杆上，也可用扎丝、钢丝、高强纤维绳等将膜袋绑扎在折叠杆上，同时 采取纵向防滑措施，比如折叠杆自身带肋或在光滑构件上加焊或加装肋状突起。

进一步的，拉筋盘能够以构造构件作为滑轨沿前后方向进行移动，且/或穿筋盘能够以锚 筋和/或构造构件作为滑轨沿前后方向进行移动；其中构造构件的结构为：在拉筋盘和穿筋盘 上穿设有若干构造构件，构造构件的前端固定在拉筋盘上或活动穿过拉筋盘并向前延伸，构 造构件的后端固定在穿筋盘上或活动穿过穿筋盘并向后延伸；若干构造构件均环绕拉筋盘、 穿筋盘的中轴线分布，或构造构件套设在锚筋外面(例如图12、图56所示)，或构造构件位 于拉筋盘、穿筋盘的中轴线上并被若干根锚筋和若干根折叠杆环绕(例如图58所示)。构造 构件既可以是实心的条状，也可以是空心的管状、筒状，材料可采用钢材，比如钢筋、钢管 或方钢等，也可以采用工程塑料、铝材、玻璃纤维等等材料。

当仅以锚筋自身作为穿筋盘前后移动的滑轨时：包括两种情况：无后托板(或后碇板) 情况：仅有拉筋盘、穿筋盘，并在拉筋盘、穿筋盘之间设置内部复位弹簧，同时固定拉筋盘， 使穿筋盘在内部复位弹簧的控制下前后滑动(例如图21、图44、图45、图54)所示；有后托板(或后碇板)情况：增设后托板(或后碇板)，并在拉筋盘、穿筋盘之间设置内部复位弹簧，或在穿筋盘与后托板之间设置外部复位弹簧，同时固定拉筋盘，使穿筋盘在内部复位弹簧或外部复位弹簧的控制下或内部与外部复位弹簧的组合控制下前后滑动，例如图22、图23、 图63(正向折叠)、图42(反向折叠)所示。锚筋与拉筋盘之间的固定措施采用螺纹连接或 焊接、粘结、卡扣连接、销轴连接进行直接固定，或通过荷载转换装置与拉筋盘之间的固定 进行间接固定(例如图64所示)等均可，还可在拉筋盘后侧安设顶推件，与荷载转换装置前 后配合作为锚筋与拉筋盘之间的固定措施(例如图1所示)；顶推件是指在一部分后植式工况 中固定在锚筋或刚性注浆管上用于将伞状扩体装置顶推进入钻孔的构件，其作用相当于自携 式工况中旋喷钻杆小径段和大径段之间的变径台阶，顶推件无法穿过锚筋或注浆管所穿过的 被顶推部件孔洞；在不影响复位弹簧回弹的前提下，顶推件可以安设在包括拉筋盘后侧在内 的锚筋/刚性注浆管上任何位置、可以顶推任何部件；顶推件还可兼职发挥正向折叠时的前限 位装置或反向折叠时的前止退装置的作用，参与三铰静定结构的形成；顶推件可以是与锚筋/ 刚性注浆管外螺纹配合的螺帽，也可以是冷挤压套，也可以是与锚筋/刚性注浆管横肋配合的 夹具，或锚具、焊接的钢筋等，还可以是锚筋/刚性注浆管与伞状扩体装置某部件之间的焊接 缝(在不影响锚筋材质与承载性能的前提下)或销轴连接、丝扣或卡扣连接等。

当在拉筋盘和穿筋盘上穿设有若干根构造构件作为拉筋盘、穿筋盘前后移动的滑轨时： 包括两种情况：无先导板(或前碇板)、后托板(或后碇板)情况：仅有拉筋盘、穿筋盘，并 在拉筋盘、穿筋盘之间设置内部复位弹簧，同时固定拉筋盘，使穿筋盘在内部复位弹簧的控 制下前后滑动，例如图56所示；或固定穿筋盘，使拉筋盘在内部复位弹簧的控制下前后滑动， 例如图59所示；或拉筋盘、穿筋盘均不固定，使拉筋盘、穿筋盘均在内部复位弹簧的控制下 前后滑动，例如图25(正向折叠)、图32(反向折叠)、图46(正向折叠)所示；有先导板 (或前碇板)、后托板(或后碇板)情况：增设先导板(或前碇板)或后托板(或后碇板)或同时设置先导板(或前碇板)与后托板(或后碇板)，并在拉筋盘、穿筋盘之间设置内部复位弹簧，或在拉筋盘前侧、穿筋盘后侧设置外部复位弹簧，同时固定拉筋盘，使穿筋盘在内部复位弹簧或外部复位弹簧的控制下或内部与外部复位弹簧的组合控制下前后滑动，例如图12 (正向折叠)、图55(反向折叠)所示；或固定穿筋盘，使拉筋盘在内部复位弹簧或外部复位弹簧的控制下或内部与外部复位弹簧的组合控制下前后滑动，例如图10(正向折叠)、图30(反向折叠)所示；或拉筋盘、穿筋盘均不固定，使拉筋盘、穿筋盘均在内部复位弹簧或 外部复位弹簧的控制下或内部与外部复位弹簧的组合控制下前后滑动，例如图27(正向折叠)、 图29(反向折叠)所示。

当伞状折叠杆组正向折叠时(如图1、图4所示)：构造构件的前端与拉筋盘的固定连接 可以采用焊接或粘结，也可以采用螺纹连接、卡扣连接等方式，还可以是背拉连接，即构造 构件活动穿过拉筋盘，但在构造构件前端设置固定件Ⅰ，固定件Ⅰ与拉筋盘接触且无法穿过 拉筋盘，固定件Ⅰ可以是钢筋、螺帽、尼龙圈等，固定件Ⅰ与构造构件之间采用螺纹连接或 焊接、粘结、卡扣连接、销轴连接等均可，如图8所示。构造构件的后端与穿筋盘的固定连接可以采用焊接或粘结，也可以采用螺纹连接、卡扣连接等方式，还可以是背拉连接，即构造构件活动穿过穿筋盘，但在构造构件后端设置固定件Ⅱ，固定件与穿筋盘接触且无法穿过 穿筋盘，固定件Ⅱ可以是钢筋、螺帽、尼龙圈等，固定件Ⅱ与构造构件之间采用螺纹连接或 焊接、粘结、卡扣连接、销轴连接等均可，如图7所示。

当伞状折叠杆组反向折叠时(如图29、图45所示)：构造构件的前端与拉筋盘的固定连 接可以采用焊接或粘结，也可以采用螺纹连接、卡扣连接等方式，还可以是构造构件活动穿 过拉筋盘，但在拉筋盘后侧设置固定件Ⅳ，固定件Ⅳ与拉筋盘接触且无法穿过拉筋盘，固定 件可以是钢筋、螺帽、尼龙圈等，固定件Ⅳ与构造构件之间采用螺纹连接或焊接、粘结、卡 扣连接、销轴连接等均可，如图55所示。构造构件的后端与穿筋盘的固定连接可以采用焊接 或粘结，也可以采用螺纹连接、卡扣连接等方式，还可以是构造构件活动穿过穿筋盘，但在 穿筋盘前侧设置固定件Ⅲ；固定件Ⅲ与穿筋盘接触且无法穿过穿筋盘，固定件Ⅲ可以是钢筋、 螺帽、尼龙圈等，固定件Ⅲ与构造构件之间采用螺纹连接或焊接、粘结、卡扣连接、销轴连 接等均可，如图30所示。当固定件Ⅳ与固定件Ⅲ同时使用时，可以合并设置为一根整体式构 件，且与构造构件可以合并设置，例如图29所示。

进一步的，在拉筋盘前侧、拉筋盘与穿筋盘之间、穿筋盘后侧中的一处或多处设置有复 位弹簧，当伞状折叠杆组的收拢状态被解除锁定时，在复位弹簧的回弹力作用下，中铰链远 离拉筋盘与穿筋盘的中轴线，伞状折叠杆组恢复扩张状态；

当构造构件活动穿过拉筋盘并向前延伸时，在拉筋盘与穿筋盘之间和/或拉筋盘前侧设置 有复位弹簧；当在拉筋盘的前侧设置复位弹簧时，在该复位弹簧前侧的构造构件上固定连接 有先导板，或先导板与位于拉筋盘前侧的导向帽合并设置；

当构造构件活动穿过穿筋盘并向后延伸时，在拉筋盘与穿筋盘之间和/或穿筋盘后侧设置 有复位弹簧；当在穿筋盘的后侧设置复位弹簧时，在该复位弹簧后侧的构造构件或锚筋上固 定连接有后托板(例如图12所示)；

当仅以锚筋作为穿筋盘前后移动的滑轨，且在穿筋盘的后侧设置复位弹簧时，在该复位 弹簧后侧的锚筋上固定连接有后托板，其中正向折叠情况例如图22、图23所示，反向折叠 情况例如图42所示。

当构造构件活动穿过拉筋盘并向前延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在拉筋盘前方进 行锁定但并未在拉筋盘前方设置复位弹簧时，增加设置前碇板，所述前碇板固定在构造构件 的前端，或前碇板与位于拉筋盘前侧的导向帽合并设置；

当构造构件活动穿过穿筋盘并向后延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘后方进 行锁定但并未在穿筋盘后方设置复位弹簧时，增加设置后碇板，所述后碇板固定在构造构件 的后端或穿筋盘后侧的锚筋上；

当仅以锚筋作为穿筋盘前后移动的滑轨，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘后方进 行锁定但并未在穿筋盘后方设置复位弹簧时，设置后碇板，所述后碇板固定在穿筋盘后侧的 锚筋上(例如图63所示)。

当构造构件活动穿过拉筋盘并向前延伸，但在拉筋盘前方既未设置复位弹簧和先导板， 也未设置前碇板时，延伸段作为拉筋盘前后移动的滑轨(例如图64所示)；

当构造构件活动穿过穿筋盘并向后延伸，但在穿筋盘后方既未设置复位弹簧和后托板， 也未设置后碇板时，延伸段作为穿筋盘前后移动的滑轨(例如图66所示)；

后托板或后碇板、先导板或前碇板通常呈整体圆形、环形或分体圆板状。后托板或后碇 板、先导板或前碇板可以采用与拉筋盘、穿筋盘相同或不同的材料。后托板或后碇板、先导 板或前碇板与构造构件、锚筋的固定连接，可以采用焊接(在不影响锚筋承载性能的前提下) 或粘结，也可以采用螺纹连接、卡扣连接等方式，还可以是前后两个固定件或限位装置等构 件将先导板或后托板夹持在中间的方式，固定件或限位装置与构造构件之间采用螺纹连接或 焊接、粘结、卡扣连接、销轴连接等均可，固定件或限位装置可以是钢筋、螺帽、尼龙圈等。

进一步的，当伞状折叠杆组正向折叠时：设置若干个限位装置，限位装置位于拉筋盘后 侧和/或穿筋盘前侧；限位装置包括前限位装置、后限位装置、整体式限位装置中的一种或多 种；限位装置用于调整拉筋盘与穿筋盘之间的间距，并配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对 恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；限位装置无法穿过拉筋盘、穿筋盘；当伞 状折叠杆组反向折叠时：还包括若干个限位止退组合装置，限位止退组合装置位于拉筋盘前 侧和/或穿筋盘后侧；限位止退组合装置包括前止退装置、前反向限位装置、后止退装置、后 反向限位装置；前反向限位装置、后反向限位装置用于调整拉筋盘与穿筋盘之间的间距，并 配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；当拉 筋盘向前移动时，能单向通过前止退装置，但被前反向限位装置阻挡；当穿筋盘向后移动时， 能单向通过后止退装置，但被后反向限位装置阻挡。本方案中或将限位装置与构造构件合并 设置，例如图12、图57所示；或将前反向限位装置和/或后反向限位装置与构造构件合并设 置，例如图29所示；或将前反向限位装置与导向帽合并设置，例如附图58所示；或将箍筋 或第一膜袋替代限位装置使用，但前提是箍筋或第一膜袋具有足够的刚度；或将箍筋或第一 膜袋替代前反向限位装置和/或后反向限位装置使用，如图56所示，但前提是箍筋或第一膜 袋具有足够的刚度，而且该种情形下伞状扩体装置呈现后方中心部位凹陷姿态，对承担荷载 倾于不利，一般不建议使用；

当伞状折叠杆组正向折叠并以构造构件为滑轨，且仅允许拉筋盘前后滑动时，则仅在拉 筋盘后侧安装前限位装置，且构造构件的后端与穿筋盘固定(例如图9所示)；或仅安设整体 式限位装置，且将其后端与穿筋盘固定；当仅允许穿筋盘前后滑动时，则仅在穿筋盘前侧安 装后限位装置，且构造构件的前端与拉筋盘固定(例如图12、图16所示)，或仅安设整体式 限位装置，且将其前端与拉筋盘固定；当允许拉筋盘与穿筋盘均前后滑动时，则同时安设前 限位装置、后限位装置，或仅安设整体式限位装置；构造构件与拉筋盘或穿筋盘的固定方式 既可以是限位装置与固定件一前一后共同夹持，也可以是前述的焊接等各种方式。

当伞状折叠杆组反向折叠并以构造构件为滑轨，且仅允许拉筋盘前后滑动时，则仅在拉 筋盘前侧安装前反向限位装置，或前反向限位装置与荷载转换装置合并设置(例如图62所示)， 且构造构件的后端与穿筋盘固定(例如图30所示)；当仅允许穿筋盘前后滑动时，则仅在穿 筋盘后侧安装后反向限位装置，且构造构件的前端与拉筋盘固定(例如图55所示)；当允许 拉筋盘与穿筋盘均前后滑动时，则同时安装前反向限位装置、后反向限位装置；构造构件与 拉筋盘或穿筋盘的固定方式既可以是反向限位装置与固定件一前一后共同夹持，也可以是前 述的焊接等各种方式。

当伞状折叠杆组仅以锚筋作为穿筋盘前后移动的滑轨时，锚筋的前端与拉筋盘固定，并 在穿筋盘前侧的锚筋上安装后限位装置(例如图21、图23所示)，或在穿筋盘后侧的锚筋上 安装后反向限位装置(例如图54、图60所示)。

具体的，当伞状折叠杆组采用正向折叠时：

先导板与拉筋盘之间设置有张开复位弹簧Ⅰ，或在折叠杆内侧的拉筋盘与穿筋盘之间或 长杆与短杆之间或拉筋盘与短杆之间或穿筋盘与长杆之间纵向或近似纵向设置拉紧复位弹簧 Ⅰ，或在穿筋盘与后托板之间设置有张开复位弹簧Ⅱ，或在拉筋盘与穿筋盘之间且为折叠杆 的内侧横向或近似横向设置有张开复位弹簧Ⅳ，或在折叠杆外侧的拉筋盘与长杆之间或穿筋 盘与短杆之间设置有拉紧复位弹簧Ⅳ，或张开复位弹簧Ⅰ、拉紧复位弹簧Ⅰ、张开复位弹簧 Ⅱ、张开复位弹簧Ⅳ、拉紧复位弹簧Ⅳ任意组合使用；见图50、图51所示。

限位装置与锚筋、构造构件、拉筋盘、穿筋盘的连接可以采用焊接、丝扣或卡扣连接、 销轴连接、冷挤压套接等各种方式，但前提是不能影响锚筋的承载性能；对拉筋盘与穿筋盘 之间距离的调节通过调节整体式限位装置的长短或前限位装置、后限位装置之间的距离来实 现；限位装置可以采用各种刚性或半刚性材料或复合材料制作。整体式限位装置的前端位于 拉筋盘后侧，后端位于穿筋盘前侧，整体式限位装置可以呈管状套设在锚筋上，也可以呈管 状套设在构造构件上，也可以呈条状或管状单独固定安装在拉筋盘和穿筋盘上；优选地，前 限位装置、后限位装置均可以采用钢筋、钢环等材料，采用焊接的方式固定在构造构件上； 也可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造构件的外螺纹上；还可采用销钉或螺栓等， 横向穿设在构造构件上；前限位装置、后限位装置也可以安设在锚筋或刚性注浆管上等。

当伞状折叠杆组采用反向折叠时：先导板与拉筋盘之间设置有拉紧复位弹簧Ⅱ，或在拉 筋盘与穿筋盘之间或长杆与短杆之间或穿筋盘与长杆之间设置有张开复位弹簧Ⅲ，或在穿筋 盘或短杆与后托板之间设置有拉紧复位弹簧Ⅲ，或在拉筋盘穿筋盘之间或长杆与短杆之间或 长杆与穿筋盘之间或长杆与后托板之间或长杆的内侧横向或近似横向设置有张开复位弹簧Ⅳ， 或在折叠杆的外侧、拉筋盘与长杆之间设置有拉紧复位弹簧Ⅳ，或拉紧复位弹簧Ⅱ、张开复 位弹簧Ⅲ、拉紧复位弹簧Ⅲ、张开复位弹簧Ⅳ、拉紧复位弹簧Ⅳ任意组合使用；见图52、图 53所示。

限位止退组合装置既可以安装在构造构件上，也可以安装在锚筋上等；前止退装置、后 止退装置可以采用弹簧钢片，或弹簧、弹簧片驱动的门闩状卡销等，其与构造构件、锚筋之 间以焊接或粘接、销轴连接、螺钉连接、开槽钻孔安装等方式均可。前反向限位装置、后反 向限位装置均可以采用钢筋、钢环、钢管等材料，采用焊接的方式固定在构造构件上，或采 用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造构件的外螺纹上；还可采用销钉或螺栓等，横向穿设 在构造构件上；前反向限位装置、后反向限位装置也可以安设在锚筋或刚性灌浆管上，还可 以固定在先导板、后托板上等。

复位弹簧可根据不同需求选用张开复位弹簧、拉紧复位弹簧。张开复位弹簧一般为螺旋 型的压簧，但也可以是弹簧钢片或扭簧等。拉紧复位弹簧一般为螺旋型的拉簧，其两端自带 挂钩，安装时一般将其挂钩钩住挂环，挂环与相应的被依附构件固定连接即可；复位弹簧也 可以依附在非拉筋盘、穿筋盘、先导板、后托板的其他构件上；挂环可采用环形部件或钩形 部件，也可以是图16所示的异型挂环等，挂环与相应构件的固定连接采用焊接或螺纹连接等 均可；但拉紧复位弹簧同样也可以是弹簧钢片或扭簧等。螺旋型的复位弹簧可以分别套设在 各锚筋上，也可以分别套设在各构造构件上，还可以套设在刚性注浆管上，或整体套设在所 有锚筋与所有构造构件的外面等多种套设方法；但复位弹簧种类众多，当有可靠的措施确保 复位弹簧或挂环或弹簧座能够单独与穿筋盘、拉筋盘、折叠杆、铰接销轴等连接牢固时，复 位弹簧也可以不套设在构造构件或锚筋上，如图30所示的拉紧复位弹簧Ⅱ以及图21所示的 拉紧复位弹簧Ⅰ；拉紧复位弹簧还可以安设在其他部位，比如图50中的拉紧复位弹簧Ⅰ、拉 紧复位弹簧Ⅳ；张开复位弹簧也可以安设在其他部位，比如图51、图52中的张开复位弹簧 Ⅳ、张开复位弹簧Ⅲ等；复位弹簧的安设方向，既可以是纵向，也可以是横向，还可以是斜 向。

先导板与张开复位弹簧Ⅰ或拉紧复位弹簧Ⅱ是配套实施的，安装时同时安装，取消时同 时取消；后托板与张开复位弹簧Ⅱ或拉紧复位弹簧Ⅲ也是配套实施的，安装时同时安装，取 消时也是同时取消；在采用人工外拉锚筋或采用撑杆前推穿筋盘等非弹簧复位原理的复张方 式打开伞状折叠杆组的情况下，张开复位弹簧、拉紧复位弹簧与先导板或前碇板、后托板或 后碇板均取消安装。

具备了以上基本结构特征的无论正向折叠或是反向折叠的伞状扩体装置，具有以往各种 锚杆索扩大头难以企及的抗拔性能。

为了更加清晰的论证本申请创造性，现结合本申请的伞状扩体结构与现有的“变径钢筋 笼”(CN109356151A)进行更加深入的对比阐述：

伞状扩大头作为一种真正的端承型扩大头，其为锚杆锚索提供抗拔力的力学机制为：锚 筋所受到的外部拉拔荷载，被荷载转换装置进行180度反向，传递给了拉筋盘，转化成为了 对拉筋盘的压力，进而传递给伞状扩大头，转化成为了对伞状扩大头的压力，继而伞状扩大 头将这个压力进行伞状扩散，传递给了伞状扩大头底部的岩土体。端承型扩大头锚杆锚索的 抗拔力来自于两个方面：第一，岩土体提供的反力；第二，扩大头本身的抗压强度。从第一 方面讲，在之前的普通锚杆索技术中，锚杆索的抗拔仅能依靠直线孔孔径范围内的岩土体孔 壁产生的摩擦力，而伞状扩大头技术则将其改变成为了在钻孔底部扩孔大直径范围内的岩土 体受到的(反向)压应力，由于岩土体的抗压强度远远超出其摩阻力，由此，伞状扩大头提 供的端承性质的锚杆索抗拔力，远远超出了之前各种普通的摩阻性质扩大头锚杆索的抗拔力， 或所谓“承压型”扩大头提供的半摩阻-半端承性质的扩大头提供的抗拔力。从第二方面讲， 由于本发明伞状扩体装置提供的伞状钢筋笼混凝土扩大头，箍筋对竖筋(受力筋)构成强有 力侧向约束，成笼效果好，其刚度很高，不必担心扩大头承压时灌浆固结体被压碎或侧向挤 出，更不必担心扩大头承压时竖筋因无箍筋横向约束而产生横向滑移、弯曲而失去作用；同 时，伞状折叠杆组同时又是三铰静定钢结构，这使得其抗拔承载力也远远超出之前的各种无 筋扩大头和各种“伪筋笼型”扩大头的承载力。

在伞状扩大头本身的抗压结构上，伞状扩大头本身的高抗压强度包括两个方面：第一， 伞状折叠杆组、箍筋、定位件、绳卡构成的伞状钢筋笼与灌浆固结体一起，构成了钢筋混凝 土结构，该结构通过其前侧的拉筋盘承接荷载转换装置转换来的压力；第二，本发明伞状扩 体装置包括了两种三铰静定钢结构，三铰静定钢结构在前述钢筋混凝土结构的基础上，又大 幅提高了伞状扩大头的抗压强度。

以下对两种三铰静定钢结构的受力特征进行分述，并将现有的“变径钢筋笼”(CN109356151A)结构进行对比：

第一种三铰静定结构：当锚筋为无粘结时，通过设置刚性的构造构件、限位装置、止退 装置、固定件等，构造构件与长杆、短杆共同组成了一个三铰钢结构，其力学模型见图36-a 所示，从结构力学理论我们知道，三铰结构属于静定结构，只要在构造构件、长杆、短杆以 及铰接的强度范围内，该三铰结构受到外力(岩土体反力P)后是不会破坏或变形的，所以， 该三铰静定结构能够提供很高的承载力与抗变形能力。同时，由于该三铰结构独立设置于锚 筋之外，无论锚筋是刚性还是柔性；也无论是在图36-b所示锚筋未被施加预应力时的初始状 态；还是图36-c所示后续对锚筋施加预应力，使锚筋发生了伸长变形并达到相应平衡的继发 状态；或是图36-d所示随着基坑开挖(或地下水位恢复)，作用于锚筋上的拉拔荷载增加直 至超过预应力值，锚筋再次发生伸长变形并达到新的平衡的最终状态，都无法对该三铰静定 结构的形成和稳定性产生任何影响。所以，该三铰静定结构是一种非常理想的抗压结构、传 力结构。此为最优的三铰静定结构。

第二种三铰静定结构：当未设置构造构件，锚筋为刚性且有粘结时，通过在锚筋上固定 设置荷载转换装置、刚性的限位装置、止退装置或替代前限位装置、前止退装置使用的顶推 件等，由长杆、短杆与锚筋构成了三铰钢结构，其力学模型见图37-a所示，该结构仍然是静 定结构；当锚筋未被施加预应力时，该三铰结构处于图37-b中所示的初始静定状态；但后续 因对锚筋施加预应力，锚筋发生了伸长变形并达到相应的平衡，该三铰结构随之处于图37-c 中所示的继发静定状态；随着基坑开挖(或地下水位恢复)，作用于锚筋上的拉拔荷载增加， 直至超过预应力值，锚筋再次发生伸长变形，并达到新的平衡，该三铰结构处于图37-d中所 示的最终静定状态；虽然锚筋的伸长变形使铰接基座处于动态变化之中，但该三铰静定结构 始终是存在的，是一种变基座的静定结构，只要在锚筋、长杆、短杆以及铰接的强度范围内， 该三铰结构受到外力(岩土体反力P)后是不会破坏或发生超出锚筋伸长变形量的变形的。 所以，在没有配置构造构件的情况下，长杆、短杆与锚筋仍可以构成三铰静定钢结构，且仍 不失为一种力学性能较好、相对稳定的承载结构。但是，由于锚筋上穿筋盘前侧设置的刚性 后限位装置或后止退装置，终究会导致穿筋盘拦截外部拉拔荷载，使外部拉拔荷载不能按设 计意愿传导至锚筋前端的荷载转换装置，因此该静定结构产生的高承载力和抗变形能力较第 一种三铰静定结构而言是次优的。另外，当锚筋以及上述刚性构件采用非钢材例如玻璃纤维 等材料制作时，通过三铰静定结构产生高承载力的原理、效果是相同的。

现有的“变径钢筋笼”，其本质上仍然与之前的骨架式钢筋笼扩大头锚索相同，均是由三 根铰接杆与锚筋或其他轴心构件组成的四铰结构，其力学模型如图38-a所示，从结构力学我 们可以知道，四铰结构是非静定的，也就是说，无法产生抗力，只要有轻微外力作用，该结 构就会发生转动、倾倒，锚筋如无根之木被轻易拉拔而出，辐条倒伏，钢筋笼无法对锚筋产 生抗拔作用；如图38-b、图38-c、图38-d所示，在锚筋受拉的整个过程中，四铰结构自始至 终都无法与外力达到平衡，再加上前述的箍筋与竖筋之间无约束问题，配置的若干竖筋在该 扩大头中并不能真正起到受力钢筋的作用，该结构的抗压、抗拉强度实际并不必比素混凝土 高多少，也就是说，其承载能力、抗变形能力与本申请包含的两种三铰静定结构相比有很大 差距。同时，现有的“变径钢筋笼”不具备荷载转换装置和拉筋盘结构，其所谓“筋条”的 功能定位、特性模糊不清，其锚筋和竖筋架之间无法传递荷载，锚筋所受拉拔力无法转移给 竖筋架去承担，计算锚杆索的抗拔力时其仍旧无法跳出摩阻力的藩篱，换言之该“变径钢筋 笼”是无法实现端承型扩大头的。而本发明伞状扩体装置提供产生的伞状扩大头，则是真正 的端承型扩大头，可以完全不计算摩阻力，只计算端承力(岩土体反力)。本发明中的长杆、 短杆、构造构件或锚筋均属于三铰静定结构中永久受力的构件，箍筋、定位件及绳卡或第一 膜袋与固定装置均属于钢筋混凝土结构中功能明确的永久受力构件，而辐条、套环等部件则 是专门用于临时锁定伞状扩体装置的收拢状态，与伞状扩体装置复张后的永久承载无关。

对本发明中第二种三铰静定结构，即当未配置构造构件，每个限位装置分作前限位装置 和后限位装置分开设置在有粘结锚筋上时，前、后限位装置均可以采用与锚筋配套的半刚性 材料螺纹套筒或挤压套，比如尼龙、硬质橡胶、普通铝材等，套设或挤压安装在锚筋上；优 选地，后限位装置采用复合材，即采用刚性材料套设或挤压安装在锚筋上，并在刚性材料与 穿筋盘之间以柔性-半刚性材料(比如橡塑环件)进行隔离，隔离材料的厚度应等于伞状扩大 头段锚筋在承受设计拉拔荷载极限值下的伸长值，使锚筋能将外部荷载全部传递给锚筋前端 的荷载转换装置，避免后限位装置和穿筋盘拦截外部拉拔荷载，使得设计为有粘结锚筋的伞 状扩大头锚杆能够尽量发挥出伞状钢筋混凝土结构以及变基座三铰静定结构的承载力。

对未配置构造构件的反向折叠伞状折叠杆组，固定件Ⅲ和后止退装置的钢构作用同后限 位装置，但限位方向相反。本发明伞状折叠杆组的反向折叠方式具有长杆、短杆、后铰接杆 互相挤占空间不易协调的缺点，但可以采取将长杆或短杆或前铰接杆或后铰接杆实施为双杆、 将前铰接杆与后铰接杆错开轴位布设，将穿筋盘受长杆冲突处开缺处理、将铰接销轴分段、 将后铰接杆反装或侧装等措施解决；由于同样是三铰静定结构，在保证止退装置强度的情况 下，反向折叠的伞状扩体装置其承载性能同样良好。

进一步的，在拉筋盘的前侧设置有导向帽。导向帽可以固定在先导板或拉筋盘或构造构 件或锚筋或固定件或限位装置等构件上，以丝扣或卡扣或螺钉、焊接等方式连接，导向帽也 可活动套设在先导板或拉筋盘上，或在导向帽尾部增加采取防脱落措施(设置防脱靴或防脱 挡块等)；或将先导板或前反向限位装置或前碇板等构件与导向帽合并设置(导向帽制作为实 心构件)，从而免装先导板或前反向限位装置或前碇板等构件，如图27、图30、图58所示。 对后植式伞状扩大头锚杆索，导向帽的前端是尖端、封闭状；对自携式伞状扩大头锚杆索， 导向帽的前端是开口状，以提供旋喷钻杆小径段活动通过。导向帽可以是锥形，也可以是前 锥后筒的筒仓形，可以采用铸铁、铸钢、钢板、硬质塑胶等制作。导向帽与其他构件的固定 连接，包括焊接、螺纹连接、螺栓连接、卡扣连接等各种连接方式。

进一步的，还包括若干根注浆管，或若干根注浆管和套设在伞状扩体装置外面的第二膜 袋，注浆管可以是灌浆管或旋喷注浆管，注浆管位于伞状扩体装置内或分别位于伞状扩体装 置内、外或从后向前贯穿伞状扩体装置，或灌浆管与构造构件或锚筋合体设置；第二膜袋的 后端与穿筋盘或后托板连接，前端与拉筋盘或先导板连接。注浆管既可以单独设置，也可以 和构造构件合体设置(当构造构件采用管材制作时)，还可以和锚筋合体设置(当锚筋采用管 材制作时)。注浆管贯穿伞状扩体装置的情况是指旋喷注浆管，而使用膜袋的同时只能采用灌 浆方式而无法采用旋喷注浆；当灌浆管单独设置时，其前端通常穿过穿筋盘并连接在拉筋盘 或穿筋盘上，或穿过拉筋盘并连接在先导板或拉筋盘上，并在拉筋盘与穿筋盘之间、先导板 与拉筋盘之间等处设置浆液出口，出浆口在某处单独设置或同时在多处设置视工程需要而定； 除了在伞状扩体装置内布设有灌浆管外，在伞状扩体装置外面布设灌浆管主要是用于使用了 膜袋灌浆且膜袋外的岩土体并未经过旋喷注浆加固的情况，但伞状扩体装置内、外灌浆是否 分别进行，以及是否使用灌浆管退行法灌浆等等具体灌浆工艺应视具体情况确定；当本发明 应用于中等直径或大直径的钢筋混凝土锚桩时，灌浆管相应采用砼管。第二膜袋的后端与穿 筋盘或后托板连接，前端与拉筋盘或先导板连接。第二膜袋的作用是将灌浆管输送的水泥等 固结材料限制在伞状扩体装置内凝固而不发生外溢，同时将膜袋外的环境介质隔离开使之不 能干扰膜袋内的浆液凝固。

进一步的，还包括前膜袋，前膜袋用于在荷载转换装置的防护；当旋喷钻杆贯穿伞状扩 体装置、承担超前旋喷工作时，还包括内膜袋；前膜袋的前端无开口或开口被导向帽或先导 板或前碇板封闭，后端与拉筋盘、先导板、第二膜袋的前端、第一膜袋的前端之一连接，前 膜袋可以是图4、图6所示的位于旋喷钻杆的外侧、荷载转换装置的内侧，也可以是图1、图3、图23所示的位于拉筋盘或先导板前侧，将荷载转换装置和锚筋前端整体笼罩在内；所述 内膜袋的前端与拉筋盘连接，后端与穿筋盘连接，并位于旋喷钻杆的外侧、所有锚筋和伞状 折叠杆组以及构造构件的内侧，如图4、图6所示。前膜袋的作用是在灌浆时将荷载转换装 置前侧需要灌注固结材料的空间与外部环境介质进行隔离，使后者不能干扰前者的浆液凝固， 以及对荷载转换装置及锚筋前端进行长期防护；内膜袋则是在伞状扩体装置被旋喷钻杆贯穿， 伞状扩体装置因内部空洞而暴露于外部环境的情况下，从内侧将伞状折叠杆组与外部环境隔 离开，使后者不能干扰前者的浆液凝固，以及对锚筋、折叠杆组、构造构件、限位装置等进 行长期防护。当不需要安装导向帽，或在不妨碍导向帽与拉筋盘或先导板连接的情况下，前 膜袋也可以和第二膜袋合并设置为一个膜袋，并将导向帽活动套设在膜袋前端的外面，见图 39、图40所示；或在导向帽尾部加装防脱装置，见图39所示。

本申请中各膜袋材料可根据实际需要，广泛从各种化学纤维织物、塑料膜、牛皮纸、无 纺布、棉布、毛织物、帆布、高聚物纤维布、土工布、复合土工膜、玻璃纤维布、碳纤维布、 钢丝网或金属纤维网、纤维增强复合材料等等柔性材料中选取。

当锚筋为下倾状态的钢绞线时，还设置有扩孔段对中支架；当所述伞状折叠杆组为正向 折叠时，所述扩孔段对中支架或为并联且反向组装的正向折叠支架折叠杆组，或为串联的支 架折叠杆组(正向或反向折叠)；当所述伞状折叠杆组为反向折叠时，所述扩孔段对中支架或 为并联且反向组装的反向折叠支架折叠杆组，或为串联的支架折叠杆组(正向或反向折叠)； 所述支架折叠杆组包括至少三根互呈夹角的支架折叠杆。所述并联是指所述支架折叠杆组与 伞状折叠杆组共用拉筋盘和穿筋盘；所述并联且反向组装是指将伞状折叠杆组的拉筋盘作为 扩孔段对中支架的穿筋盘，将伞状折叠杆组的穿筋盘作为扩孔段对中支架的拉筋盘；所述串 联是指支架折叠杆组位于伞状折叠杆组的前方，与伞状折叠杆组或共用拉筋盘和构造构件， 或共用构造构件而不共用拉筋盘(即另外单独安设一套支架折叠杆组)，或构造构件、拉筋盘 均不共用(即另外再安设单独的构造构件并与原伞状扩体装置的部件相串联)。支架折叠杆可 与伞状折叠杆组的折叠杆同根数、同规格，也可不同根数、不同规格，支架折叠杆也包括通 过中铰链相互铰接的支架长杆和支架短杆，支架长杆、支架短杆均与扩孔段对中支架的拉筋 盘或穿筋盘铰接。扩孔段对中支架可与所述伞状折叠杆组共用同一套预收缩及解锁结构，或 串联使用，也可另外单独安设预收缩及解锁结构。扩孔段对中支架配置有箍筋且与支架折叠 杆固定连接。串联的支架折叠杆组既可正向折叠，也可反向折叠。

现有的各类下倾状的伞状扩大头锚索、以及市场上的大部分扩大头锚索，由于未能在扩 孔段采取对中措施，导致扩体装置前端因重力作用下坠，如图39-b所示，造成三方面危害： 第一，锚索在扩孔段外口部位发生弯曲，导致每根钢绞线在预应力张拉和开挖承载阶段的受 力、变形不均，带来支护安全上的隐患；第二，膜袋灌浆措施是无法将扩体装置前端进行对 中的，扩体装置本身也因未能对中而发生受力不均，带来扩大头承载性能的折减和安全系数 的折减；第三，当需要对钢绞线进行回收时，扩孔段外口部位的弯曲进一步加大了钢绞线的 回收难度。本发明采取加装扩孔段对中支架的措施，例如图7、图39-a、图67、图68、图69、 图70所示，针对性地解决了扩体装置前端的下坠问题，图7、图39-a、图69是直接利用原 伞状折叠杆组的折叠杆反向组装作为对中支架。当然，当伞状扩体装置中长杆、短杆的长度 接近或相等时，也可不安装专门的扩孔段对中支架，而由伞状扩体装置兼职发挥对中作用。

进一步的，当伞状折叠杆组采用正向折叠方式收拢时，设置有防内陷装置，内陷是指当 伞状折叠杆组收缩时中铰链越位至前铰接杆与后铰接杆的连线内侧。正向折叠需要设置防内 陷装置，以避免复张时发生障碍，防内陷装置既可以是在中铰链处设置转角限制，例如附着 在中铰链销轴或长杆或短杆上的挡板，也可以是附着在锚筋或构造构件或折叠杆上的隔离环、 垫圈、垫块或变径措施等；当然，在钻孔直径允许且确认在植入过程中伞状扩体装置不会因 为钻孔缩径而被动收缩的前提下，也可以在进行预收缩状态锁定时，通过设置固定件的位置 或调整复位弹簧的位置、长度、刚度等措施，特使伞状扩体装置呈略微扩张状态，从而免装 防内陷装置；还可使用弹性垫块，即使中铰链部位被严重挤压导致内陷后也能自行矫正复位。

预收式全工况伞状扩体装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤A、伞状扩体装置的预收缩：在伞状扩体装置组装完成后、植入钻孔之前，通过外 部力量，使锚筋、荷载转换装置和拉筋盘相对穿筋盘向前方滑移，使中铰链靠近拉筋盘、穿 筋盘的中轴线，从而实现伞状折叠杆组的预收缩；步骤B、伞状扩体装置的预收缩状态锁定： 当伞状折叠杆组进行预收缩至拉筋盘的轴向投影范围之内时，对伞状折叠杆组的收缩状态进 行锁定；步骤C：伞状扩体装置的推进：是指伞状扩体装置在已完成预收缩程序条件下，由 推进机构施加推力进入钻孔内，直至进入预设的扩孔段内；步骤D：伞状扩体装置的复张： 是指待伞状折叠杆组植入扩孔段之后，解开锁定状态，在复位弹簧的复位弹力作用下，使拉 筋盘相对穿筋盘向后方滑移，使中铰链远离拉筋盘、穿筋盘的中轴线，从而将伞状折叠杆组 复张打开；其中解开锁定状态的方法为解除距离锁定或角度锁定。本方法中复位弹簧是张开 复位弹簧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、拉紧复位弹簧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中的一种或多种。

伞状扩体装置的预收缩方法为后装法或先装法：

后装法：预先对复位弹簧进行压缩或张拉，然后再完成伞桩扩体装置的组装，复位弹簧 变形在前，且是在外部力量作用下产生主动变形，而非在拉筋盘、穿筋盘的带动下产生被动 变形，即预先通过外力使复位弹簧产生设定量的压缩或张拉变形，并对复位弹簧采取临时定 型措施，然后进行伞状扩体装置的组装，组装完成后，确定伞状折叠杆组预收缩到位，进行 预收缩状态锁定，然后解除各复位弹簧的临时定型措施，该法伞桩扩体装置在收缩时不需要 克服复位弹簧的阻力；其中将复位弹簧进行预压缩或预张拉一般采用液压机械或杠杆类加力 装置；张开复位弹簧的临时定型一般采用钢筋、钢丝、纤维绳等约束措施，待到伞状折叠杆 组预收缩到位并锁定后，将钢筋、钢丝、纤维绳等约束剪断即可；拉紧复位弹簧的临时定型 需要采用支撑措施，待到伞状折叠杆组预收缩到位并锁定后，将支撑措施移除即可；

先装法：先完成伞状扩体装置的组装，然后再进行伞状折叠杆组的预收缩，复位弹簧变 形在后，且是在拉筋盘、穿筋盘的带动下产生被动变形，该法伞桩扩体装置在收缩时必须克 服复位弹簧的阻力；即：对于螺杆式锚筋或螺杆式构造构件对应的螺帽式限位装置、反向限 位装置，利用螺帽式限位装置、反向限位装置或工具抱箍/工具螺帽在构造构件或锚筋上的螺 旋升降移动，使得复位弹簧产生变形，从而将伞状折叠杆组预收缩到位；待到收缩状态被锁 定后，将螺帽式限位装置、反向限位装置移动恢复至伞状折叠杆组呈设计扩张状态时对应的 位置，或将工具抱箍/工具螺帽进行解体或移回不妨碍伞状折叠杆组扩张处即可；对于非螺杆 式锚筋、非螺杆式构造构件的情况，当伞状折叠杆组正向折叠时，可以采用工具螺杆或气缸 或液压千斤顶安设在拉筋盘、穿筋盘之间，将拉筋盘、穿筋盘相互顶开从而收缩伞状折叠杆 组进而锁定等方法，整体式限位装置也可以设计成螺纹伸缩式或气液压伸缩式兼作为工具螺 杆或气液缸使用；当伞状折叠杆组反向折叠时，可以采用以工具或钻杆向前顶住穿筋盘的同 时，以锚筋或以工具螺栓将拉筋盘向后拉动从而收缩伞状折叠杆组进而锁定等方法；先装法 对于自携式伞状扩体装置，还可以采用将组装好的伞状扩体装置安装到旋喷钻杆上，以旋喷 钻杆顶推伞状扩体装置钻入土层孔或模具孔，通过顶推力和位置限制迫使先导板或导向帽、 拉筋盘、穿筋盘、后托板产生相对运动，从而使复位弹簧产生变形、伞状折叠杆组产生收缩， 当确定伞状折叠杆组预收缩到位，进行预收缩状态锁定，然后退出土层孔或模具孔；当伞状 扩体装置正向折叠时，采用该法进行预收缩可以顶推拉筋盘或后托板部位；当伞状扩体装置 反向折叠时，采用该法进行预收缩则可以顶推穿筋盘(如图44所示)或先导板或导向帽部位， 将止退装置安装工作后置；

伞状扩体装置的预收缩状态锁定方法为：

在每一层箍筋与每根折叠杆固定连接的前提下进行锁定，锁定方式为距离锁定或角度锁 定；

其中距离锁定包括纵距锁定、横距锁定；纵距锁定的方法为以下任意一种：对先导板与 拉筋盘之间的距离进行锁定、对拉筋盘与穿筋盘之间的距离进行锁定、对穿筋盘与后托板之 间的距离进行锁定；横距锁定的方法为以下任意一种：对各中铰链之间的距离进行锁定、对 中铰链至拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离进行锁定、对各长杆之间的距离进行锁定、对各短杆 之间的距离进行锁定、对长杆或短杆至拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离进行锁定；

角度锁定的方法为以下任意一种：对长杆和短杆之间的夹角进行锁定、对长杆与拉筋盘 的夹角进行锁定、对短杆与穿筋盘的夹角进行锁定；

伞状扩体装置的推进方法为直接顶推法或间接顶推法：

直接顶推法：推进机构向前顶推伞状扩体装置中的任何非导向帽或先导板或前碇板的刚 性或半刚性构件的后端面，即：直接推进伞状扩体装置；当设置有导向帽时，利用导向帽或 先导板或前碇板与伞状扩体装置中其他构件的连接，以伞状扩体装置顶推或带动导向帽前进 (简而言之：后推前)；例如图3、图6、图12、图23、图30、图56、图60、图62所示。

间接顶推法：推进机构向前顶推导向帽的后端或其槽洞底面或先导板或前碇板或荷载转 换装置，且利用导向帽或先导板或前碇板或荷载转换装置与伞状扩体装置中其他构件的连接， 以导向帽或先导板或前碇板或荷载转换装置拖动伞状扩体装置前进，即：间接推进伞状扩体 装置(简而言之：前拉后)；例如图10、图19、图32、图58、图59、图61所示；当图9中 的伞状扩体装置如以锚筋为推进机构则为间接法，如以解锁杆为推进机构则为直接法。

推进机构可以是锚筋(例如图10、图21、图23、图55、图56所示)、刚性注浆管(例 如图8、图27、图58所示)、回收杆(例如图16所示)、解锁杆(例如图9所示)等，有一 部分后植式工况采用锚筋顶推。

当利用锚筋顶推时，对有粘结锚筋，既可利用锚筋或荷载转换装置自身与伞状扩体装置 各部件的固定连接进行直接顶推(例如图62所示)或变异方式直接顶推(例如图12、图56 所示)，也可实施间接法(例如图55所示)顶推或变异方式间接顶推(例如图61所示)，即 以锚筋或荷载转换装置顶推导向帽或先导板或前碇板从而拖动伞状扩体装置一同植入；对无 粘结锚筋，包括无粘结的钢绞线、钢筋等，因不允许破坏锚筋外套(PE管等)而无法安装顶 推件，则可以采用间接法锚筋顶推方式，包括使用以荷载转换装置拖拉伞状扩体装置的间接 法(例如图61、图64所示)，也可采用其他的直接法非锚筋顶推方式(例如图8、图16所示)。

当以锚筋/刚性注浆管作为推进机构且为直接顶推时还可以使用顶推件，顶推件固定在锚 筋/刚性注浆管上，顶推件无法通过锚筋/刚性注浆管所穿过的被顶推部件孔洞，在不影响复位 弹簧回弹的前提下，顶推件可以安设在锚筋/刚性注浆管上的任何位置、顶推伞状扩体装置中 任何一个部件；

由于间接顶推法会使得荷载转换装置相对拉筋盘产生向前移位，故伞状扩体装置复张之 后、注浆结束之前还应当在钻孔外向后牵拉锚筋，以使荷载转换装置安装到位。

伞状扩体装置的复张方法为：解除距离锁定或角度锁定，在复位弹簧的复位弹力作用下 使伞状折叠杆组复张打开，并随即受到限位装置或前反向限位装置、后反向限位装置的限制。

进一步的，距离锁定或角度锁定的方法包括螺栓法、销闩法、旋喷离断法、电磁控制法、 结绳法、拴系法、热熔法、气囊或液囊法、注浆管锁定法、外罩法、顶杆法、卷绳法、气动 或液动销法、抱箍锁定法，可任意选用。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明中伞状扩体装置成倍地提高了锚杆索扩大头自身的抗压承载力以及传递并扩散 荷载的能力；现有的各类无筋扩大头或“钢筋笼”扩大头锚杆索的抗拔力一直需要依靠摩阻 力因素的参与，本发明伞状扩体装置不仅使得扩大头锚杆索可以完全抛开摩阻力的因素，只 依靠伞状扩大头底部岩土体提供的端承力即可获得成倍提高的抗拔力，设计计算时也不再需 要考虑摩阻力因素，而且其相应的使用方法使得所有工况下的伞状扩体装置均能实现植入前 预收拢、非扶壁状态下植入、抵达预定深度后恢复扩张。

2、本发明避免了现有技术“变径式钢筋笼”抽筋式变径导致的工程安全缺陷，保障了伞 状扩大头技术的高承载性能、高度的安全性；本发明不仅适用于常规小直径的锚杆或锚索， 也同样适用于中等或大直径的锚桩，比如竖向、倾斜或近水平方向设置的长螺旋钻孔桩或螺 杆式钻孔桩，旋挖桩，挖孔桩，潜孔冲击钻孔桩，冲孔或回旋钻孔桩、多节盘砼桩等等扩底 桩或扩体桩；本发明既适用于灌浆或旋喷注浆工艺，又适用于混凝土灌注工艺。

3、本发明通过加装对中支架即并联或串联的支架折叠杆组，实现了扩大头孔段的结构对 中，解决了之前没有解决的扩大头锚索结构坠头问题，改变了以往在预应力施工阶段以及在 后续的锚索运营阶段各锚索受力不均的状况，提升了扩大头锚索工程的安全度，同时也降低 了锚索回收的难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明在后植式工况下尚未收缩状态结构主视图；

图2为图1中A-A截面处俯视图；

图3为本发明在后植进入钻孔过程中处于预收缩状态结构主视图；

图4为本发明在自携式工况下尚未收缩状态结构主视图；

图5为图4中B-B截面处俯视图；

图6为本发明在自携进入钻孔过程中处于预收缩状态结构主视图；

图7为本发明在后植式工况下采用螺栓法一，以及包含反向组装支架折叠杆组示意图；

图8为本发明在后植式工况下采用螺栓法二实施示意图；

图9为本发明在后植式工况下采用螺栓法三实施示意图；

图10为本发明在后植式工况下采用销闩法一实施示意图；

图11为图10中C-C截面处俯视图；

图12为本发明在后植式工况下采用销闩法二实施示意图；

图13为图12中D-D截面处俯视图；

图14为本发明在自携式工况下采用旋喷离断法一实施示意图；

图15为本发明在自携式工况下采用旋喷离断法二实施示意图；

图16为本发明在后植式工况下采用电磁控制法实施示意图；

图17为本发明在自携式工况下采用纵向结绳法实施示意图；

图18为本发明在自携式工况下采用横向结绳法实施，处于尚未收缩状态示意图；

图19为本发明在自携式工况下采用横向结绳法实施，处于预收缩状态扩孔钻进过程中示 意图；

图20为本发明在E-E截面处俯视图；

图21为本发明正向折叠时在后植式工况下无后托板伞状扩体装置示例，采用纵向拴系法 实施，尚未收缩时状态以及复张后状态示意图；

图22为本发明正向折叠时在后植式工况下有后托板伞状扩体装置示例，采用纵向拴系法 施工流程示意图；

图23为本发明在后植式工况下采用横向拴系法实施示意图；

图24为图23中F-F截面处俯视图；

图25为本发明在自携式工况下采用注浆管锁定法一实施示意图；

图26为图25中G-G截面处俯视图；

图27为本发明在后植式工况下采用注浆管锁定法二实施示意图；

图28为图27中H-H截面处俯视图；

图29为本发明在后植式工况下反向折叠状态结构主视图；

图30为本发明在后植式工况下采用注浆管锁定法三实施示意图；

图31为本发明反向折叠时采用注浆管锁定法三实施，复张后状态示意图；

图32为本发明反向折叠时在后植式工况下采用热熔控制法实施示意图；

图33为本发明反向折叠时束缚绳熔断、伞状扩体装置复张后状态示意图；

图34为本发明伞状折叠杆组受压时稳定状态展开示意图；

图35为现有技术某“变径钢筋笼”受压时竖筋弯曲变形状态展开示意图；

图36-a为本发明有构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构力学模型；

图36-b为本发明有构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构的初始状态受力示意图；

图36-c为本发明有构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构的继发状态受力示意图；

图36-d为本发明有构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构的结果状态受力示意图；

图37-a为本发明无构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构力学模型；

图37-b为本发明无构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构的初始状态受力示意图；

图37-c为本发明无构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构的继发状态受力示意图；

图37-d为本发明无构造构件的伞状折叠杆组形成的三铰静定结构的结果状态受力示意图；

图38-a为现有技术中四铰非静定结构力学模型；

图38-b为现有技术中四铰非静定结构的初始状态受力示意图；

图38-c为现有技术中四铰非静定结构的继发状态受力示意图；

图38-d为现有技术中四铰非静定结构的结果状态受力示意图；

图39-a为本发明下倾扩大头锚索应用并联、反向组装支架折叠杆组作对中支架效果图；

图39-b为现有技术中下倾扩大头锚索无有效对中措施导致坠头情形图；

图40为本发明导向帽、卡扣、膜袋与先导板或拉筋盘连接示例；

图41为本发明斜向编织网络状箍筋；

图42为本发明反向折叠时在后植式工况下采用气囊或液囊法实施示意图；

图43为本发明当气囊或液囊卸压后复张状态示意图；

图44为本发明反向折叠时在自携式工况下采用旋喷离断法三实施示意图；

图45为本发明反向折叠时在自携式工况下采用注浆管锁定法四实施示意图；

图46为本发明在后植式工况下采用外罩法实施示意图；

图47为本发明异型铰接装置示例图；

图48为本发明正向折叠的折叠杆、铰接杆示例图；

图49为本发明反向折叠的折叠杆、铰接杆、穿筋盘示例图；

图50为本发明正向折叠时拉紧复位弹簧布设方法示例；

图51为本发明正向折叠时张开复位弹簧布设方法示例；

图52为本发明反向折叠时拉紧复位弹簧、张开复位弹簧布设方法示例一；

图53为本发明反向折叠时拉紧复位弹簧、张开复位弹簧布设方法示例二；

图54为本发明反向折叠时在后植式工况下采用顶杆法实施示意图；

图55为本发明反向折叠时在后植式工况下采用销闩法三实施示意图。

图56为本发明以箍筋替代前反向限位装置，筒状构造构件套设在锚筋外，穿筋盘沿筒状 构造构件滑移的示意图；

图57为本发明限位装置与构造构件合并设置示例；

图58为本发明前反向限位装置、导向帽合并设置，以间接顶推法推进伞状扩体装置示例；

图59为本发明反向折叠时在后植式工况下采用筒状构造构件套设在锚筋外、通过导向帽 以间接顶推法推进伞状扩体装置示例。

图60所示为本发明反向折叠时在后植式工况下锚筋与注浆管合体设置时实施的横向拴 系法示意图；

图61为本发明通过荷载转换装置与筒状构造构件固定连接、以间接顶推法推进伞状扩体 装置示例；

图62为本发明反向折叠时在后植式工况下采用筒状构造构件套设在锚筋外、以直接顶推 法推进伞状扩体装置示例。

图63为本发明正向折叠时在后植式工况下采用销闩法三实施示意图。

图64为本发明正向折叠时在后植式工况下采用卷绳法实施示意图。

图65为图64中J-J截面处俯视图；

图66为本发明未设置后托板或后碇板时构造构件向后穿过穿筋盘作穿筋盘滑轨示例；

图67为本发明加装扩孔段对中支架的实施示例；

图68为本发明加装扩孔段对中支架的实施示例；

图69为本发明加装扩孔段对中支架的实施示例；

图70为本发明加装扩孔段对中支架的实施示例；

图71为本发明正向折叠时在后植式工况下采用气动或液动销法实施示意图；

图72为本发明正向折叠时在后植式工况下采用抱箍锁定法实施示意图；

图73为图72中可拆式抱箍合拢前、后俯视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-锚筋，2-荷载转换装置，3-拉筋盘，3-2-对中支架拉筋盘，4-穿筋盘，4-2-对中支架穿 筋盘，5-长杆，5-2-支架长杆，6-短杆，6-2-支架短杆，7-前铰接装置，8-后铰接装置，9-后托 板，10-先导板，11-张开复位弹簧Ⅰ，12-张开复位弹簧Ⅱ，13-拉紧复位弹簧Ⅰ，14-前限位装 置，15-后限位装置，16-顶推件，17-定位件，18-箍筋，19-注浆管，20-绳卡，21-构造构件， 22-导向帽，23-固定件Ⅰ，24-复合材后限位装置，25-整体式限位装置，26-挂环，27-出浆口， 28-耳环，29-连接套筒，30-预钻孔，31-预扩孔段，32-注浆固结体，33-挡土结构，34-钢垫板， 35-外锚具，36-固定件Ⅱ，37-管接头，38-PE管，39-中铰链，40-超高压射流，41-平面轴承， 42-旋喷钻杆小径段，43-旋喷钻杆大径段，44-束缚绳，45-绳结，46-释放通道，47-绳头组Ⅰ， 48-内碇，49-外碇，50-防护套管，51-绳头组Ⅱ，52-引导装置，53-锚筋通道，54-退闩绳，55- 拉拴，56-转轴，57-进闩绳，58-销闩柄，59-销闩，60-销闩轴套，61-绳头，62-定滑轮，63- 解锁杆，64-解锁通道，65-螺栓，66-螺帽，67-支架，68-台阶，69-管外丝，70-孔内丝，71- 第二膜袋，72-辐条，73-套环，74-浆液与排气通道，75-前膜袋，76-垫块，77-套绳，78-防水 电磁铁，79-衔铁，80-复位弹簧，81-回收杆，82-闩架Ⅰ，83-定位桩，84-辊轮，85-闩架Ⅱ， 86-壳腿，87-总成壳，88-防脱装置，89-卡扣，90-扩孔段对中支架，91-槽洞Ⅰ，92-槽洞Ⅱ， 93-高压管，94-囊袋，95-第一膜袋，96-拉紧复位弹簧Ⅱ，97-拉紧复位弹簧Ⅲ，98-张开复位 弹簧Ⅲ，99-前反向限位装置，100-后反向限位装置，101-前止退装置，102-后止退装置，103- 固定装置，104-固定件Ⅲ，105-高强低熔束缚绳，106-固定件Ⅳ，107-电导线，108-电热装置， 109-张开复位弹簧Ⅳ，109-4-弹簧片，109-5-扭簧，110-拉紧复位弹簧Ⅳ，111-弹簧座，112- 临时固定装置，113-夹具螺杆，114-阀门，115-外罩，116-前方变径台阶，117-后方变径台阶， 118-拉杆，119-拴系件，120-缓冲装置，121-顶杆，122-前碇板，123-后碇板，124-拦阻装置， 125-辘轳，126-顶杆座，127-插销，128-拔销绳，129-支座，130-外筒，131-单向齿轮，132- 轴承，133-内膜袋，134-密封装置，135-单向活塞缸，136-活塞杆，137-介质，138-抱箍，138-1- 抱箍左半弧，138-2-抱箍右半弧，139-楔形凹槽，140-楔形凸起，141-安装销孔，142-安装销。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明 作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本 发明的限定。

实施例1：

预收式全工况伞状扩体装置，若干根锚筋1插入所述预收式全工况伞状扩体装置，所述 预收式全工况伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套 设在锚筋1上的荷载转换装置2、拉筋盘3、穿筋盘4，伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠； 每一根所述锚筋1的前端均从后向前活动贯穿穿筋盘4、拉筋盘3；所述荷载转换装置2固定 在锚筋1的前端，荷载转换装置2与拉筋盘3接触且无法穿过拉筋盘3；荷载转换装置2用 于将锚筋1所承受的拉力转换为对拉筋盘3和整个伞状扩体装置的压力；每一根折叠杆均包 括长杆5、短杆6，长杆5的后端和短杆6的前端通过中铰链39铰接，长杆5的前端通过前 铰接装置7与拉筋盘3铰接，短杆6的后端通过后铰接装置8与穿筋盘4铰接；当所述锚筋 1有多根时，各锚筋1及折叠杆均环绕拉筋盘3、穿筋盘4的中轴线分布；当锚筋1只有一根时，锚筋1位于拉筋盘3、穿筋盘4的中轴线上；所述折叠杆通过箍筋18或第一膜袋95实 现周向拉结：当通过箍筋18周向拉结时，每根折叠杆均与每一层箍筋18固定连接；当通过 第一膜袋95周向拉结时，第一膜袋95与每根折叠杆固定连接，第一膜袋95套设在伞状折叠 杆组外面，第一膜袋95的后端与穿筋盘4连接，前端与拉筋盘3连接。拉筋盘3能够以构造 构件21作为滑轨沿前后方向进行移动，且/或穿筋盘4能够以锚筋1和/或构造构件21作为滑 轨沿前后方向进行移动；

其中所述构造构件21的结构为：在拉筋盘3和穿筋盘4上穿设有若干构造构件21，构 造构件21的前端固定在拉筋盘3上或活动穿过拉筋盘3并向前延伸，构造构件21的后端固 定在穿筋盘4上或活动穿过穿筋盘4并向后延伸；所述构造构件21的连接结构为：若干构造 构件21均环绕拉筋盘3、穿筋盘4的中轴线分布；或构造构件套设在锚筋外面，或构造构件 21位于拉筋盘3、穿筋盘4的中轴线上并被若干根锚筋1和若干根折叠杆环绕。

在拉筋盘3前侧、拉筋盘3与穿筋盘4之间、穿筋盘4后侧中的一处或多处设置有复位 弹簧，当伞状折叠杆组的收拢状态被解除锁定时，在复位弹簧的回弹力作用下，中铰链39远 离拉筋盘3与穿筋盘4的中轴线，伞状折叠杆组恢复扩张状态；当构造构件21活动穿过拉筋 盘3并向前延伸时，在拉筋盘3与穿筋盘4之间和/或拉筋盘3前侧设置有复位弹簧：当在拉 筋盘3的前侧设置复位弹簧时，还包括先导板10：所述先导板10固定连接在复位弹簧前侧 的构造构件21上，或先导板10与位于拉筋盘3前侧的导向帽22合并设置；当构造构件21 活动穿过穿筋盘4并向后延伸时，在拉筋盘3与穿筋盘4之间和/或穿筋盘4后侧设置有复位 弹簧；当在穿筋盘4的后侧设置复位弹簧时，还包括后托板9：所述后托板9固定连接在复位弹簧后侧的构造构件21或锚筋1上；当仅以锚筋1作为穿筋盘4前后移动的滑轨，且在穿筋盘4的后侧设置有复位弹簧时，在复位弹簧后侧的锚筋1上固定连接有后托板9；当构造构件21活动穿过拉筋盘3并向前延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在拉筋盘3前方进行锁定但并未在拉筋盘3前方设置复位弹簧时，设置前碇板122；所述前碇板122固定在构造构件21的前端，或前碇板122与位于拉筋盘3前侧的导向帽22合并设置；当构造构件21活动 穿过穿筋盘4并向后延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘4后方进行锁定但并未在穿筋盘4后方设置复位弹簧时，设置后碇板123；所述后碇板123固定在构造构件21的后端或穿筋盘4后侧的锚筋1上；当仅以锚筋1作为穿筋盘4前后移动的滑轨，伞状折叠杆组的 收拢状态需要在穿筋盘4后方进行锁定但并未在穿筋盘4后方设置复位弹簧时，设置后碇板123，所述后碇板123固定在穿筋盘4后侧的锚筋1上；当构造构件21活动穿过拉筋盘3并 向前延伸，但在拉筋盘3前方既未设置复位弹簧和先导板10，也未设置前碇板122时，延伸 段作为拉筋盘3前后移动的滑轨；当构造构件21活动穿过穿筋盘4并向后延伸，但在穿筋盘 4后方既未设置复位弹簧和后托板9，也未设置后碇板123时，延伸段作为穿筋盘4前后移动的滑轨；

当伞状折叠杆组正向折叠时：设置若干个限位装置，所述限位装置位于拉筋盘3后侧和/ 或穿筋盘4前侧；所述限位装置包括前限位装置14、后限位装置15、整体式限位装置25中 的一种或多种；所述限位装置用于调整拉筋盘3与穿筋盘4之间的间距，并配合复位弹簧， 在水泥浆凝固之前对恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；所述限位装置无法穿 过拉筋盘3、穿筋盘4；

当伞状折叠杆组反向折叠时：还包括若干个限位止退组合装置，所述限位止退组合装置 位于拉筋盘3前侧和/或穿筋盘4后侧；所述限位止退组合装置包括前止退装置101、前反向 限位装置99、后止退装置102、后反向限位装置100；所述前反向限位装置99、后反向限位 装置100用于调整拉筋盘3与穿筋盘4之间的间距，并配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对 恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；当拉筋盘3向前移动时，能单向通过前止 退装置101，但被前反向限位装置99阻挡；当穿筋盘4向后移动时，能单向通过后止退装置 102，但被后反向限位装置100阻挡；或将限位装置与构造构件21合并设置；或将前反向限 位装置99和/或后反向限位装置100与构造构件21合并设置；或将前反向限位装置99与导 向帽22合并设置；或将箍筋18或第一膜袋95替代限位装置使用；或将箍筋18或第一膜袋 95替代前反向限位装置99和/或后反向限位装置100使用；

当伞状折叠杆组正向折叠并以构造构件21为滑轨，且仅允许拉筋盘3前后滑动时，则仅 在拉筋盘3后侧安设前限位装置14，且构造构件21的后端与穿筋盘4固定；或仅安设整体 式限位装置25，且将其后端与穿筋盘4固定；当仅允许穿筋盘4前后滑动时，则仅在穿筋盘 4前侧安设后限位装置15，且构造构件21的前端与拉筋盘3固定；或仅安设整体式限位装置 25，且将其前端与拉筋盘3固定；当允许拉筋盘3与穿筋盘4均前后滑动时，则同时安设前限位装置14、后限位装置15，或仅安设整体式限位装置25。当伞状折叠杆组反向折叠并以构造构件21为滑轨，且仅允许拉筋盘3前后滑动时，则仅在拉筋盘3前侧安装前反向限位装置99，或前反向限位装置99与荷载转换装置2合并设置，且构造构件21的后端与穿筋盘4 固定；当仅允许穿筋盘4前后滑动时，则仅在穿筋盘后侧安装后反向限位装置100，且构造 构件21的前端与拉筋盘3固定；当允许拉筋盘3与穿筋盘4均前后滑动时，则同时安装前反 向限位装置99、后反向限位装置100；当仅以锚筋1作为穿筋盘4前后移动的滑轨时，锚筋 1的前端与拉筋盘3固定，并在穿筋盘4前侧的锚筋1上安装后限位装置15；或在穿筋盘4 后侧的锚筋1上安装后反向限位装置100。

还包括若干根注浆管19和/或套设在伞状扩体装置外面的第二膜袋71，所述注浆管19位 于伞状扩体装置内或分别位于伞状扩体装置内、外或从后向前贯穿伞状扩体装置，或注浆管 19与构造构件21或锚筋1合体设置；第二膜袋71的后端与穿筋盘4或后托板9连接，前端 与拉筋盘3或先导板10连接。还包括前膜袋75，所述前膜袋75用于荷载转换装置2的防护； 前膜袋75的前端无开口或开口被导向帽22、先导板10、前碇板122中的任意一个封闭，后 端与拉筋盘3、先导板10、第二膜袋71的前端、第一膜袋95的前端之一连接。当锚筋1为 下倾状态的钢绞线时，还设置有扩孔段对中支架90与伞状扩体装置串联或并联，所述扩孔段 对中支架90包括至少三根互呈夹角的支架折叠杆，所述支架折叠杆也包括相互铰接的短杆、 长杆。

本实施例的附图中：图50中，13-1、13-2、13-3，13-4分别为第一拉簧、第二拉簧、第三拉簧、第四拉簧，110-1、110-2分别为第五拉簧、第六拉簧，11、12分别为第一压簧、第 二压簧。图51中，109-1、109-2、109-3分别为第三压簧、第四压簧、第五压簧，109-4为第 一弹簧钢片，109-5为第一扭簧。图52中，97-1、97-2分别为第七拉簧、第八拉簧，98-1、 98-5、98-6分别为第六压簧、第七压簧、第八压簧，98-2为第二弹簧钢片，98-4为第二扭簧。 图53中，96为第九拉簧，110-1为第十拉簧，98-3为第九压簧，109-1为第十压簧，109-4 为第三弹簧钢片。其中，11、12、98系列、109系列均代表张开复位弹簧，13系列、96、97 系列、110系列均代表拉紧复位弹簧。

本装置的使用方法包括以下步骤：

步骤A、伞状扩体装置的预收缩：在伞状扩体装置组装完成后、植入钻孔之前，通过外 部力量，使锚筋1、荷载转换装置2和拉筋盘3相对穿筋盘4向前方滑移，使中铰链39靠近拉筋盘3、穿筋盘4的中轴线，从而实现伞状折叠杆组的预收缩；步骤B、伞状扩体装置的 预收缩状态锁定：当伞状折叠杆组进行预收缩至拉筋盘3的轴向投影范围之内时，对伞状折叠杆组的收缩状态进行锁定；步骤C：伞状扩体装置的推进：是指伞状扩体装置在已完成预收缩程序条件下，由推进机构施加推力进入钻孔内，直至进入预设的扩孔段内；步骤D：伞状扩体装置的复张：是指待伞状折叠杆组植入扩孔段之后，解开锁定状态，在复位弹簧的复位弹力作用下，使拉筋盘3相对穿筋盘4向后方滑移，使中铰链39远离拉筋盘3、穿筋盘4 的中轴线，从而将伞状折叠杆组复张打开；其中解开锁定状态的方法为解除距离锁定或角度锁定。

其中，伞状扩体装置的预收缩方法为后装法或先装法：后装法：预先对复位弹簧进行压 缩或张拉，然后再完成伞桩扩体装置的组装，复位弹簧变形在前，且是在外部力量作用下产 生主动变形，而非在拉筋盘、穿筋盘的带动下产生被动变形，该法伞桩扩体装置在收缩时不 需要克服复位弹簧的阻力；先装法：先完成伞状扩体装置的组装，然后再进行伞状折叠杆组 的预收缩，复位弹簧变形在后，且是在拉筋盘、穿筋盘的带动下产生被动变形，该法伞桩扩 体装置在收缩时必须克服复位弹簧的阻力；

伞状扩体装置的预收缩状态锁定方法为：在每一层箍筋与每根折叠杆固定连接的前提下 进行锁定，锁定方式为距离锁定或角度锁定；其中距离锁定包括纵距锁定、横距锁定；纵距 锁定的方法为以下任意一种：对先导板10与拉筋盘3之间的距离进行锁定、对拉筋盘3与穿 筋盘4之间的距离进行锁定、对穿筋盘4与后托板9之间的距离进行锁定；横距锁定的方法 为以下任意一种：对各中铰链39之间的距离进行锁定、对中铰链39至拉筋盘、穿筋盘中轴 线的距离进行锁定、对各长杆之间的距离进行锁定、对各短杆之间的距离进行锁定、对长杆 或短杆至拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离进行锁定；角度锁定的方法为以下任意一种：对长杆 5和短杆6之间的夹角进行锁定、对长杆5与拉筋盘3的夹角进行锁定、对短杆6与穿筋盘4 的夹角进行锁定；图1、图3为在后植式工况下本发明扩张、正向折叠收拢两种状态的结构 主视图，该工况是预先进行钻孔和扩孔，然后将本发明随同锚杆索一起植入钻孔，伞状折叠 杆组在植入过程中一直处于收拢状态，折叠杆与折叠杆之间的箍筋在此过程中一直处于松弛、 弯曲、拖曳状态，箍筋与折叠杆之间固定、无滑动，待到达扩孔段内后再行复张伞状折叠杆 组，复张的同时箍筋拉直、拉紧。在该工况下本发明在植入钻孔之前的状态如图1所示，在 植入钻孔过程中的状态如图3所示，图2为本发明在A-A截面处俯视图。

实施例2：

图4至图6所示为在自携式工况下本发明扩张、正向折叠收拢两种状态的结构(伞状扩 体结构与后植式工况下相同)，该工况通常并不进行预先的钻孔、扩孔，而是直接将本发明随 同旋喷钻具以及锚杆索一起植入钻孔，即一边旋喷钻孔、一边植入，在植入钻孔过程中伞状 折叠杆组一直处于收拢状态，折叠杆与折叠杆之间的箍筋在此过程中一直处于松弛、弯曲、 拖曳状态，箍筋与折叠杆之间固定、无滑动，到达扩孔段设计深度后一边旋喷扩孔、一边植 入扩孔段，待伞状折叠杆组到达扩孔段内后再行复张打开，复张的同时箍筋拉直、拉紧，并 可以反复进退扩孔。该预收式伞状扩体装置在植入钻孔之前的状态如图4所示，在植入钻孔 过程中的状态如图6所示，图5为本发明在B-B截面处俯视图。

本实施例中旋喷钻杆分为小径段与大径段，从小径段变径到大径段处有一个台阶，该台 阶用于顶推伞状扩体装置向前行进，该台阶可以顶推包括导向帽、先导板、拉筋盘、穿筋盘、 后托板、限位装置、锚筋在内的伞状扩体装置中的任何一个具有后端面的部件以达到目的， 并位于被顶推部件的后侧，且在该台阶与被顶推部件之间的旋喷钻杆小径段上通常套设有平 面轴承或锥形轴承，图44所示为该台阶位于穿筋盘后侧、用于顶推穿筋盘，图58所示则是 顶推导向帽并通过构造构件拖动伞状扩体装置。当然，基于具体的地质条件和当地的传统施 工工艺，自携式工况下的施工应用，也有预先只进行钻孔而不作扩孔，待伞状扩体装置随同 旋喷钻具以及锚杆索一起植入钻孔后再以旋喷进行扩孔；还可以是预先进行非旋喷法钻孔、 非旋喷法扩孔，待伞状扩体装置随同旋喷钻具以及锚杆索一起植入钻孔后，再以旋喷法进行 洗孔；也可以旋喷仅用作自携式钻孔和扩孔，到达预定深度后停止旋喷、退钻，然后以另行 布设的灌浆管灌浆，灌浆可选用膜袋灌浆或无膜袋灌浆模式；如图4所示，第二膜袋71与前 膜袋75配合使用可以实现在自携式工况下对荷载转换装置的防护目的，内膜袋133则用以实 现在自携式工况下对锚筋、折叠杆组、构造构件、限位装置等部件的隔离灌浆或防护目的。

实施例3：

图29所示为在后植式工况下本发明反向折叠收拢状态的结构主视图及植入钻孔过程中 状态图，该工况是预先进行钻孔和扩孔，然后将本发明随同锚杆索一起植入钻孔，伞状折叠 杆组在植入过程中一直处于收拢状态，待到达扩孔段内后再行复张伞状折叠杆组。

实施例4：

图7所示为后植式工况下本发明的实施方法之一，螺栓法一：

本实施例安装了导向帽、先导板、张开复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、伞状折叠杆组、箍筋18、反向组装的支架折叠杆组，以及螺栓式的注浆管19，注浆管前部至中部通长设置外螺纹并与拉筋盘中孔、穿筋盘中孔的内螺纹相配合。本实施例通过位于注浆 管19前部～中部的通长外螺纹，同时与拉筋盘、穿筋盘的内螺纹相配合，锚筋外套设有PE 防护套管38。本实施例通过位于注浆管19前部～中部的通长外螺纹，同时与拉筋盘、穿筋 盘的内螺纹相配合连接，以实现对拉筋盘、穿筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组 的预收缩状态；以及通过注浆管19前部～中部的通长外螺纹退出与拉筋盘、穿筋盘内螺纹的 配合连接，使拉筋盘被释放，来实现对拉筋盘、穿筋盘之间距离的解锁，从而控制伞状折叠 杆组的扩张。当本发明植入预扩孔段内时，正转持续转动注浆管19，即可直至将注浆管19 从与拉筋盘、穿筋盘的螺纹连接中退出，拉筋盘即可在张开复位弹簧Ⅰ的回弹力作用下后退， 实现伞状折叠杆组的复张，以及反向组装的支架折叠杆组复张形成对中支架。

实施例5：

图8所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，螺栓法二：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、张开复位弹簧Ⅱ、后托板、 伞状折叠杆组、箍筋18，以及螺栓式的注浆管19，注浆管19的前部活动贯穿拉筋盘，在注 浆管19的中部设置管外丝69，与穿筋盘中孔的孔内丝70相配合，在注浆管19上位于后托板后侧设置有一个台阶68，台阶68与后托板之间的注浆管19上套设有平面轴承，台阶68 以及平面轴承无法向前通过后托板，而注浆管19的前部和中部可以自由进退穿过后托板，锚筋外套设有PE防护套管38。本实施例通过在注浆管19上设置台阶68，同时以注浆管19中 部与穿筋盘丝扣连接，以实现对穿筋盘、后托板之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过注浆管19中部的外螺纹退出和穿筋盘内螺纹的配合丝扣连接，使穿筋 盘被释放，来实现对穿筋盘、后托板之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本 发明植入预扩孔段内后，正转持续转动注浆管19，直至将注浆管19从穿筋盘中退出，即可 使穿筋盘在张开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下前进，实现伞状折叠杆组的复张。

实施例6：

图9所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，螺栓法三：

本实施例安装了导向帽、前碇板122、拉紧复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、伞状折叠杆组、箍筋18、穿筋盘、第二膜袋、注浆管等部件，以及解锁杆63、螺栓65；螺栓65 的底座固定在前碇板上，螺栓65的螺纹端设置有外螺纹，该外螺纹与解锁杆63前端的内螺 纹相配合，螺栓65的螺纹端可以自由通过拉筋盘，而解锁杆的前端(相当于螺帽)则不能通 过拉筋盘；第二膜袋套设在伞状折叠杆组外面，第二膜袋前端固定在前碇板上，第二膜袋后 端固定在穿筋盘上，注浆管的出浆口置于前碇板与拉筋盘之间。本实施例通过螺栓65的底座在前碇板上的固定，和螺栓65的螺纹端与拉筋盘的背拉式连接，以解锁杆63前端的螺母与螺栓65的螺纹端相配合连接，来实现对前碇板、拉筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过解锁杆前端的螺母退出与螺栓65的螺纹端的配合连接，使螺栓 65被释放，来实现前碇板、拉筋盘之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本发 明进入预扩孔段内时，持续转动解锁杆，直至将螺栓65的螺纹端从解锁杆前端的内螺纹中退 出，从而使拉筋盘在拉紧复位弹簧Ⅰ的回弹力作用下后退，实现伞状折叠杆组的复张。解锁 杆可以使用任何能够传递扭矩的材料，既可以是一根整体(无接头)，也可以是由多节杆体连 接构成。解锁杆63、螺栓65还可以和注浆管合并设置，在解锁杆(注浆管)后退撤出的同 时即可完成退行法注浆(即一边灌浆一边抽出注浆管)。

实施例7：

图10所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，销闩法一：

本实施例安装了导向帽、先导板、张开复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、伞状折叠杆组、箍筋18、注浆管19，以及拉栓55、销闩59、退闩绳54、定滑轮等部件；拉 栓55的底座固定在拉筋盘上，拉栓的另一端(穿销端)向前活动穿过先导板并在穿销端设置 有槽洞Ⅱ92，销闩可横向自由进出槽洞Ⅱ，销闩后端的内碇48上固定有退闩绳54，退闩绳 54经过定滑轮62、解锁通道64后活动穿过先导板、拉筋盘、穿筋盘并引出钻孔外，内碇可 以是桩、孔或夹具等；销闩柄58通过销闩轴套60活动套设在构造构件21上；在钻孔外通过 辘轳等工具牵拉退闩绳54的绳头61，可以使销闩从槽洞Ⅱ中退出；注浆管可与导向帽或先 导板或拉筋盘或穿筋盘螺纹连接或卡扣连接。锚筋外套设有PE防护套管38。

本实施例通过拉栓55的底座在拉筋盘上的固定，和拉栓55的穿销端与先导板的背拉式 连接，通过使销闩59进入拉拴55穿销端的槽洞Ⅱ92，以实现对先导板、拉筋盘之间距离的 锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过使销闩59退出槽洞Ⅱ92，使拉栓55 被释放，以实现对先导板、拉筋盘之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本发 明植入钻孔内时，销闩59位于槽洞Ⅱ92内；当本发明植入预扩孔段内时，牵拉退闩绳，即 可将销闩59从槽洞Ⅱ92中退出，在张开复位弹簧Ⅰ的回弹力作用下，拉栓55的穿销端从先 导板中退出，拉筋盘后退，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例8：

图12所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，销闩法二：

本实施例安装了荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、伞状折叠杆组、箍筋18、后托板9、张开复位弹簧Ⅱ，以及拉栓55、销闩59、进闩绳57、退闩绳54、定滑轮62等部件；拉栓 55的底座固定在穿筋盘上，拉栓55的另一端(穿销端)向后活动穿过后托板并在穿销端设 置有槽洞Ⅱ92，销闩59可横向自由进出槽洞Ⅱ92，销闩59两端的内碇48上分别固定有进闩 绳57、退闩绳54，进闩绳57、退闩绳54均分别经过定滑轮引出钻孔外，连接在外碇49上， 外碇49固定于锚筋1外端或孔外静止物，内碇、外碇可以是桩、孔或夹具等；销闩柄58通 过销闩轴套60活动套设在转轴56上，转轴固定在后托板后侧；通过在钻孔外分别牵拉和放 松进闩绳57、退闩绳54的绳头，可以使销闩59进退于拉拴55穿销端的槽洞Ⅱ92。图13为 本发明在D-D截面处俯视图。本实施例还安装了筒状构造构件21，其前端与拉筋盘固定连接， 其后端封闭并与后托板接触，后托板与锚筋固定连接，穿筋盘活动套设在拉筋盘与后托板之 间的筒状构造构件上，在拉筋盘与穿筋盘之间的筒状构造构件上固定有后限位装置15 24，并 在穿筋盘与后托板之间的筒状构造构件上套设有张开复位弹簧Ⅱ，锚筋从筒状构造构件内活动穿过，还在筒状构造构件的尾端设置有管接头37提供注浆管19与筒状构造构件的内腔连通，在筒状构造构件上位于拉筋盘后侧处开设有提供注浆用的出浆口27。本实施例通过拉拴 55底座在穿筋盘上的固定，和拉栓55的穿销端与后托板的背拉式连接，通过使销闩59进入 拉拴55穿销端的槽洞Ⅱ92，以实现对后托板、穿筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆 组的预收缩状态；以及通过使销闩59退出槽洞Ⅱ92，使拉栓55被释放，以实现对后托板、 穿筋盘之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本发明植入钻孔内时，销闩59位 于槽洞Ⅱ92内；当本发明植入预扩孔段内时，牵拉退闩绳、放松进闩绳，即可将销闩59从 槽洞Ⅱ92中退出，在张开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下，拉栓55的穿销端从后托板中退出， 穿筋盘前进，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例9：

图14所示为在自携式工况下本发明的实施方法之一，旋喷离断法一：

本实施例安装了导向帽、先导板、张开复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、伞状折叠 杆组、箍筋18、穿筋盘、旋喷钻杆，以及螺栓65或拉栓55、螺帽或销轴66、平面轴承41 等部件；螺栓65的底座固定在拉筋盘上，螺栓65的螺纹端向前活动穿过先导板并在前端部 佩戴螺帽66，旋喷喷嘴位于旋喷钻杆小径段42的前端，旋喷钻杆小径段活动穿过拉筋盘、 先导板、导向帽，旋喷钻杆大径段43活动穿过穿筋盘，在旋喷钻杆小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与拉筋盘之间的小径段上套设有平面轴承，该平面轴承不能通过拉筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推拉筋盘和整个收缩后的伞状扩体装置在钻孔内前进；螺栓65由木 材、合成木材、高钙脆性PVC、橡胶、泡沫塑料、竹纤维等能够被超高压旋喷射流切断的低强度材料制作。

本实施例通过螺栓65的底座在拉筋盘上的固定，和螺栓65螺纹端与先导板的背拉式连 接，以实现对先导板、拉筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及 通过螺栓65在超高压旋喷射流40切割作用下产生断裂，来实现对先导板、拉筋盘之间距离 的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张；即本实施例中旋喷射流不仅用于钻孔、扩孔或对预 钻孔、预扩孔的洗孔，并且用于实现伞状折叠杆组的复张。本实施例是将旋喷射流用于钻孔、 扩孔或对预钻孔、预扩孔的洗孔，并且用于实现伞状折叠杆组的复张；当本发明植入钻孔内 时，因螺栓、螺帽对先导板、拉筋盘之间距离的限制，伞状折叠杆组处于收缩状态，伞状扩 体装置被旋喷钻杆大径段顶推前进，旋喷射流位于导向帽前侧；当本发明植入扩孔段内，后 撤旋喷钻杆，超高压旋喷射流由前到后扫射到螺栓65位置，切断螺栓65，在张开复位弹簧 Ⅰ的回弹力作用下，拉筋盘后退，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例10：

图15所示为在自携式工况下本发明的实施方法之一，旋喷离断法二：

本实施例安装了导向帽、先导板、张开复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、伞状折叠 杆组、箍筋18、穿筋盘、张开复位弹簧Ⅱ、后托板、束缚绳44、旋喷钻杆、平面轴承41等 部件；在先导板、拉筋盘、穿筋盘、后托板上钻凿有穿绳孔，伞状折叠杆组收缩后，以束缚 绳44将先导板、拉筋盘以捆绑方式锁定，以及将穿筋盘、后托板以捆绑方式锁定；旋喷喷嘴 位于旋喷钻杆小径段42的前端，旋喷钻杆小径段活动穿过拉筋盘、先导板、导向帽，旋喷钻 杆大径段43活动穿过穿筋盘，在旋喷钻杆小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与拉筋盘 之间的小径段上套设有平面轴承，该平面轴承不能通过拉筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推拉筋盘和整个收缩后的伞状扩体装置在钻孔内前进；束缚绳44由棕、麻或其他类似的能够 被超高压旋喷射流切断的低强度、短纤维编织材料制作。本实施例通过束缚绳44对先导板、 拉筋盘的捆绑、对穿筋盘、后托板的捆绑，来实现对先导板与拉筋盘之间距离的锁定，从而 锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过束缚绳44在超高压旋喷射流40切割作用下产生 断裂，来实现对先导板与拉筋盘之间距离、穿筋盘与后托板之间距离的解锁，从而控制伞状 折叠杆组的扩张；即本实施例中旋喷射流不仅用于钻孔、扩孔或对预钻孔、预扩孔的洗孔， 并且用于实现伞状折叠杆组的复张。当本发明植入钻孔内时，因螺栓、螺帽对先导板、拉筋 盘之间距离的限制，伞状折叠杆组处于收缩状态，伞状扩体装置被旋喷钻杆大径段顶推前进， 旋喷射流位于导向帽前侧；当本发明植入扩孔段内，后撤旋喷钻杆，超高压旋喷射流由前到 后扫射到束缚绳44位置，切断束缚绳44，在张开复位弹簧Ⅰ、张开复位弹簧Ⅱ的回弹力作 用下，拉筋盘后退，穿筋盘前进，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例11：

图44所示为在反向折叠、自携式工况下本发明的实施方法之一，旋喷离断法三：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、顶推件16、反向折叠的伞状折叠杆组、 箍筋18、穿筋盘、扭簧98-5、耳环28、拉杆118、后反向限位止退组合装置、旋喷钻杆、平 面轴承41等部件；扭簧98-5的轴孔套设在中铰链39的销轴上，扭簧的支腿分别安装在长杆、 短杆的槽位内；拉杆118的两端通过螺帽或卡销或绑扎带等固定在耳环28上，耳环28通过 焊接或螺钉连接等措施分别固定在长杆和短杆上；旋喷喷嘴位于旋喷钻杆小径段42的前端， 旋喷钻杆小径段从后向前依次活动穿过穿筋盘、拉筋盘、导向帽，旋喷钻杆大径段43位于穿 筋盘后侧，在旋喷钻杆小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与穿筋盘之间的小径段上套 设有平面轴承41，该平面轴承不能通过穿筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推穿筋盘和整个 收缩后的伞状扩体装置在钻孔内前进；拉杆118由木材、人工合成木材、高钙脆性PVC、橡 胶、泡沫塑料、竹纤维等能够被超高压旋喷射流切断的低强度材料制作。本实施例通过以拉 杆118固定在长杆、短杆的耳环上，对长杆与短杆的夹角实施锁定，从而锁定伞状折叠杆组 的预收缩状态；以及通过拉杆118在超高压旋喷射流40切割作用下产生断裂，来实现对长杆、 短杆之间夹角的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张；即本实施例中旋喷射流不仅用于钻孔、 扩孔或对预钻孔、预扩孔的洗孔，并且用于实现伞状折叠杆组的复张。当伞状折叠杆组反向 折叠收缩后，以拉杆118将长杆、短杆的夹角锁定，当本发明植入钻孔内时，伞状折叠杆组 处于收缩状态，伞状扩体装置被旋喷钻杆大径段顶推前进，旋喷射流位于导向帽前侧；当本 发明植入扩孔段内后，后撤旋喷钻杆，超高压旋喷射流由前到后扫射到拉杆118位置，切断 拉杆118，在扭簧98-5的回弹力作用下，穿筋盘后退，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例12：

图16所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，电磁控制法：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、拉紧复位弹簧13、穿筋盘、伞状折叠 杆组、箍筋18、第二膜袋71、注浆管19、拉栓55、后碇板123、电磁锁总成、定位桩83 等部件；拉栓55的底座固定在穿筋盘上，拉栓55的另一端(穿销端)向后活动穿过后碇板 并伸入电磁锁总成，在拉栓55的穿销端设置有槽洞92，销闩59可横向自由进出槽洞92；第 二膜袋套设在伞状折叠杆组外面，第二膜袋前端固定在拉筋盘上，第二膜袋后端固定在穿筋 盘上，锚筋外套设有PE防护套管38；本例的注浆管为灌浆管，出浆口设置于灌浆管前端， 且灌浆管前端置于先导板前侧，并采用灌浆管退行法灌浆。

定位桩83的前端固定在后碇板上，定位桩83的后端活动贯穿电磁锁总成的壳腿86，使 得电磁锁总成的方位被限定；电磁锁总成内设置防水电磁铁78、衔铁79、闩架Ⅰ82、闩架Ⅱ 85、辊轮84等部件，衔铁78与销闩59通过螺纹连接等措施成为一体且设置有变径台阶，变 径台阶与闩架Ⅰ82之间的衔铁上套设有复位弹簧80，闩架Ⅰ82上对应衔铁78设置有槽洞Ⅱ 91提供衔铁78自由滑移，闩架Ⅱ85上对应销闩59设置有纵向台阶，闩架Ⅰ与闩架Ⅱ为销闩 59承担拉栓55传递的锁紧力提供支撑。本实施例通过拉拴55底座在穿筋盘上的固定，和拉 栓55的穿销端与后碇板的背拉式连接，通过复位弹簧80推动对销闩59穿过槽洞Ⅱ92实施 对拉栓55的背拉，同时闩架Ⅰ与闩架Ⅱ对销闩59构成简支，以实现对后碇板、穿筋盘之间 距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过防水电磁铁78吸引衔铁79与 销闩59整体横向移动，使销闩59退出槽洞Ⅱ92，拉栓55被释放，以实现对后碇板、穿筋盘之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。本实施例组装时，接通防水电磁铁78电源， 衔铁79被吸引，复位弹簧80被压缩，销闩59位于图16所示位置，拉栓55的穿销端伸入电磁锁总成，然后断开防水电磁铁78电源，衔铁79被松开，复位弹簧80自由伸张并顶推销闩59穿过槽洞Ⅱ92抵达闩架Ⅱ85，拉栓55被锁紧无法退出电磁锁总成，从而后碇板、穿筋盘之间的距离被锁定。当本实施例植入钻孔内时，销闩59位于拉拴55穿销端的槽洞Ⅱ92内；当本发明植入预扩孔段内时，再次接通防水电磁铁78电源，衔铁79被吸引，复位弹簧80被压缩，销闩59与衔铁79整体横向移动即销闩59退出槽洞Ⅱ92，在拉紧复位弹簧13的回弹 力作用下，拉栓55的穿销端从电磁锁总成和后碇板中退出，穿筋盘前进，从而实现伞状折叠杆组复张；然后以回收杆81拉动电磁锁总成退出钻孔即可。

实施例13：

图17所示为在自携式工况下本发明的实施方法之一，纵向结绳法：

本实施例安装了导向帽、先导板、张开复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、伞状折叠 杆组、箍筋18、穿筋盘、张开复位弹簧Ⅱ、后托板、束缚绳44、旋喷钻杆、平面轴承41等 部件，在先导板、拉筋盘、穿筋盘、后托板上钻凿有穿绳孔；伞状折叠杆组收缩后，以束缚 绳44将先导板、拉筋盘以打绳结方式捆绑锁定且引出绳头组Ⅰ47至钻孔外，以及将穿筋盘、 后托板以打绳结方式捆绑锁定且引出绳头组Ⅱ51至钻孔外，绳头组Ⅰ47可以是1根松解绳、1根系紧绳，也可以是2根松解绳，视具体的结绳方法而定，绳头组Ⅱ51可以是1根松解绳、 1根系紧绳，也可以是2根松解绳，视具体的结绳方法而定；旋喷喷嘴位于旋喷钻杆小径段 42的前端，旋喷钻杆小径段活动穿过拉筋盘、先导板、导向帽，旋喷钻杆大径段43活动穿 过穿筋盘，在旋喷钻杆小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与拉筋盘之间的小径段上套 设有平面轴承，该平面轴承不能通过拉筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推拉筋盘和整个收 缩后的伞状扩体装置在钻孔内前进。

本实施例通过束缚绳44对先导板、拉筋盘的捆绑，对穿筋盘、后托板的捆绑，对先导板 与拉筋盘之间距离、穿筋盘与后托板之间的距离进行锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩 状态；以及通过绳头组Ⅰ47、绳头组Ⅱ51在外力牵拉作用下打开绳结45，以实现对先导板与 拉筋盘之间距离、穿筋盘与后托板之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本发 明植入扩孔段内，牵拉绳头组Ⅰ47、绳头组Ⅱ51中的松解绳，即可打开绳结45，在张开复位 弹簧Ⅰ、张开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下，拉筋盘后退，穿筋盘前进，从而实现伞状折叠杆 组复张。

实施例14：

图18、图19所示为在自携式工况下本发明的实施方法之一，横向结绳法：

本实施例安装了导向帽、先导板、张开复位弹簧Ⅰ、荷载转换装置、拉筋盘、伞状折叠 杆组、箍筋18、耳环28、束缚绳44、第二膜袋71、穿筋盘、张开复位弹簧Ⅱ、后托板、旋 喷钻杆、平面轴承41、灌浆管19等部件，在穿筋盘、后托板上钻凿有穿绳孔，在所有折叠 杆的中铰链39内侧固定有耳环28；伞状折叠杆组收缩后，以束缚绳44将各个耳环28串联 或并联起来以结绳方式绑定且引出绳头61至钻孔外，并设置有专门提供绳头引出的防护套管 50，绳头61可以是1根松解绳、1根系紧绳，也可以是1根松解绳，也可以是其他，视具体 的结绳方法而定；第二膜袋的安装在结绳安装完毕后进行；旋喷喷嘴位于旋喷钻杆小径段42 的前端，旋喷钻杆小径段活动穿过拉筋盘、先导板、导向帽，旋喷钻杆大径段43活动穿过穿 筋盘，在旋喷钻杆小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与拉筋盘之间的小径段上套设有平面轴承，该平面轴承不能通过拉筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推拉筋盘和整个收缩后 的伞状扩体装置在钻孔内前进。图18为伞状折叠杆组尚未收缩、尚未结绳状态示意图，图 19为旋喷钻杆同步携带预收缩伞状扩体装置进行扩孔钻进过程中示意图，图20为本发明在 E-E截面处俯视图，束缚绳呈串联。

本实施例通过以束缚绳44串/并联耳环28，并以打绳结的方式对中铰链39之间的距离进 行锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过绳头61在外力牵拉作用下打开绳结 45，以实现中铰链39之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本发明植入扩孔段 内，牵拉绳头61中的松解绳，即可打开绳结45，中铰链39被释放，在张开复位弹簧Ⅰ、张 开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下，拉筋盘后退，穿筋盘前进，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例15：

图21、图22所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，纵向拴系法：

本实施例安装了荷载转换装置、拉筋盘、前限位装置14、复合材后限位装置24、伞状折 叠杆组、箍筋18、灌浆管19、拉紧复位弹簧Ⅰ或张开复位弹簧Ⅱ、穿筋盘、拴系件119等部 件，锚筋1活动穿过穿筋盘，前限位装置14、复合材后限位装置24固定在锚筋上，图22中后托板固定在锚筋上，拴系件前端固定在内碇上，内碇固定在穿筋盘上，拴系件后端引出钻孔外与外碇连接，外碇与锚筋后端固定连接，内碇、外碇可以是桩、孔或夹具等；伞状折叠杆组收缩后，以拴系件将穿筋盘拴系在锚筋后端，拴系件119可以是纤维绳、钢丝、钢筋等。

图21为无后托板结构的伞状折叠杆组在组装完成、尚未收缩、拴系件119尚未拴系状态， 以及解开拴系、伞状折叠杆组复张后的状态示意图。图22为有后托板结构的伞状折叠杆组实 施过程，当伞状折叠杆组收拢后通过以拴系件119将穿筋盘拴系在锚筋后端，实施对穿筋盘 与后托板之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态，然后将其顶推进入钻孔， 到达扩孔段内后，通过解开拴系件119在锚筋后端的拴系，从而实现穿筋盘与后托板之间距 离的解锁，使穿筋盘在张开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下向前滑移，伞状折叠杆组得以扩张。

实施例16：

图23、图24、图60、图62所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，横向拴系法：

本实施例图23中安装了荷载转换装置、拉筋盘、顶推件16、复合材后限位装置24、伞 状折叠杆组、箍筋18、耳环28、穿筋盘、第二膜袋71、前膜袋75、张开复位弹簧Ⅱ、后托 板9、束缚绳44等部件，锚管(钢管制作的锚筋)1活动穿过穿筋盘，顶推件16固定在拉筋 盘后侧的锚管上，复合材后限位装置24、后托板均固定在锚管上，在穿筋盘上钻凿有穿绳孔， 在所有折叠杆的中铰链39内侧固定有耳环28；伞状折叠杆组收缩后，以束缚绳44将各个耳 环串联或并联起来且引出绳头61与外碇连接，外碇与锚管后端固定连接，外碇可以是桩、孔或夹具等，束缚绳44可以是各类纤维绳或钢丝等，绳头61可以是1根，也可以是多根；锚 管既是锚筋1，又是注浆管19；锚管既在第二膜袋71内设置有出浆口，也在前膜袋75内设 置有出浆口。图24为本发明在F-F截面处俯视图，束缚绳44呈并联。

本实施例图23通过以束缚绳44将耳环28并联，并引出单根或多根绳头61拴系在锚管 后端，实施对中铰链39之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过解 开束缚绳44在锚管后端的拴系，以实现中铰链39之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组 的扩张。当本发明植入扩孔段内，解开拉绳93在锚管后端的拴系，中铰链39被释放，在张 开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下，穿筋盘向前滑移，从而实现伞状折叠杆组复张。

图60所示为后植式、反向折叠、锚筋与注浆管合体设置时实施的横向拴系法。图62所 示亦为横向拴系法。

实施例17：

图25、图26所示为自携式工况下本发明的实施方法之一，注浆管锁定法一：

本实施例安装了荷载转换装置、先导板10、拉筋盘、穿筋盘、后托板9、平面轴承41、伞状折叠杆组、箍筋18、固定件Ⅰ或在中铰链39内侧固定设置的垫块76、在每个或每一对 中的一个中铰链39部位固定设置的套绳77、穿筋盘、拉紧复位弹簧Ⅰ、后托板9等部件， 后托板9呈分体圆板状；当伞状折叠杆组收拢时，垫块76与固定件Ⅱ36均可发挥防止中铰 链39内陷的作用(可选择其一安装)，每根套绳的外端均固定在中铰链39上，每根套绳77 的圈套均套装到旋喷钻杆上，每个中铰链均通过套绳77实现被旋喷钻杆约束，套绳一般采用 钢丝绳。旋喷钻杆分为小径段42和大径段43；旋喷喷嘴位于旋喷钻杆小径段的前端，旋喷 钻杆前端的小径段活动穿过拉筋盘，旋喷钻杆大径段43依次活动穿过穿筋盘、所有套绳77； 在旋喷钻杆的小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与拉筋盘之间的旋喷钻杆小径段上套设有平面轴承41，该平面轴承41不能通过拉筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推拉筋盘和整个收缩后的伞状扩体装置在钻孔内向前行进。

本实施例在伞状扩大头的植入过程中，通过以旋喷钻杆对所有固定于中铰链39的套绳 77的活动串插，实施对中铰链39至拉筋盘、穿筋盘中轴线距离的锁定，从而锁定伞状折叠 杆组的预收缩状态；以及在植入完成后的退钻过程中，通过将旋喷钻杆退出所有出套绳77， 实现中铰链39至拉筋盘、穿筋盘中轴线距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当伞状 扩体装置本发明被植入扩孔段位置后，旋喷钻杆一边旋喷注浆一边后撤，当旋喷钻杆退出所 有套绳77时，所有中铰链39被释放，在拉紧复位弹簧Ⅰ的回弹力作用下，拉筋盘后退，穿 筋盘前进，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例18：

图27、图28所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，注浆管锁定法二：

本实施例安装了导向帽(与先导板合并设置)、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、后托板 9、平面轴承41、伞状折叠杆组、箍筋18、辐条72、套环73，穿筋盘、张开复位弹簧Ⅰ、张开复位弹簧Ⅱ、后托板9等部件，后托板9呈分体圆板状；在每一个中铰链39内侧均沿径向固定设置刚性辐条72，每一根辐条72内侧均固定设置有一个刚性套环73；注浆管19的前端自后向前依次活动穿过所有刚性套环73、拉筋盘，注浆管19的中部设置管外丝69，与穿筋盘中孔的孔内丝70配合连接；当伞状折叠杆组收拢时，刚性辐条72兼做垫块发挥防止中铰链39内陷的作用。本实施例通过以注浆管19借助套环73、辐条72对所有中铰链39进行约束，实施对中铰链39之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过将注浆管19退出所有套环73，实现中铰链39之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当伞状扩体装置本发明被植入扩孔段位置后，持续转动注浆管19，直至将注浆管19从穿筋盘中退出，然后，注浆管19一边注浆一边后撤，当注浆管19退出所有套环73时，中铰链 39即可被释放，在张开复位弹簧Ⅰ、张开复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下，拉筋盘后退，穿筋盘 前进，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例19：

图30、图31所示为在反向折叠、后植式工况下本发明的实施方法之一，注浆管锁定法 三：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、顶推件16、穿筋盘、伞状折叠杆组、 构造构件21、第一膜袋95、前膜袋75、固定装置103、辐条72、套环73、刚性注浆管19、 拉紧复位弹簧Ⅱ96、后反向限位装置100、固定件Ⅲ104、前反向限位装置99、前止退装置 101等部件；在每一根长杆5内侧均设置一根辐条72，辐条72呈径向且与长杆固定连接，每 一根辐条72内侧均设置有一个套环73，套环73与辐条72固定连接；刚性注浆管19的前端 自后向前依次活动穿过所有套环73、穿筋盘、拉筋盘，刚性注浆管19的后端设置有夹具112， 以实现刚性注浆管19与锚筋、伞状扩体装置同步植入钻孔，刚性注浆管在采取退行注浆的同 时退出套环73；固定装置将每根折叠杆与第一膜袋固定，第一膜袋的规格尺寸与设计扩张状态的伞状折叠杆组的规格尺寸相当，并替代箍筋使用。如图31所示。

本实施例中的长杆、短杆、构造构件或锚筋均属于三铰静定结构中永久受力的构件，箍 筋、定位件及绳卡或第一膜袋与固定装置均属于钢筋混凝土结构中功能明确的永久受力构件； 而辐条72、套环73之类部件则是仅仅且专门用于临时锁定伞状扩体装置的收拢状态，与伞 状扩体装置复张后的永久承载无关。本实施例通过以刚性注浆管19借助套环73、辐条72对 所有长杆进行约束，实施对长杆至拉筋盘、穿筋盘中轴线距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆 组的预收缩状态；以及通过将刚性注浆管19退出所有套环73，实现长杆至拉筋盘、穿筋盘 中轴线距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当本实施例植入扩孔段内，开始注浆， 然后边注边将注浆管退出套环73，长杆被释放，在拉紧复位弹簧Ⅱ的回弹力作用下，拉筋盘 向前滑移，从而实现伞状折叠杆组复张，图31为复张后情形。

图59所示为本发明在反向折叠、自携式工况下采用筒状构造构件套设在锚筋外时实施的 注浆管锁定法；图61所示亦同。

实施例20：

图45所示为在反向折叠、自携式工况下本发明的实施方法之一，注浆管锁定法四：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、顶推件16、反向折叠的伞状折叠杆组、 箍筋18、穿筋盘、扭簧98-5、耳环28、套绳77、后反向限位止退组合装置、箍筋18、旋喷钻杆、平面轴承41等部件；扭簧98-5的轴孔套设在中铰链39的销轴上，扭簧的支腿分别安装在长杆、短杆的槽位内；每根套绳77的圈套均套装到旋喷钻杆上，每根套绳77的外端固定在各个耳环28上，各个耳环28通过焊接、螺钉连接等措施固定在每个中铰链39部位；旋喷喷嘴位于旋喷钻杆小径段42的前端，旋喷钻杆小径段活动穿过拉筋盘、导向帽，旋喷钻杆大径段43依次活动穿过穿筋盘、所有套绳77，在旋喷钻杆小径段与大径段之间有一变径台阶，台阶与拉筋盘之间的小径段上套设有平面轴承41，该平面轴承不能通过拉筋盘，旋喷钻杆通过该变径台阶顶推拉筋盘和整个收缩后的伞状扩体装置在钻孔内前进；套绳77一般采用 钢丝绳。

本实施例将套绳77外端固定在中铰链部位的耳环上，圈套套装在旋喷钻杆上，每个中铰 链均通过套绳77实现被旋喷钻杆约束，以对中铰链至拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离实施锁定， 从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及在植入完成后的退钻过程中，通过将旋喷钻杆退 出所有出套绳77，实现中铰链39至拉筋盘、穿筋盘中轴线距离的解锁，从而控制伞状折叠 杆组的扩张。

当伞状折叠杆组反向折叠收缩后，以套绳77锁定，当本发明植入钻孔内时，伞状折叠杆 组处于收缩状态，伞状扩体装置被旋喷钻杆大径段顶推前进，旋喷射流位于导向帽前侧；当 本发明植入扩孔段内后，后撤旋喷钻杆，超高压旋喷射流由前到后扫射到拉杆117位置，切 断拉杆117，在扭簧98-5的回弹力作用下，穿筋盘后退，从而实现伞状折叠杆组复张。图58 所示亦为反向折叠、自携式工况的注浆管锁定法。

实施例21：

图32、图33所示为在反向折叠、后植式工况下本发明的实施方法之一，热熔法：

如图32所示本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、构造构件21、张开复位弹簧Ⅲ98、前反向限位组合装置、后反向限位组合装置、高强低熔束缚绳105、电热装置108、电导线107、第一膜袋95、固定装置103、注浆管19等部件；高强低熔绳使用 的材料比如超高分子量聚乙烯，其前后两端分别通过内碇48与拉筋盘、穿筋盘固定连接，电 热装置108缠绕固定在高强低熔绳上；固定装置将每根折叠杆与第一膜袋固定，第一膜袋的规格尺寸与设计扩张状态的伞状折叠杆组的规格尺寸相当，并替代箍筋使用。本实施例利用 高强低熔绳强度高、熔点低的特点，通过以高强低熔绳将拉筋盘、穿筋盘彼此拴系，来实现 对拉筋盘、穿筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过高强低 熔绳105在电热装置加热作用下温度超过熔点产生断裂，来实现对拉筋盘、穿筋盘之间距离 的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。

当本发明植入扩孔段内，向电热装置通电，将高强低熔绳熔断，拉筋盘与穿筋盘被释放， 在张开复位弹簧Ⅲ的回弹力作用下，拉筋盘向前滑移，穿筋盘向后滑移，从而实现伞状折叠 杆组复张，图33为复张后情形。本实施例以间接顶推法推进伞状扩体装置，需要在注浆完成 之前向外牵拉锚筋，才能将荷载转换装置安装到位。

实施例22：

图42、图43所示为在反向折叠、后植式工况下本发明的实施方法之一，气囊或液囊法：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、顶推件16、穿筋盘、伞状折叠杆组、 第一膜袋95、固定装置103、后托板、拉紧复位弹簧Ⅲ97、后反向限位止退组合装置、囊袋 94、高压管93、阀门114等部件；囊袋为定型的单腔室或多腔室结构，当通过高压管向囊袋 注入设定压力的气体或液体时并维持该压力时，囊袋膨胀至设定形状并保持该膨胀状态，囊 袋选用耐受高压材料；固定装置将每根折叠杆与第一膜袋固定，第一膜袋的规格尺寸与设计 扩张状态的伞状折叠杆组的规格尺寸相当，并替代箍筋使用。

本实施例通过囊袋在设定气压或液压下膨胀至设定形状，其前侧、后侧分别排挤穿筋盘、 后托板并保持该设定状态，来实现对穿筋盘、后托板之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆 组的预收缩状态；以及通过泄压操作使囊袋缩小，解除对拉筋盘、穿筋盘的排挤，来实现对 拉筋盘、穿筋盘之间距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。当伞状扩体装置组装完成、 进行预收缩之后，在植入钻孔之前，通过高压管对囊袋进行加压至设定压力，囊袋扩张至设 定形状，从而锁定伞状扩体装置的预收缩状态，还可直接通过对囊袋的加压扩张迫使伞状折 叠杆组收缩；当本发明植入扩孔段内，打开高压管阀门进行泄压，或以压力泵倒吸，即可使 囊袋收缩，穿筋盘被释放，在张开复位弹簧Ⅲ的回弹力作用下，穿筋盘向后滑移，从而实现 伞状折叠杆组复张，图43为复张后情形。可根据产品性能决定回收或不回收囊袋。

实施例23：

图46所示为在自携式工况下本发明的实施方法之一，外罩法：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、构造构件21、前限位装置14、后限位装置15、 伞状折叠杆组、箍筋18、拉紧复位弹簧Ⅰ、旋喷钻杆、平面轴承41，顶推件16、外罩115 等部件；旋喷钻杆前端与后部均为小径段，旋喷钻杆中部为大径段，旋喷喷嘴位于旋喷钻杆前方小径段42的前端，旋喷钻杆前方小径段活动穿过拉筋盘、导向帽，旋喷钻杆大径段43活动穿过穿筋盘，在旋喷钻杆前方小径段、后方小径段与大径段之间均有一变径台阶，前方变径台阶116与拉筋盘之间的小径段上套设有平面轴承41，该变径台阶及平面轴承不能通过 拉筋盘，后方变径台阶117后侧的小径段上依次活动套设有平面轴承41、外罩115、平面轴 承41，该变径台阶及平面轴承不能通过外罩115后端口，外罩115呈前大后小的筒形，前部 为直筒并将收缩状态的伞状扩体装置笼罩在内，后端为锥筒并设置有提供锚筋、旋喷钻杆小 径段活动通过的孔洞，其前端口直径比导向帽后端口略小以便于插入搭接；顶推件16位于平 面轴承41的后侧，并通过丝扣、卡扣、销轴、焊接等方式固定在旋喷钻杆上。

本实施例通过以外罩从外向内挤压伞状折叠杆组实施收缩和收缩状态锁定，通过撤除外 罩实施解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。伞状扩体装置组装完成后，旋喷钻杆携带外罩 115插入伞状扩体装置，同时，外罩在横向上自外向内挤压伞状折叠杆组使之收拢，外罩前 端口抵达拉筋盘后侧并插入导向帽后端口形成搭接，同时锚筋后端向后活动穿过外罩后端的 预留孔；然后，旋喷钻杆以前方变径台阶116顶推拉筋盘及整个伞状扩体装置进入钻孔，同 时，旋喷钻杆以顶推件16顶推外罩115紧随导向帽同步进入钻孔；在此过程中，中铰链被限 制在外罩内呈扶壁状态，利用外罩对中铰链互相之间的距离进行了锁定，并在植入的整个过 程中保持着同步锁定。

当伞状扩体装置进入扩孔段后，回撤旋喷钻杆，后方变径台阶117向后顶推外罩随旋喷 钻杆撤出孔外，解除了对中铰链相互之间的距离锁定，在拉紧复位弹簧Ⅰ的回弹力作用下， 拉筋盘向后滑移，穿筋盘向前滑移，从而实现伞状折叠杆组复张。

实施例24：

图54所示为在反向折叠、后植式工况下本发明的实施方法之一，顶杆法：

本实施例安装了荷载转换装置、拉筋盘、顶推件16、穿筋盘、张开复位弹簧Ⅲ、伞状折 叠杆组、第一膜袋95、固定装置103、灌浆管19、后止退装置102、后反向限位装置100、 顶杆121、临时固定装置112、缓冲装置120等部件；固定装置103将每根折叠杆与第一膜袋 95固定，第一膜袋的规格尺寸与设计扩张状态的伞状折叠杆组的规格尺寸相当，并替代箍筋使用；在锚筋后端设置释放装置和缓冲装置，释放装置用来解开顶杆121对伞状扩体装置收拢状态的锁定，临时固定装置112同时也是释放装置，临时固定装置可以是夹具或销轴或其他便于操作的工具，缓冲装置用来缓冲张开复位弹簧Ⅲ通过穿筋盘释放到顶杆上的爆发冲击 力，缓冲装置可以是套设在锚筋后端的压簧，或内置泡沫、砂、压簧等缓冲物的箱体或筒管 等，引导装置52可以是压簧盖板，也可以是锥形引导筒等，顶杆121采用管状(当一根锚筋 时)或杆状的刚性材料。

本实施例通过顶杆121前端顶撑穿筋盘，顶杆的后端通过临时固定装置112固定在锚筋 上，来实现对穿筋盘与拉筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及 通过撤除夹具或销轴等临时固定措施，释放顶杆，解除锁定，从而控制伞状折叠杆组的扩张。

当伞状扩体装置进入扩孔段后，撤除顶杆后侧的临时固定装置，顶杆被释放，进而穿筋 盘被释放，在张开复位弹簧Ⅲ的回弹力作用下，穿筋盘向后滑移，从而实现伞状扩体装置的 复张。但因张开复位弹簧Ⅲ瞬间释放回弹力，经由穿筋盘对顶杆构成向后方的冲击，为避免 人身安全事故，应在锚筋后端临时设置对顶杆的缓冲措施。

实施例25：

图55、图63所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，销闩法三：

本实施例图55中安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、反向折叠的伞状折叠 杆组、张开复位弹簧Ⅲ98、注浆管19，以及后碇板123、顶杆121、销闩59、插销127、拔销绳128、复位弹簧80等部件，锚筋外套设有PE防护套管38并活动穿过后碇板；顶杆121 的前端被横向约束在穿筋盘后侧的顶杆座内，后端(穿销端)向后活动穿过后碇板，在后碇 板前侧的顶杆上设置有槽洞Ⅱ92，销闩59可横向自由进出槽洞Ⅱ，销闩外端被复位弹簧80 拉紧，销闩内端与插销127相互卡接，插销从销闩外缘的变径台阶处插过或从销闩的穿孔中插过，插销活动穿过后碇板并引出钻孔外；通过在钻孔外牵拉插销或拔销绳，可以使插销退出与销闩的卡接，进而销闩在复位弹簧80的回弹力作用下从槽洞Ⅱ中退出，从而在张开复位 弹簧Ⅲ98的作用下，顶杆121被穿筋盘向后方顶出并进入拦阻装置124控制，拦阻装置124 是固定在后碇板123或锚筋1上的套管或挡板等，以避免冲击损伤锚筋防护套管或构成安全 隐患。复位弹簧为拉簧时需要固定在支座129上，支座129固定在后碇板123上。

本实施例图55中通过销闩59进入顶杆121的槽洞Ⅱ92、插销127与销闩相互卡接，从 而使得顶杆与后碇板发生卡销连接，以及通过顶杆前端在底座上的横向约束，实现顶杆对后 碇板、穿筋盘之间距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以及通过使销闩退出 槽洞，使顶杆被释放、后碇板与穿筋盘之间失去支撑，以实现对后碇板、穿筋盘之间距离的 解锁，从而伞状折叠杆组得以扩张。

当本发明植入钻孔内时，销闩位于槽洞内；当本发明植入预扩孔段内时，向后牵拉插销 或拔销绳，即可将销闩从槽洞中退出，在张开复位弹簧Ⅲ的回弹力作用下，顶杆从后碇板与 穿筋盘之间向后退出，拉筋盘得以后退，从而实现伞状折叠杆组复张。

图63所示为在正向折叠后植式工况下实施销闩法三，使用部件的主要不同为拉拴55。 但图55使用的锚筋为无粘结筋，伞状扩体装置推进使用的是间接顶推法；而图63则使用有 粘结筋，伞状扩体装置推进使用的是直接顶推法。

实施例26：

图64、图65所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，卷绳法：

本实施例中安装了单根锚筋、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、伞状折叠杆组、拉紧复 位弹簧Ⅰ13、箍筋18，刚性注浆管19，束缚绳44、垫块76、限位装置等部件，荷载转换装 置与拉筋盘之间以丝扣、焊接等方式进行固定，每根长杆5的内侧固定有耳环28，每根束缚 绳44的一端固定在耳环28上，另一端经由释放通道46进入外筒130内并固定在刚性灌浆管 19上，当伞状折叠杆组完成预收缩后，转动刚性灌浆管19，可实现在外筒内收卷(在外筒外 拉直或拉紧)每根束缚绳，从而对每根折叠杆到拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离进行锁定，并 将灌浆管的转角以插销或啮合单向齿轮等方式固定在锚筋尾端。

本实施例通过刚性灌浆管将束缚绳44集束进入外筒130内进行收卷，以及对刚性灌浆管 转角进行固定，实现对每根折叠杆到拉筋盘、穿筋盘中轴线距离的锁定；通过拔取插销或拨 离单向齿轮，使束缚绳44脱离收卷约束，在拉紧复位弹簧Ⅰ13回弹力的驱使下，折叠杆组 向外扩张并牵拉束缚绳，进而牵拉刚性灌浆管反转回到初始状态，伞状扩体装置实现复张。

当伞状折叠杆组完成预收缩、通过刚性灌浆管将束缚绳44集束进行收卷并在锚筋尾端进 行锁定后，将伞状折叠杆组以直接顶推法顶推进入预钻孔内，当伞状折叠杆组进入预扩孔段 内后，拔取锚筋尾端的插销或顺沿轴向拨离单向齿轮，即可释放刚性灌浆管以及束缚绳进而 释放折叠杆，在拉紧复位弹簧Ⅰ的驱使下，伞状扩体装置实现复张。

实施例27：

图71所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，气动或液动销法：

本实施例安装了导向帽、荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘、伞状折叠杆组、构造构件21、 辐条72、套环73、单向活塞缸135、活塞杆136、注浆管19、拉紧复位弹簧Ⅰ13、前限位装置14、固定件Ⅱ36、后限位装置15、箍筋18等部件，单向活塞缸135固定在穿筋盘中央； 在关于穿筋盘中轴线对称布置的两根长杆5内侧各设置一根辐条72，辐条72呈径向且与长 杆5或短杆6固定连接，两根辐条72内侧各设置有一个套环73，套环73与辐条72固定连 接，以活塞杆136活动穿过两个套环73；当通过高压管路向单向活塞缸135内注入设定高压 气体或液体，可使活塞杆136向前顶推直至射出单向活塞缸135，进而套环73脱离活塞杆136 的约束，从而使被锁定的折叠杆组得到释放。

本实施例通过以活塞杆136插入套环73，通过套环73、辐条72对折叠杆进行约束，实 施对折叠杆至拉筋盘、穿筋盘中轴线距离的锁定，从而锁定伞状折叠杆组的预收缩状态；以 及通过液压或气压将活塞杆顶推射出单向活塞缸进而脱离套环73，以实现折叠杆至拉筋盘、 穿筋盘中轴线距离的解锁，从而控制伞状折叠杆组的扩张。

当本实施例中伞状折叠杆组植入扩孔段内后，以高压注浆，浆液先是将活塞杆向前顶推 直至射出单向活塞缸，并在惯性作用下脱离套环，套环被释放，在拉紧复位弹簧Ⅰ的回弹力 作用下，拉筋盘向前滑移，从而实现伞状扩体装置的复张；活塞杆脱离活塞缸使得后续水泥 浆液注入伞状折叠杆组。

实施例28：

图72、图73所示为在后植式工况下本发明的实施方法之一，抱箍锁定法：

本实施例安装了带肋或螺杆式或锚筋1，荷载转换装置2、顶推件16，复合材后限位装 置24，拉筋盘3、穿筋盘4、伞状折叠杆组、抱箍138、刚性注浆管19、张开复位弹簧Ⅱ12、后托板9等部件；其中抱箍138为两半合拢式，并均在首尾具有凹凸式契合结构，抱箍138 具有内齿且内齿与锚筋1的横肋或螺纹相配合，刚性注浆管19插入抱箍138首尾契合结构的释放孔46，抱箍138的前侧、后侧均具有楔形凹槽139，而穿筋盘4的前侧中部和/或复合材限位装置24的后侧具有楔形凸起140，楔形凹槽139与楔形凸起140的锥度相同，且楔形凸起140的顶面直径大于楔形凹槽139的底面直径。也可以采用专门的插销127用于销闩抱箍138，并另外专门安设注浆管19用于注浆。

本实施例在伞状折叠杆组预收缩程序完成后，通过抱箍138内齿与锚筋1横肋或螺纹的 啮合，将抱箍138的两半合拢安装在穿筋盘前侧，并将刚性注浆管19/插销127插入抱箍138 上的释放孔46进行销闩，从而对穿筋盘4与后托板9之间的距离实施锁定；当伞状折叠杆组 进入扩孔段后，在注浆的同时抽拔注浆管19/插销127，可使抱箍138解除销闩，其左右两半 在穿筋盘4和/或复合材后限位装置24的楔形凸起的楔入挤压下分开，穿筋盘被释放，从而 解除对穿筋盘与后托板之间距离的锁定。

当锚筋1为螺杆式锚筋(包括精轧螺纹钢)时，其螺纹可供螺帽连续转动，因此还完全 可以利用抱箍138在锚筋1上的螺旋升降运动，实施伞状折叠杆组的预收缩程序，为此本实 施例设置了安装销142和抱箍138上的安装销孔141；在实施预收缩程序时，将抱箍138的两半合拢安装在锚筋1上，然后插入安装销，转动抱箍138进行螺旋升降运动，即可实施伞状扩体装置的预收缩，待预收缩状态到位后，转动抱箍138，使抱箍138上的释放孔46对准穿筋盘上的释放孔46，并插入刚性注浆管19/插销127，然后拔除安装销142，即可完成伞状扩体装置的预收缩状态锁定；当伞状扩体装置植入扩孔段内后，边注浆边拔除刚性注浆管19/ 插销127，即可在张开复位弹簧Ⅱ12的回弹力作用下，通过楔入、挤压分解抱箍138，从而 解除纵向锁定，实现伞状扩体装置的复张。

实施例29：

本实施例为扩孔段对中支架示例：图67所示为后植式工况下，伞状扩体装置的前方串联 加装了一个扩孔段对中支架90，扩孔段对中支架90由一个正向组装、反向折叠的支架折叠 杆组构成，扩孔段对中支架90将伞状折叠杆组的拉筋盘3作为穿筋盘使用，将伞状折叠杆组 的导向帽22作为拉筋盘使用，结构相对简单，但对扩孔段中支架90需要单独安设一套预收 缩锁定与解锁结构，或预收缩锁定与解锁结构也串联使用，比如使用同一根刚性注浆管19。 伞状扩体装置的推进方式为锚筋间接顶推法。

图68所示为后植式工况下，伞状扩体装置的前方串联加装了一个扩孔段对中支架90， 扩孔段对中支架90由一个反向组装、反向折叠的支架折叠杆组构成，扩孔段对中支架90与 伞状折叠杆组共用拉筋盘3，并另外安设了一个穿筋盘，但与伞状扩体装置共用同一套预收 缩锁定与解锁结构。伞状扩体装置的推进方式为锚筋直接顶推法。

图69所示为在自携式工况下，反向折叠伞状扩体装置内加装了一个并联式的扩孔段对中 支架90，扩孔段对中支架90由一个反向组装、反向折叠的支架折叠杆组构成，扩孔段对中 支架90将伞状折叠杆组的拉筋盘3作为穿筋盘使用，将伞状折叠杆组的穿筋盘4作为拉筋盘 使用，并与伞状扩体装置共用同一套预收缩锁定与解锁结构。伞状扩体装置的推进方式为旋 喷钻杆顶推穿筋盘4后侧。

图70所示为在自携式工况下，反向折叠伞状扩体装置的前方串联加装了一个扩孔段对中 支架90，扩孔段对中支架90由一个正向折叠的支架折叠杆组构成，扩孔段对中支架90将伞 状折叠杆组的拉筋盘3作为穿筋盘使用，并将伞状折叠杆组的导向帽22作为拉筋盘使用，并 与伞状扩体装置共用同一套预收缩锁定与解锁结构。伞状扩体装置的推进方式为旋喷钻杆顶 推导向帽22后侧。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明， 所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims (10)

1.预收式全工况伞状扩体装置，若干根锚筋(1)插入所述预收式全工况伞状扩体装置，所述预收式全工况伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋(1)上的荷载转换装置(2)、拉筋盘(3)、穿筋盘(4)，其特征在于：

所述伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；

每一根所述锚筋(1)的前端均从后向前活动贯穿穿筋盘(4)、拉筋盘(3)；

所述荷载转换装置(2)固定在锚筋(1)的前端，荷载转换装置(2)与拉筋盘(3)接触且无法穿过拉筋盘(3)；荷载转换装置(2)用于将锚筋(1)所承受的拉力转换为对拉筋盘(3)和整个伞状扩体装置的压力；

每一根折叠杆均包括长杆(5)、短杆(6)，长杆(5)的后端和短杆(6)的前端通过中铰链(39)铰接，长杆(5)的前端通过前铰接装置(7)与拉筋盘(3)铰接，短杆(6)的后端通过后铰接装置(8)与穿筋盘(4)铰接；

当所述锚筋(1)有多根时，各锚筋(1)及折叠杆均环绕拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线分布；当锚筋(1)只有一根时，锚筋(1)位于拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线上；

所述折叠杆通过箍筋(18)或第一膜袋(95)实现周向拉结：

当通过箍筋(18)周向拉结时，每根折叠杆均与每一层箍筋(18)固定连接；

当通过第一膜袋(95)周向拉结时，第一膜袋(95)与每根折叠杆固定连接，第一膜袋(95)套设在伞状折叠杆组外面，第一膜袋(95)的后端与穿筋盘(4)连接，前端与拉筋盘(3)连接。

2.根据权利要求1所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，拉筋盘(3)能够以构造构件(21)作为滑轨沿前后方向进行移动，且/或穿筋盘(4)能够以锚筋(1)和/或构造构件(21)作为滑轨沿前后方向进行移动；

其中所述构造构件(21)的结构为：在拉筋盘(3)和穿筋盘(4)上穿设有若干构造构件(21)，构造构件(21)的前端固定在拉筋盘(3)上或活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸，构造构件(21)的后端固定在穿筋盘(4)上或活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸；

所述构造构件(21)的连接结构为：若干构造构件(21)均环绕拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线分布，或构造构件套设在锚筋外面，或构造构件(21)位于拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线上并被若干根锚筋(1)和若干根折叠杆环绕。

3.根据权利要求2所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，

在拉筋盘(3)前侧、拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间、穿筋盘(4)后侧中的一处或多处设置有复位弹簧，当伞状折叠杆组的收拢状态被解除锁定时，在复位弹簧的回弹力作用下，中铰链(39)远离拉筋盘(3)与穿筋盘(4)的中轴线，伞状折叠杆组恢复扩张状态；

当构造构件(21)活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸时，在拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间和/或拉筋盘(3)前侧设置有复位弹簧：当在拉筋盘(3)的前侧设置复位弹簧时，还包括先导板(10)：所述先导板(10)固定连接在复位弹簧前侧的构造构件(21)上，或先导板(10)与位于拉筋盘(3)前侧的导向帽(22)合并设置；

当构造构件(21)活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸时，在拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间和/或穿筋盘(4)后侧设置有复位弹簧；当在穿筋盘(4)的后侧设置复位弹簧时，还包括后托板(9)：所述后托板(9)固定连接在复位弹簧后侧的构造构件(21)或锚筋(1)上；

当仅以锚筋(1)作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨，且在穿筋盘(4)的后侧设置有复位弹簧时，在复位弹簧后侧的锚筋(1)上固定连接有后托板(9)；

当构造构件(21)活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在拉筋盘(3)前方进行锁定但并未在拉筋盘(3)前方设置复位弹簧时，设置前碇板(122)；所述前碇板(122)固定在构造构件(21)的前端，或前碇板(122)与位于拉筋盘(3)前侧的导向帽(22)合并设置；

当构造构件(21)活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘(4)后方进行锁定但并未在穿筋盘(4)后方设置复位弹簧时，设置后碇板(123)；所述后碇板(123)固定在构造构件(21)的后端或穿筋盘(4)后侧的锚筋(1)上；

当仅以锚筋(1)作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘(4)后方进行锁定但并未在穿筋盘(4)后方设置复位弹簧时，设置后碇板(123)，所述后碇板(123)固定在穿筋盘(4)后侧的锚筋(1)上；

当构造构件(21)活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸，但在拉筋盘(3)前方既未设置复位弹簧和先导板(10)，也未设置前碇板(122)时，延伸段作为拉筋盘(3)前后移动的滑轨；

当构造构件(21)活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸，但在穿筋盘(4)后方既未设置复位弹簧和后托板(9)，也未设置后碇板(123)时，延伸段作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨。

4.根据权利要求2或3所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，当伞状折叠杆组正向折叠时：设置若干个限位装置，所述限位装置位于拉筋盘(3)后侧和/或穿筋盘(4)前侧；所述限位装置包括前限位装置(14)、后限位装置(15)、整体式限位装置(25)中的一种或多种；所述限位装置用于调整拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间的间距，并配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；所述限位装置无法穿过拉筋盘(3)、穿筋盘(4)；

当伞状折叠杆组反向折叠时：还包括若干个限位止退组合装置，所述限位止退组合装置位于拉筋盘(3)前侧和/或穿筋盘(4)后侧；所述限位止退组合装置包括前止退装置(101)、前反向限位装置(99)、后止退装置(102)、后反向限位装置(100)；所述前反向限位装置(99)、后反向限位装置(100)用于调整拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间的间距，并配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；当拉筋盘(3)向前移动时，能单向通过前止退装置(101)，但被前反向限位装置(99)阻挡；当穿筋盘(4)向后移动时，能单向通过后止退装置(102)，但被后反向限位装置(100)阻挡；

或将限位装置与构造构件(21)合并设置；或将前反向限位装置(99)和/或后反向限位装置(100)与构造构件(21)合并设置；或将前反向限位装置(99)与导向帽(22)合并设置；或将箍筋(18)或第一膜袋(95)替代限位装置使用；或将箍筋(18)或第一膜袋(95)替代前反向限位装置(99)和/或后反向限位装置(100)使用；

当伞状折叠杆组正向折叠并以构造构件(21)为滑轨，且仅允许拉筋盘(3)前后滑动时，则仅在拉筋盘(3)后侧安设前限位装置(14)，且构造构件(21)的后端与穿筋盘(4)固定；或仅安设整体式限位装置(25)，且将其后端与穿筋盘(4)固定；当仅允许穿筋盘(4)前后滑动时，则仅在穿筋盘(4)前侧安设后限位装置(15)，且构造构件(21)的前端与拉筋盘(3)固定；或仅安设整体式限位装置(25)，且将其前端与拉筋盘(3)固定；当允许拉筋盘(3)与穿筋盘(4)均前后滑动时，则同时安设前限位装置(14)、后限位装置(15)，或仅安设整体式限位装置(25)。

当伞状折叠杆组反向折叠并以构造构件(21)为滑轨，且仅允许拉筋盘(3)前后滑动时，则仅在拉筋盘(3)前侧安装前反向限位装置(99)，或前反向限位装置(99)与荷载转换装置(2)合并设置，且构造构件(21)的后端与穿筋盘(4)固定；当仅允许穿筋盘(4)前后滑动时，则仅在穿筋盘后侧安装后反向限位装置(100)，且构造构件(21)的前端与拉筋盘(3)固定；当允许拉筋盘(3)与穿筋盘(4)均前后滑动时，则同时安装前反向限位装置(99)、后反向限位装置(100)；

当仅以锚筋(1)作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨时，锚筋(1)的前端与拉筋盘(3)固定，并在穿筋盘(4)前侧的锚筋(1)上安装后限位装置(15)；或在穿筋盘(4)后侧的锚筋(1)上安装后反向限位装置(100)。

5.根据权利要求4所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，还包括若干根注浆管(19)和/或套设在伞状扩体装置外面的第二膜袋(71)，所述注浆管(19)位于伞状扩体装置内或分别位于伞状扩体装置内、外或从后向前贯穿伞状扩体装置，或注浆管(19)与构造构件(21)或锚筋(1)合体设置；第二膜袋(71)的后端与穿筋盘(4)或后托板(9)连接，前端与拉筋盘(3)或先导板(10)连接。

6.根据权利要求5所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，还包括前膜袋(75)，所述前膜袋(75)用于荷载转换装置(2)的防护；当旋喷钻杆贯穿伞状扩体装置、承担超前旋喷工作时，还包括内膜袋(133)；所述前膜袋(75)的前端无开口或开口被导向帽(22)、先导板(10)、前碇板(122)中的任意一个封闭，后端与拉筋盘(3)、先导板(10)、第二膜袋(71)的前端、第一膜袋(95)的前端之一连接；所述内膜袋(133)的前端与拉筋盘(3)连接，后端与穿筋盘(4)连接，并位于旋喷钻杆的外侧、所有锚筋(1)和伞状折叠杆组以及构造构件(21)的内侧。

7.根据权利要求1所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，当锚筋(1)为下倾状态的钢绞线时，还设置有扩孔段对中支架(90)；当所述伞状折叠杆组为正向折叠时，所述扩孔段对中支架(90)或为与所述伞状折叠杆组并联且反向组装的正向折叠支架折叠杆组，或为与所述伞状折叠杆组串联的支架折叠杆组；当所述伞状折叠杆组为反向折叠时，所述扩孔段对中支架(90)或为与所述伞状折叠杆组并联且反向组装的反向折叠支架折叠杆组，或为与所述伞状折叠杆组串联的支架折叠杆组；所述支架折叠杆组包括至少三根互呈夹角的支架折叠杆，并设置箍筋(18)，箍筋(18)与每根所述支架折叠杆固定连接；支架折叠杆包括通过中铰链(39)相互铰接的支架长杆(5-2)和支架短杆(6-2)，支架长杆(5-2)、支架短杆(6-2)均与支架拉筋盘(3-2)或支架穿筋盘(4-2)铰接。

8.基于权利要求1至7中任一所述的预收式全工况伞状扩体装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：伞状扩体装置的预收缩：在伞状扩体装置组装完成后、植入钻孔之前，通过外部力量，使锚筋(1)、荷载转换装置(2)和拉筋盘(3)相对穿筋盘(4)向前方滑移，使中铰链(39)靠近拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线，从而实现伞状折叠杆组的预收缩；

步骤B：伞状扩体装置的预收缩状态锁定：当伞状折叠杆组进行预收缩至拉筋盘(3)的轴向投影范围之内时，对伞状折叠杆组的收缩状态进行锁定；

步骤C：伞状扩体装置的推进：伞状扩体装置在已完成预收缩程序条件下，由推进机构施加推力进入钻孔内，直至进入预设的扩孔段内；

步骤D：伞状扩体装置的复张：是指待伞状折叠杆组植入扩孔段之后，解开锁定状态，在复位弹簧的复位弹力作用下，使拉筋盘(3)相对穿筋盘(4)向后方滑移，使中铰链(39)远离拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线，从而将伞状折叠杆组复张打开；其中解开锁定状态的方法为解除距离锁定或角度锁定。

9.根据权利要求8所述的预收式全工况伞状扩体装置的使用方法，其特征在于，

伞状扩体装置的预收缩方法为后装法或先装法：

后装法：预先对复位弹簧进行压缩或张拉并进行临时定型，然后再完成伞桩扩体装置的组装及收缩，然后解除复位弹簧的临时定型；该法复位弹簧变形在前，且是在外部力量作用下产生主动变形，而非在拉筋盘、穿筋盘的带动下产生被动变形，伞桩扩体装置在收缩时不需要克服复位弹簧的阻力；

先装法：先完成伞状扩体装置的组装，然后再进行伞状折叠杆组的预收缩；该法复位弹簧变形在后，且是在拉筋盘、穿筋盘的带动下产生被动变形，伞桩扩体装置在收缩时必须克服复位弹簧的阻力；

伞状扩体装置的预收缩状态锁定方法为：

在每一层箍筋与每根折叠杆固定连接的前提下进行锁定，锁定方式为距离锁定或角度锁定；其中距离锁定包括纵距锁定、横距锁定；所述纵距锁定的方法为以下任意一种：对先导板(10)或前碇板(122)与拉筋盘(3)之间的距离进行锁定、对拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间的距离进行锁定、对穿筋盘(4)与后托板(9)或后碇板(123)之间的距离进行锁定；所述横距锁定的方法为以下任意一种：对各中铰链(39)之间的距离进行锁定、对中铰链(39)至拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离进行锁定、对各长杆之间的距离进行锁定、对各短杆之间的距离进行锁定、对长杆或短杆至拉筋盘、穿筋盘中轴线的距离进行锁定；

所述角度锁定的方法为以下任意一种：对长杆(5)和短杆(6)之间的夹角进行锁定、对长杆(5)与拉筋盘(3)的夹角进行锁定、对短杆(6)与穿筋盘(4)的夹角进行锁定；

伞状扩体装置的推进方法为直接顶推法或间接顶推法：

直接顶推法：推进机构向前顶推伞状扩体装置中的任何非导向帽或先导板或前碇板的刚性或半刚性构件的后端面，使得伞状扩体装置被推进；当设置有导向帽时，利用导向帽或先导板或前碇板与伞状扩体装置中其他构件的连接，以伞状扩体装置顶推或带动导向帽前进；

间接顶推法：推进机构向前顶推导向帽的后端或其槽洞底面或先导板或前碇板或荷载转换装置，且利用导向帽或先导板或前碇板或荷载转换装置与伞状扩体装置中其他构件的连接，以导向帽或先导板或前碇板或荷载转换装置拖动伞状扩体装置前进；

伞状扩体装置的复张方法为：解除距离锁定或角度锁定，在复位弹簧的复位弹力作用下使伞状折叠杆组复张打开，并随即受到限位装置或前反向限位装置(99)、后反向限位装置(100)的限制。

10.根据权利要求9所述的预收式全工况伞状扩体装置的使用方法，其特征在于，所述距离锁定或角度锁定的方法包括：螺栓法、销闩法、旋喷离断法、电磁控制法、结绳法、拴系法、热熔法、气囊或液囊法、注浆管锁定法、外罩法、顶杆法、卷绳法、气动或液动销法、抱箍锁定法。