CN113026738A - 一种拓展式扩大头承压板及锚杆 - Google Patents

Abstract

一种拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，包括限位板、动力弹簧、滑动环、连动杆、杆体、限位器、承压板、下连动杆、销轴；限位板与承压板分别固定在杆体的上下端，限位板固定动力弹簧的一端，动力弹簧的另一端活动固定滑动环，滑动环与承压板之间安装连动杆与下连动杆，连动杆的上端与下连动杆的下端分别连接在与滑动环与承压板固定的销轴上，连动杆的下端与下连动杆的上端通过一个活动销轴连接；设有约束套和与约束套连接的保险销，约束套圈住连动杆或下连动杆。

Description

一种拓展式扩大头承压板及锚杆

技术领域

本发明涉及一种拓展式扩大头锚杆，也包括拓展式扩大头承压板的构造。

背景技术

锚杆是指杆体等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,他将巷道的围岩束缚在一起,使围岩自身支护自身。锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对地下室、边坡，隧道，坝体等进行主动加固抗浮等。

现有的锚杆应用中已经有多种技术，如CN201811394388.2公开了一种变径钢筋笼，包括轴向杆、两组相同根数的若干筋条、第一和第二两个圈状固定器，两组相同根数的若干筋条与第一和第二两个圈状固定器构成第一变径钢筋笼单元，变径钢筋笼单元的第一圈状固定器固定在轴向杆端部，第一与第二两个圈状固定器套在轴向杆或桩基杆上，第一和第二两个圈状固定器分别固定第一组与第二组环绕轴向杆的筋条的第一端，第一组每根筋条的第二端分别与第二组对应一根筋条的第二端活络连接，第二圈状固定器套在轴向杆上滑动，第二圈状固定器在滑动前与滑动后分别对应变径钢筋笼单元的原始状态和释放后呈扩大直径的第二直径状态，在轴向杆或桩基杆上设有对第二圈状固定器的限制或定位装置。这种变径钢筋笼骨架的效果好，但成本较高。

CN201711439609.9公开了一种组装式既有锚索的二次张拉方法，组装式既有锚索的二次张拉方法是在既有锚索上固定套设持力连接器，在持力连接器上固定贯穿多根持力锚索，在所有持力锚索的中部套设用于将所有持力锚索固定在一起的束索器，持力连接器、束索器的轴线和所有持力锚索的排布中心轴重合，在持力锚索的周围设置千斤顶；向千斤顶输送液压，使其带动持力锚索向远离持力连接器的方向移动，从而对既有锚索进行二次张拉。

CN 201910248393.0公开了一种混凝土中空锚杆工装，混凝土中空锚杆包括杆体(1)和楔块(2)，杆体(1)包括依次相连接的底端(4)、中间杆(5)和外露端(6)，楔块(2)包括相连接的楔头(7) 和底座(8)，杆体(1)中心开设有杆体内孔(9)，底端(4)包括刀头(10)与切缝(11)，切缝(11) 位于相邻两个刀头(10)之间，楔顶(20)与下端(13)相接触，楔块(2)的中心开设有楔块内孔 (24)，杆体内孔(9)和楔块内孔(24)相连通，本工装包括橡胶套(30)，橡胶套(30)套置在杆体(1)外，橡胶套(30)管壁上设置有沿杆体(1)自上而下方向的导气孔(31)，导气孔(31)中插设有导气管(3)。

CN 201911334788.9公开了一种预应力中空锚杆加固系统，涉及岩体工程施工加固技术领域，包括锚杆组件、加压组件以及预应力锚固体；所述锚杆组件设置有上下贯通的第一通道；所述预应力锚固体连接于所述锚杆组件下方，且所述预应力锚固体配置有锚固端且外表面带有齿牙；所述加压组件安装于所述预应力锚固体内、且设置有与所述第一通道连通的第二通道；加压液体经所述第一通道流向所述第二通道后加压至所述加压组件，在所述加压组件承受压力时向下推进并在向下推进的同时挤压所述预应力锚固体的锚固端向外扩胀其外表面的齿牙切入岩层。本方案提供的预应力中空锚杆加固系统预应力施加简单方便、能保证锚杆孔全孔灌满浆液且不易松动。

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(底端或远端)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，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。

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。表面上看是限制了岩土体脱离原体。预应力锚杆进行预应力施加已经是锚杆应用的要素，但锚杆另一端(底端或远端)深入地层中的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，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。需要有如 CN201811394388.2变径钢筋笼构成的扩大头会大大增加锚杆的锚固力。

发明内容

本发明目的是，提供一种拓展式扩大头承压板锚固结构及锚杆，也包括拓展式扩大头承压板的构造。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。锚杆另一端 (底端或远端)深入地层中的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，增加锚固体的抗拉作用。

本发明的技术方案是，一种拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，包括拓展式扩大头承压板(扩大头混凝土骨架)及锚杆；包括限位板1、动力弹簧2、滑动环3、连动杆4、杆体5、限位器6、承压板7、下连动杆8、销轴3-2；限位板1与承压板7分别固定在杆体5的上下端，限位板1固定动力弹簧的一端，动力弹簧的另一端活动固定滑动环3，滑动环3与承压板7之间安装连动杆4与下连动杆，连动杆4的上端与下连动杆的下端分别连接在与滑动环3与承压板7固定的销轴上，连动杆4的下端与下连动杆的上端通过一个活动销轴连接；设有约束套和与约束套连接的保险销，约束套圈住连动杆或下连动杆。

拓展式扩大头承压板只是上述承压板7与下连动杆通过销轴连接的结构。

进一步，限位板1尤其是通过动力弹簧2上端给弹簧2限位，动力弹簧压缩时提供动力；

本发明工作过程如下述，本发明保险销未释放时，约束套圈住连动杆或下连动杆，动力弹簧2 保持在提供动力状态(典型的是压缩，也可以是伸展；动力弹簧在压缩后再用约束套圈住连动杆或下连动杆)，保险销是一个受控杆(包括电控等装置)，当保险销打开后约束套释放，约束套就不能圈住连动杆或下连动杆。在动力弹簧的弹性力作用下，滑动环3往下运动，活动销轴亦向下运动，则带动下连动杆运动，连动杆4和下连动杆8均能绕销轴转动，连动杆4和下连动杆8的活动端即活动销轴部分向外打开，如果下连动杆打开至水平位置则成为扩大式承压板，在任何角度亦同时起着扩大头混凝土骨架的作用。

杆体可以采用精轧钢筋，也可以采用抗拉纤维制备的杆体或复合材料杆体。精轧钢筋杆体可以是先加或后加预应力杆体，后加预应力杆体可以是精轧钢筋的外层依次包覆防腐涂层5-2、防腐油脂5-3、套管5-1。

有益效果：本发明提供了一种拓展式扩大头锚杆，也包括拓展式扩大头承压板的构造。。锚杆另一端(底端或远端)深入地层中的锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大2-3倍，增加锚固体的抗拉作用。如果混凝土采用加纤维的混凝土效果更好，本发明的扩大头骨架的结构简单，又提供一种硬骨架(连动杆与下连动杆的材质以钢质为主，也可采用其它刚性材料)，成本低，使用效果小，施工方便易操作，保险销装置容易控制销住与释放。

附图说明

图1为本发明承压板锚固结构示意图，

图2为本发明图1结构的连动杆展开结构示意图；

图3-1、图3-2、图3-3、图3-4、图3-5均是本发明承压板结构示意图；承压板7的下连动杆展开到水平的各种结构示意图，下连动杆可以只展开到从垂直到水平的任何角度。一般而言，下连动杆展开的角度为45度至垂直，能有较大的骨架伸出。

承压板7与下连动杆的结构有多种：承压板7可以是带有中央孔的板状结构、套筒结构(图3-3)、法兰结构(图3-1、图3-2、图3-4)、套筒与圆环板或套筒板7-2焊接的结构(图3-3、图3-5)；承压板7外缘固定连接凸出7-1，在连接凸出上安装销轴3-2；在销轴上活络连接下连动杆8；7-3 是配合承压板7的下部螺母。

图3-6是图3-1至图3-5收缩的结构示意图，也是图3-7至图3-20收缩的结构示意图。

图3-7到图3-18均是承压板7的俯视图，下连动杆分别有2、3、4、7(图3-10)、8(图3-18)、 9(图3-14)根的结构示意图，且下连动杆的形状各不相同，上连动杆分别有活动销轴与下连动杆活络连接，上部连动杆的杆体的形状通过活络销轴3-3有所匹配配合；

图3-19至图3-20分别为图3-7到图3-18承压板7的侧视图的展开状态与收缩状态。

图4-6为本发明承压板7结构用于锚杆抗浮系统的结构示意图；图4抗浮锚杆上部固定结构示意图、图5为锚杆杆体采用无粘结钢筋的结构示意图、图6为抗浮锚杆底端部锚固固定结构示意图、采用的是扩大头锚杆且带有囊袋。

图7-10均为本发明承压板结构示意图；

图11为本发明锚杆底端部锚固固定结构示意图、采用的是扩大头锚杆，且为纤维混凝土，带有囊袋或不带有囊袋均可。

图12为无动力弹簧版“C”型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图13-14均为无动力弹簧版囊式“C”型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图15为动力弹簧版“C”型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图16-17均为动力弹簧版囊式“C”型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图18-20均为无动力弹簧版多边型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图21-23分别为动力弹簧版多边型和动力弹簧版囊式多边型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图24-26为无动力弹簧版矩型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图27为动力弹簧版矩型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图28-29均为动力弹簧版囊式矩型拓展承压板扩大头锚杆结构示意图；

图30-31均为囊式纤维扩大头锚杆结构示意图；

图32扩大头锚杆大样图结构示意图；

图33拓展式承压板纤维扩大头锚杆大样图结构示意图；

图32-55共为12对拓展式承压板的收缩与展开的结构示意图；

图56-67共为6对整体式拓展式承压板收缩与展开的结构示意图。

图68为本发明工艺流程图。

具体实施方式

如图所示，限位板1、动力弹簧2、滑动环3、滑动环伸出侧(或外圈)3-1、连动杆4、杆体5、套管5-1、限位器6、承压板7、下连动杆8、销轴3-2、活动销轴3-3；保险销9、约束圈10、密封图11、卡箍12、注浆管13、囊袋14、混凝土(注浆)15。滑动环3的外侧固定滑动环伸出侧(或外圈)3-1用于固定销轴3-2，销轴3-2活络固定连动杆4的上端。

杆体配套法螺母16、混凝土垫层17、混凝土底板18、钢筋19、止水胶条20。弹力环或弹力球 21、片簧22、压缩弹簧23；销轴3-2、防腐涂层5-2、防腐油脂5-3、防腐套管5-4；如动力弹簧2 和滑动环3均套在杆体上；

滑动环设有伸出侧3-1、套管5-1是锚杆杆体上的套筒；承压板7可以是一个法兰状的螺母、法兰或有孔的平板，中心设有螺纹将锚杆杆体的下端固定；中心无螺纹将锚杆的下端伸出后再设有螺母固定。

承压板7与下连动杆的结构有多种：承压板7可以是带有中央孔的板状结构、套筒结构(图3-3)、法兰结构(图3-1、图3-2、图3-4)、套筒与圆环板或套筒板7-2焊接的结构(图3-3、图3-5)；承压板7外缘固定连接凸出7-1，在连接凸出上安装销轴3-2；在销轴上活络连接下连动杆8；7-3 是配合承压板7的下部螺母。

图3-1、图3-2、图3-3、图3-4、图3-5均是承压板7的下连动杆展开到水平的各种结构示意图，下连动杆可以只展开到从垂直到水平的任何角度。一般而言，下连动杆展开的角度为45度至垂直，能有较大的骨架伸出。下连动杆8的变形C形杆或各种形状如8-1；下连动杆的变形结构件8-1，可以是各种(C、门、工字)型材制备的杆件，甚至是板件，或各种柱形杆制备的结构件，仍绕销轴旋转，甚至有绕多个销轴。29是接口。

图3-6是图3-1至图3-5收缩的结构示意图，也是图3-7至图3-20收缩的结构示意图。图 3-7到图3-18均是承压板7的俯视图，下连动杆分别有2、3、4、7(图3-10)、8(图3-18)、9(图 3-14)根的结构示意图，且下连动杆的形状各不相同，上连动杆分别有活动销轴与下连动杆活络连接，上部连动杆的杆体的形状通过活络销轴3-3有所匹配配合；

图3-19至图3-20分别为图3-7到图3-18承压板7的侧视图的展开状态与收缩状态。

扩大头打开方式包括但不限于：弹簧、弹簧片、弹力环、弹力球、弹力棒、压缩囊、配重、自重、振动、液压顶(杆)、气压顶(杆)、高压气体或液体冲击等外力或自然打开等各种打开方式。

23压缩弹簧、24片状弹簧、26液压杆或气动杆、3-7扭簧(可以单独作为拓展展开的动力)；锚杆杆体可以配合高强螺母锁定预应力，与锚杆杆体及与锚固段的混凝土可以使用纤维增强混凝土。保险销未释放时，保险销是一个受控杆使约束套圈住连动杆或下连动杆，动力弹簧2保持在提供动力状态，当保险销打开后约束套释放，约束套散开或约束套移动到连动杆或下连动杆的端部的销轴位置。

连动杆4和下连动杆8的活动端即活动销轴部分向外打开，如果下连动杆打开至水平位置则成为扩大式承压板，在任何角度则为扩大头混凝土骨架。

杆体采用精轧钢筋，锚杆杆体预应力杆体是精轧钢筋的外层依次包覆防腐涂层5-2、防腐油脂 5-3、套管5-1；或采用抗拉纤维制备的杆体或复合材料杆体。

承压板7是带有中央孔的板状结构、套筒结构、法兰结构、套筒与圆环板或套筒板焊接的结构；承压板7外缘固定连接凸出7-1，在连接凸出上安装销轴3-2。抗浮锚杆底端部锚固固定结构中；混凝土扩大头的拓展式扩大头承压板的骨架套在囊袋内。

打开动力结构在实施例(主要由附图提供)为动力弹簧，动力弹簧压缩时提供动力，打开动力结构包括弹簧片、弹力环、弹力球、弹力棒、压缩囊、配重、自重、振动、液压杆、气压杆。保险销未释放时，保险销是一个受控杆使约束套圈住连动杆或下连动杆，打开动力结构保持在提供动力状态，当保险销打开后约束套释放，约束套散开或约束套移动到连动杆或下连动杆的端部的销轴位置。可以电动或人工提供打开的动力。

连动杆和下连动杆的活动端即活动销轴部分向外打开，如果下连动杆打开至水平位置则成为扩大式承压板，在任何角度则为扩大头混凝土骨架。

杆体采用精轧钢筋，锚杆杆体预应力杆体是精轧钢筋的外层依次包覆防腐涂层、防腐油脂、套管；或采用抗拉纤维制备的杆体或复合材料杆体。

承压板是带有中央孔的板状结构、套筒结构、法兰结构、套筒与圆环板或套筒板焊接的结构；承压板外缘固定连接凸出，在连接凸出上安装销轴。抗浮锚杆底端部锚固固定结构中；混凝土扩大头的拓展式扩大头承压板的骨架套在囊袋内。

所述的承压板锚固结构的扩大头锚杆，包括锚杆杆件和锚杆杆件上端的固定结构，钢筋连接器；锚杆杆件采用有粘结或无粘结精轧螺纹钢筋、钢绞线、预应力拉杆，钢筋连接器用于锚杆杆件的长度连接；锚杆杆件顶部与建筑物底板锚固、锚杆杆件底部与可拓展承压板锁定锚固；拓展式扩大头锚杆的承压板、锚杆杆件、锚固件与浇筑的纤维混凝土、超流态混凝土、混凝土等或水泥砂浆、纤维水泥砂浆、水泥浆、纤维水泥浆或其他能固化材料结晶体进行结合，从而形成拓展承压板式扩大头锚杆系统；形状包括圆柱体、多边形(圆内切线)柱体、圆台体、锥体(含圆锥体和多边形锥体)、梯形柱体、球形、竹节形柱体；截面平面图形可以是圆(椭圆)、扇形、弓形、圆环等。多边形(包括三角形、梯形、平行四边形、菱形、矩形、正方形、鹞形、五边形、六边形)等；立体形状也可加以变化：立方体、长方体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥、棱锥等。各部件材质包括/但不限于可以为钢质、其他金属、复合金属、玻璃纤维、玄武岩纤维、树脂、土工布、帆布、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、硼烯、聚四氟乙烯、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。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。

本发明的应用，粉质粘土～淤泥质粉质黏土、强风化泥质粉砂岩～砂质泥岩、粉砂岩、中等风化泥质粉砂岩～砂质泥岩、中等风化粉砂岩单根扩大头锚杆抗拔承载力计算，根据本工程地质勘查报告和设计的锚杆类型，及《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(JGJ/T282—2012)，计算出本工程扩大头锚杆的极限承载力与设计承载力如下:

扩大头锚杆截面尺寸：250/750(圆形截面)，单根锚杆长为15米锚杆，普通锚固段长度为12.5 米锚杆，扩大锚固段长均为2.5米锚杆，强风化泥质粉砂岩～砂质泥岩、粉砂岩层作为扩大锚固段，且进入该层不少于2.5米。

据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010中受冲切承载力计算，在局部荷载或集中反力作用下，配置箍筋或弯起钢筋的板的受冲切承载力应符合下列，不配置箍筋、弯起钢筋时的受冲切承载力：

F_l≤(0.7β_hf_t+0.25σ_pc,m)ημ_mh₀ (6.5.1-1)

公式(6.5.1-1)中的系数η，应按下列两个公式计算，并取其中较小值：

防腐_连动杆—局部荷载设计值或集中反力设计值；

β_h—截面高度影响系数：当h不大于800mm时，取值为1；当h不小于2000锚杆时，取值为 0.9，其间按线性内插法取用；

σ_pc，mm—计算截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在 1.0N/mm²～3.5N/mm²范围内；

u_mm—计算截面的周长，取距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长计算截面的周长；

h₀—截面有效高度，取两个方向配筋的有效高度平均值；

η₁—局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；

η₂—计算截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；

β_s—局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，其值不宜大于4；当小于2时取2；对圆形冲切面取2；

α_s—柱位置影响系数：中柱取40；边柱取30；脚柱取20。

锚杆底板锚固端抗冲切验算如下：

底板厚度：1000mm(筏板室内底层钢筋保护层50mm，顶层钢筋保护层50mm)；

底板混凝土标号：C35，则防腐_t＝1.57mPa；

锚杆杆体材料：直径40mm的PSB1080级精轧螺纹钢筋；

采用高强螺母(高100mm)结合钢垫板的形式将锚杆锚固到底板上，锚固方案见下述：

h₀＝750mm h＝1000mm>800mm，则β_h＝1-0.1/1200；

u_锚杆＝3.14×(750/2+200+750/2)＝2983mm；

β_s＝250/250＝1≤2.0，则β_s＝2.0；

冲切效果与中柱相似，则α_s＝40

则η＝1.0；

防腐_连动杆≤0.7×1×1.57×1×2983×750＝2332kN；

因为扩大头锚杆的抗拔力特征值防腐＝500kN，即锚杆对底板的冲切力为防腐＝1.35× 500＝675kN≤2332kN，满足要求。扩大头锚杆：单根锚杆长15m，扩大锚固段埋放于，强风化泥质粉砂岩～砂质泥岩、粉砂岩层，且进入该层不少于2.5m控制，扩大锚固段直径为750mm，扩大锚固段长度为2.5m；普通锚固段直径为250mm，普通锚固段长度为12.5m。完整的扩大头锚杆是在基础底板内形成锚孔孔径250mm，总长为15m的扩大头压力型，锚杆杆体采用1根直径为40mm的PSB1080 级预应力混凝土用螺纹钢筋外套直径为48mm的塑料波纹管，套管内充满防腐油脂。单根扩大头锚杆抗拔承载力特征值取500kN。

施工方案：扩大头锚杆施工工艺，施工参数根据设计要求调整；

1.1.1测量定位

按照现场已复核过的轴线，根据设计要求和地层条件，在基层上弹出孔位基准线。根据基准线确定出具体锚杆位置采用插筋法作好标记，并撒白灰标记，锚杆平面定位偏差不宜大于100锚杆。通知监理、业主现场人员进行复核验收。

1.1.2非扩大头段钻孔

锚杆钻机成孔：

(1)锚杆非扩大头段杆体直径200mm，孔位偏差≤100mm，孔斜率≤1.0％，孔径≥200mm。

(2)采用旋喷钻头进行低压喷射成孔或采用与设计孔径相匹配的钻头进行钻孔。

1.1.3高压旋喷扩孔，亦可机械扩孔。

高压喷射扩孔可采用水或水泥浆。采用水泥浆液扩孔工艺时，应至少上下往返扩孔两遍；采用扩孔工艺时，最后还应采用水泥浆液扩孔一遍。亦可直接机械扩孔。

(1)扩径段直径700mm,旋喷介质采用素水泥浆(或水)，水泥强度不低于42.5的普通硅酸盐水泥；水泥用量，按照设计图纸执行；水泥浆水灰比0.5，扩孔喷射压力25～30mPa，喷射时喷管匀速旋转，匀速扩孔2遍。

(2)扩孔时将喷射压力增大至25～30mPa，以旋喷提升速度10～25cm/min，旋转速度5～15转/min 的转速进行高压喷射扩孔。

(3)采用测量孔外钻杆长度来推算扩孔长度，当扩孔长度达到设计要求后，为了确保扩体段直径满足设计要求，对扩孔段进行复喷，且喷射泥浆采用水泥浆。

1.1.4锚杆制作、运输与安装

(1)锚杆制作：锚杆制作、存储在现场钢筋加工棚内进行。典型的锚杆杆体采用直径36锚杆 PSB1080级钢筋，制作前钢筋刷防腐，防腐采用Ⅱ级防腐，杆体刷环氧树脂防腐处理。锚杆按设计要求或根据入岩孔深要求的长度下料。锚杆杆体采用的高强钢筋的搭接采用高强连接器连接严禁焊接与弯折，严格按设计要求和规范制作。

若采用预应力无粘结筋，主筋钢筋表面设有防腐油脂层，防腐油脂层外设有塑料薄膜套；通过涂防腐油脂层装置涂防腐油脂层，涂防腐油脂层无粘结筋通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜，再经冷却筒模成型塑料套管，套管可以是金属、PP、PE、PVC、塑料等各种材质的套管。杆体质量要求：a锚杆杆体采用外涂防腐涂层的高强钢筋制作，依据规范要求，涂层与钢筋基层的附着力不宜低于5锚杆Pa，涂层与水泥基层的附着力不宜低于1.5mPa，涂层厚度要求大于280μm。b钢筋和对中支架之间绑扎牢固。c严格按设计要求和规范制作。

1.1.5锚杆安装

杆体放入钻孔前，应检查杆体的质量，确保杆体组装满足设计要求。安装杆体时，应防止杆体扭压，弯曲。材料及制作工艺经检验合格后采用钻机吊运或人工抬送沿孔壁将杆体送入孔中进行下锚，注浆管与锚杆同时放入孔内，设计标高后打开约束装置，使拓展式承压板展开到设计直径；注浆管端头到孔底距离宜为200锚杆，锚杆插入孔内长度不应小于设计规定的95％，锚杆安装后，不得随意敲击锚杆，不得随意提拔，控制好垂直度(孔斜率≤1.0％)，然后准备灌注水泥浆(压力灌浆)。

1.1.6注浆

(1)注浆材料可为掺有纤维的c30细石混凝土或同等强度的水泥浆、水泥砂浆或其他胶凝材料。注浆浆体强度的检验用试块的数量按每50根锚杆不应少于一组确定。每组试块不少于6个。水泥浆体强度检测参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70-2009)。

(2)采用水泥浆为注浆材料时，其抗压强度≥30锚杆Pa，水灰比0.5。水泥宜为42.5级普通硅酸盐水泥。外加剂的品种和掺量应由试验确定。

(3)注浆导管与锚杆杆体一起放入，注浆管应能承受5.0mPa的压力，能使浆液顺利注入孔底并充盈整个扩大头锚固段。注浆材料为水泥(砂)浆时采用高压注浆工艺，浆液应搅拌均匀，并过筛，随拌随用,浆液应在初凝前用完。根据现场试验情况确定灌浆压力，应确保浆体灌注密度。注浆后待孔口溢出浆液或排气管排出的浆液与注入浆液颜色和浓度一致时方可停止注浆。浆液应搅拌均匀，随拌随用，浆液应在初凝前用完。做好注浆记录工作。由于浆体的收缩，在锚杆浆体收缩后，将对孔中顶部补充同标号的水泥浆。

1.1.7锚杆杆体后置法流程

(1)施工工艺流程

施工准备→测量放线→桩机就位→制作锚杆杆件总成→下钻→提钻及灌浆→振动沉入锚杆杆件总成→移机至下一个桩位→施工监测。

(2)振动沉入锚杆杆件总成

混凝土、水泥浆、水泥砂浆或其他胶凝材料灌注结束后，应立即用振动器将锚杆杆件总成插入浆体中，将锚杆杆件总成竖直吊起，垂直于孔口上方，然后校正定位，压入孔内浆体中，锚杆顶标高固定在设计高度。

当灌浆材料为细石混凝土时：

1)水下灌注的混凝土应符合下列规定:

①水下灌注混凝土必须具备良好的和易性,配合比应通过试验确定；坍落度宜为180～220锚杆；和易性良好。无泌水、无离析现象，易泵送，易施工；28天抗压强度符合强度评定标准 (GB/T50107-2010)；

②水下灌注混凝土的砂宜选用混合中砂混合中砂(特细沙与人工砂各3:7)；粗骨料的粒径宜为 5～10锚杆(根据所选用灌注设备来定)；

③水下灌注混凝土宜掺外加剂。

④采用的c30细石混凝土配合比；

2)导管的构造和使用应符合下列规定:

①导管壁厚宜为3-5mm,外径径宜为68～70mm；直径制作偏差不应超过2mm,导管的分节长度可视工艺要求确定,底管长度不宜小于4mm,接头宜采用双螺纹方扣快速接头；

②导管使用前应试拼装、试压,试水压力可取为0.6×1.0mPa；

③每次灌注后应对导管内外进行清洗。

3)隔水栓

使用的隔水栓应有良好的隔水性能,并应保证顺利排出；隔水栓宜采用球胆或与桩身混凝土强度等级相同的细石混凝土制作。

4)灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求:

①开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为300～500mm；

②应有足够的混凝土储备量,导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m；

③导管埋入混凝土深度宜为2～6m。严禁将导管提出混凝土灌注面,并应控制提拔导管速度,应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差,填写水下混凝土灌注记录；

④灌注水下混凝土必须连续施工,每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制,对灌注过程中的故障应记录备案；

⑤应控制最后一次灌注量,超灌高度宜为0.8～1.0m,凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。

(5)每点注完浆后，必须先关球阀，后卸注浆管，待管内压力消失后才提管。

(6)注浆工程系隐蔽工程，需如实、认真地作好原始记录。

1.1.8预应力张拉

(一)以底板作为施加预应力的支点

①基坑开挖至基底并清理浮浆且找平(亦可在垫层施工完成后操作此步骤)，在找平后的锚杆顶部放置遇水膨胀止水胶条；

②浇筑底板混凝土，在底板开槽或预留孔道端埋入锚垫板(施加预应力用)，埋入锚垫板前再放置一道遇水膨胀止水胶条；

③锚垫板上方螺纹钢筋上设置预应力螺母，与垫板、预应力钢筋机械连接，并及时旋紧预应力螺母，并用配套扭力扳手施加预应力至设计要求的变形位置。或用千斤顶施加预应力至设计要求的荷载，用锚具锁定。

(二)以锚杆桩顶作为施加预应力的支点

①在锚杆的混凝土或注浆体强度达到90％以后，清理锚杆桩顶设计标高以上的浮浆，并用水泥砂浆找平，在锚杆顶部埋入锚垫板；

②在锚垫板上方螺纹钢筋上设置预应力螺母，与垫板、预应力钢筋机械连接，并及时旋紧预应力螺母，并用配套扭力扳手施加预应力至设计要求的变形位置。或用千斤顶等或其他种设备，施加预应力至设计要求的荷载，用锚具锁定。

③锚垫板及锁定预应力用的螺母均刷防腐漆；

④浇筑垫层，再在垫层上端底板下端放置遇水膨胀止水胶条；

⑤预应力螺母上施加保护装置指螺旋箍筋套在预应力螺母上，绑扎螺旋箍筋以及基底上的基础底板钢筋，绑扎过程中避免碰撞预应力钢筋；

⑥安装锚固配件；根据工程设计和规范的要求，在锚杆主筋的顶部所设置锚固结构

⑦最后支模浇筑基础混凝土基础底板，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。

锚杆的后张预应力施加装置，施力机械有两种结构，一是使在钢筋夹持器下端向上加力的设备，包括千斤顶；另一种是在钢筋夹持器上端向上加力的设备，包括但不限于千斤顶、手动扳手、吊车、胡芦、龙门吊、轮旋盘等，电动、液压、气压机械和手动设备。

钢筋(主筋)采用有粘结或无粘结的精轧螺纹钢。锚杆钢筋底端具有带有承压件的扩大头锚杆施加应力更好，可对桩头周围土体进行改良加固，增加其承载强度。

1.1.9质检

(1)试验锚杆达到28d龄期或浆体材料强度达到设计强度的80％后，应进行基本试验以检测抗拔力。扩大头直径的检测结果具体检测依据按照《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T 282-2012 中相关条文规定执行。

(3)浆体强度检验用的试块数量，不应少于1组；水泥浆体强度检测参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70-2009)。

拓展式承压板扩大头锚杆设计说明1

1.1《岩土工程勘察报告》。

1.2《岩土工程勘察规范(2009年版)》(GB 50021-2001)

1.3《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ 476-2019)

1.4《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(JGJ/T 282—2012)

1.5《混凝土结构设计规范(2015年版)》(GB 50010-2010)

1.6《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)

1.7《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)

1.8《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS 22：2005)

1.9《建筑地基基础工程施工质量验收标准》(GB 50202-2018)

1.10《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)

1.11《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-2008)

1.12《预应力混凝土用螺纹钢筋》(GB/T 20065-2016)

1.13《钢筋锚固板应用技术规程》(JGJ 256-2011)

(GB/T14370-2015)(GBJ 50300-2011)

2工程概况：

2.1项目名称；2.2本工程采用拓展式承压板扩大头锚杆体总成体系作为永久抗浮构件。2.3 扩大头锚杆设计参数：

2.4计量单位(除注明外)：1)长度：mm；2)角度：度；3)标高：m；4)强度：N/mm²。

3材料及要求：

3.1本工程所用杆体钢筋为PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋,屈服强度 fy＝1080MPa,fyk＝1230MPa,预应力混凝土用螺纹钢筋的最大力下总伸长率不小于3.5％,断后伸长率不小于6％。详见2.2条。杆体钢筋严禁弯折、严禁采用焊接接长，其杆件定位器严禁采用焊接安装。

3.2注浆材料采用的水泥均为P.O.42.5,其质量应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的规定。

3.3注浆材料采用的水为饮用水，拌合用的水质应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ 63，拌合水中酸、有机物和盐类等对水泥浆体和杆体有害的物质含量不得超标，不得影响水泥正常凝结和硬化。

3.4扩大头锚杆锚固浆体为C30同等强度水泥砂浆、水泥浆、砼或纤维混凝土。

3.5锚具、夹具和连接器的基本性能和使用要求应符合现行国家标准《钢筋锚固板应用技术规程》(JGJ 256-2011)及《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2015的规定。

3.6锚固在梁板混凝土内的锚板采用Q235级钢板或40CR法兰螺母；钢筋笼底部承压板为Q460 级的碳素结构钢。

3.7杆体钢筋做一级防腐，杆体钢筋外设置杆体隔离套管，套管内充填防腐润滑油脂；套管在加工和安装过程中不得损坏，对杆体钢筋无不良影响，与锚固浆体和防腐润滑油脂接触无不良反应，不影响杆体的弹性变形。

3.8防腐润滑油脂应符合现行行业标准《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JG/T3007的规定。防腐材料在设计使用期限内应保持防腐性能和物理稳定性，不与周围介质和相邻材料发生不良反应，不对锚杆自由段的变形产生限制和不良影响，在张拉过程中不得开裂、变脆或成为流体。

3.9锚杆杆体定位器或对中支架采用对杆体无害的钢、塑料材料制成，不影响锚固浆液的自由流动。

3.10在锚杆与垫层、锚杆与底板交接处应采用聚合物水泥砂浆封闭,封闭厚度不小于5mm,材料的选择均应符合相关材料规定。

3.11施工中任何钢筋的替换,均应经设计单位同意后,方可替换。

4施工要求及检测:

4.1施工前准备：4.1.1施工工艺参数应根据土质条件和扩大直径通过试验或工程经验确定，正式施工前应进行试验性施工验证，并应在施工中严格控制。

4.1.2施工前应做好场地平整,对不利于施工机械运行的松散软土应进行适当处理,雨季施工必须采取有效排水措施。

4.1.3施工前应选定机械设备,明确施工工艺及技术要求,拟定锚杆失效补救措施。

4.2施工：4.2.1施工流程：定位→水泥砂浆、水泥浆、砼或纤维混凝土制备→旋喷桩机或钻机钻进至设计深度→高压旋喷或机械扩孔施工→成孔→清孔→成孔质量检测→下放拓展式承压板扩大头锚杆体总成→高压灌注水泥砂浆、水泥浆、砼或纤维混凝土→成桩→结石体强度达到设计强度的90％实施预应力张拉并锁定→垫层完成后安装锚固配件。

4.2.2扩大头锚杆杆体总成安装

1、所有材料及其配件的存储、堆放应整洁、防潮、防锈、防火；加工完成的锚杆杆体总成在存储、搬运、安放时不得受到机械损伤、介质侵蚀和污染，受有害物质污染的原材料不得使用。

2、杆体钢筋外根据设计要求如需设置杆体隔离套管时，套管内需充满防腐油脂，两端并密封；套管在加工和安装过程中不得损坏。依据规范要求,套管与杆体的间隙应填充防腐油脂，必要时可采用双重套管密封保护，详见大样图。沿杆体轴线方向每间隔2m设置一个杆体定位器，注浆管/导管与杆体绑扎牢固。

3、扩大头锚杆杆体总成在安装、搬运、下放时应轻拿轻放，避免杆体钢筋、套管等的损伤、损坏。

4.2.3工艺参数：

1、孔位偏差≤100mm,孔斜率≤1.0％,孔径≥250mm。

2、超打深度为500mm。

3、高压喷射扩孔的喷射压力不应小于20MPa，喷嘴给进或提升速度10～25cm/min,喷嘴旋转速5～ 15r/min。

4、锚杆锚固浆体为C30同等强度水泥砂浆、水泥浆、砼或纤维混凝土。

4.3锚杆施工：

4.3.1成孔直径250mm,孔位偏差不大于100mm,长度允许误差+100/-30mm。

4.3.2扩孔后应立即下放组装完成的扩大头锚杆体总成并及时注浆且在1小时内完成单根锚杆的连续注浆。

4.3.3安放锚杆杆体总成时，不得损坏锚杆杆体总成任一组件，保证正常的注浆作业，不得随意敲击，不得悬挂重物。

4.3.4灌注导管与螺纹钢筋固定一起放入锚孔,注浆管到孔底的距离≤300mm，导管应能承受压力不小于9.0MPa,能使灌注材料顺利压灌至钻孔底部扩大头锚固段。浆液应自下而上连续灌注，且孔内应顺利排水、排气。

4.3.5注浆完成后不得随意敲击杆体，不得悬挂重物。

4.3.6注浆浆液应搅拌均匀，随办随用，在初凝前用完，未使用前防止石块、杂物混入浆液。也可采用商品砼或砂浆，锚固浆体强度不低于30MPa。

4.3.7当孔口溢出浆液与注入浆液颜色和浓度一致时浆液灌注高度达到锚杆施工面标高上方 0.8-1.0m后方可停止注浆。

4.3.8锚固浆体度达到不低于设计要求的强度90％后凿除泛浆找平至锚杆施工面标高(进入结构底板不低于50mm)，实施预应力张拉锁定。

4.3.9本工程应在锚固浆体强度达到设计强度的90％后施加预应力并锁定。在施加预应力前将锁定预应力用的钢垫板及高强螺母刷环氧树脂防腐漆不小于280μm厚。

4.3.10垫层完成后安装锚固配件与结构底板整体浇筑。

4.4.1本工程锚杆施工完成后，应在注浆体强度达到设计强度的80％后进行验收试验，验收试验的数量为总根数的5％，且不少于5根，验收试验的最大荷载为抗拔力设计值的1.5倍，具体检测依据按照相关规范规定执行。

4.4.2浆体强度检验用试块数量，每天不少于一组，每组试块的数量不少于6个。

4.4.3本工程锚杆施工完成后,应结石体强度达到设计强度的90％后进行抗拔试验,试验的数量 3根,试验的最大荷载详见变直径钢筋笼扩大头锚杆设计参数表。

4.4.4锚杆正式施工之前应进行蠕变试验，试验根据《建筑工程抗浮设计标准》(JGJ 476-2019) 附录E第Ⅳ项蠕变试验进行，试验数量不少于3根。试验应加载至破坏。

5.1本工程其他说明未涉及之处,应按照《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ 476-2019)、《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(JGJ/T 282-2012)、《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS 22：2005)、和等相关规范规定要求取值。

本发明适用范围包括但不限于抗浮、抗拔、抗拉、抗压等各类桩型；应用领域包括但不限于各类建筑工程、护坡及地质灾害等范畴。

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。

Claims (10)

1.一种拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，包括限位板、动力弹簧、滑动环、连动杆、杆体、限位器、承压板、下连动杆、销轴；限位板与承压板分别固定在杆体的上下端，限位板固定动力弹簧的一端，动力弹簧的另一端活动固定滑动环，滑动环与承压板之间安装连动杆与下连动杆，连动杆的上端与下连动杆的下端分别连接在与滑动环与承压板固定的销轴上，连动杆的下端与下连动杆的上端通过一个活动销轴连接；设有约束套和与约束套连接的保险销，约束套圈住连动杆或下连动杆。

2.根据权利要求1所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，上述承压板与下连动杆通过销轴连接的结构。

3.根据权利要求1所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，打开动力结构为动力弹簧，动力弹簧压缩时提供动力，打开动力结构包括弹簧片、弹力环、弹力球、弹力棒、压缩囊、配重、自重、振动、液压杆、气压杆。

4.根据权利要求3所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，保险销未释放时，保险销是一个受控杆使约束套圈住连动杆或下连动杆，打开动力结构保持在提供动力状态，当保险销打开后约束套释放，约束套散开或约束套移动到连动杆或下连动杆的端部的销轴位置。

5.根据权利要求4所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，连动杆和下连动杆的活动端即活动销轴部分向外打开，如果下连动杆打开至水平位置则成为扩大式承压板，在任何角度则为扩大头混凝土骨架。

6.根据权利要求1所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，杆体采用精轧钢筋，锚杆杆体预应力杆体是精轧钢筋的外层依次包覆防腐涂层、防腐油脂、套管；或采用抗拉纤维制备的杆体或复合材料杆体。

7.根据权利要求1所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，承压板是带有中央孔的板状结构、套筒结构、法兰结构、套筒与圆环板或套筒板焊接的结构；承压板外缘固定连接凸出，在连接凸出上安装销轴。

8.根据权利要求1所述的拓展式扩大头锚杆的承压板锚固结构，其特征是，抗浮锚杆底端部锚固固定结构中；混凝土扩大头的拓展式扩大头承压板的骨架套在囊袋内。

9.根据权利要求1-8之一所述的承压板锚固结构的扩大头锚杆，其特征是，还包括锚杆杆件和锚杆杆件上端的固定结构，钢筋连接器；锚杆杆件采用有粘结或无粘结精轧螺纹钢筋、钢绞线、预应力拉杆，钢筋连接器用于锚杆杆件的长度连接；锚杆杆件顶部与建筑物底板锚固、锚杆杆件底部与可拓展承压板锁定锚固；拓展式扩大头锚杆的承压板、锚杆杆件、锚固件与浇筑的纤维混凝土、超流态混凝土、混凝土等或水泥砂浆、纤维水泥砂浆、水泥浆、纤维水泥浆或其他能固化材料结晶体进行结合，从而形成拓展承压板式扩大头锚杆系统；形状包括圆柱体、多边形(圆内切线)柱体、圆台体、锥体(含圆锥体和多边形锥体)、梯形柱体、球形、竹节形柱体；截面平面图形可以是圆(椭圆)、扇形、弓形、圆环等。多边形(包括三角形、梯形、平行四边形、菱形、矩形、正方形、鹞形、五边形、六边形)等；立体形状也可加以变化：立方体、长方体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥、棱锥等。

10.根据权利要求10所述扩大头锚杆，其特征是，各部件材质包括/但不限于可以为钢质、其他金属、复合金属、玻璃纤维、玄武岩纤维、树脂、土工布、帆布、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、硼烯、聚四氟乙烯、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。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。

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