CN213952218U - 一种扩大头预应力混凝土锚杆 - Google Patents

Abstract

一种扩大头预应力混凝土锚杆，包括锚杆的拉杆与底端的扩大头；底端的扩大头灌注混凝土扩大头段和拉杆杆体段成型，锚杆中拉杆内主筋可采用能施加预应力的装置施加预应力；主筋为带套管的无粘结预应力的精轧螺纹钢筋、普通三级钢筋或钢绞线；锚锚杆主筋的顶端所设置有锚固结构。砂石水泥三合一混凝土中，采用砂、细石、水泥与水搅拌成符合工程设计规范的预应力细石混凝土，细石的直径在13毫米以下。

Description

一种扩大头预应力混凝土锚杆

技术领域

本实用新型涉及固定直径或扩大头预应力混凝土锚杆，是一种克服抗浮固定直径或扩大头锚杆杆体自由段弹性变形的锚杆装置，也涉及变直径钢筋笼扩大头预应力混凝土锚杆桩及施工工法。

背景技术

本申请人的CN2020103929335一种锚杆的后张预应力施加装置，包括施力机械10、支架或/与支架板、钢筋夹持器、支架或支架板中央设有能使锚杆的上端钢筋(主筋)穿过的孔洞；锚杆钢筋的下端固定在锚杆地层或岩层的钻孔内，穿过的孔洞后上端钢筋由钢筋夹持器夹持，并由施力机械10施加应力，施加到额定应力时(也可以根据相对伸长进行估值或用应力计测量)，上端钢筋的通过锁定螺母或焊接等方式固定在支架板上，再在钻孔内此钢筋(主筋)的周围浇筑混凝土。钢筋(主筋)尤其是采用精轧螺纹钢。锚杆在地层或岩层钻孔的表面设有的支架7为锚杆，孔洞后上端钢筋由钢筋夹持器。支架带有支撑脚，支架孔洞的下方为锁锚螺母螺接在精轧螺纹钢。带锚的锁定支架在地层或岩层钻孔的表面，锁定支架上方放置垫板和预应力锁定螺母；并和锚杆最上端的锚固结构一起与建筑物底板一并浇筑。但未涉及扩大头或固定直径或预应力混凝土锚杆(桩)的施工工法。

众所周知，砂石水泥三合一混凝土比水泥砂浆或水泥浆的强度高许多，如标号c30混凝土强度达到30MPa以上；成本并不高。

CN 107044122是发明人提出的一种克服抗浮固定直径或扩大头锚杆体系变形(杆体自由段弹性变形和固定直径或扩大头锚固段的土体蠕变变形)的工法，通过新的后张法施加预应力，从而达到控制承压型固定直径或扩大头锚杆工程实践中变形量的目的。通过对这两部分变形的分析，提出一种新型的解决直通或扩大头锚杆变形的工法。承压型固定直径或扩大头锚杆预应力工法，钻孔钻进至设计深度，能够开展旋喷施工或机械扩孔施工，放下锚杆的拉杆与固定直径锚头或扩大头(变直径钢筋笼或各种囊式扩大头、以及各种扩大头等)，扩大头到位后扩大机构将扩大头扩大至设计尺寸。

本发明人先期提出的方法解决抗浮锚杆基本解决变形问题，工程实际表明：承压型固定直径或扩大头锚杆的位移由杆体的弹性变形和扩体段的滑移(塑性变形)两部分组成。

实用新型内容

本实用新型目的是，由锚杆骨架体系与预应力混凝土灌注凝固而成的锚杆，提出一种由锚杆骨架体系与预应力混凝土灌注凝固而成的锚杆，并用后张预应力施加装置，通过简明和有效的装置，在现场施工时能够施加预应力(与预制预应力锚杆相比较，本实用新型应用预应力混凝土灌注凝固锚杆骨架体系，并用后张预应力的施加，从而消除锚杆的变形量，可以很好的减少工程锚杆的位移，锚杆体拉裂，增加锚杆的安全和稳定性。

本实用新型的技术方案是，一种扩大头预应力混凝土锚杆，包括锚杆的拉杆与底端的扩大头；底端的扩大头灌注混凝土形成扩大头段，拉杆杆体段灌注混凝土成型，锚杆中拉杆内主筋采用能施加预应力的装置施加预应力；主筋为带套管的无粘结预应力的精轧螺纹钢筋、普通三级钢筋或钢绞线；锚锚杆主筋的顶端设置有锚固结构；灌注混凝土为砂石水泥三合一混凝土，砂石水泥三合一混凝土中，采用砂、细石、水泥与水搅拌成符合工程设计规范的预应力细石混凝土，细石的直径在13毫米以下。

带套管的无粘结预应力的精轧螺纹钢筋、普通三级钢筋或钢绞线(均是无粘结的)；锚杆主筋的顶端所设置的锚固结构。施加设计和规范要求的预应力,完成后并锁定，再撤消需要撤除的预应力施加的设备装置；锚杆的整体部分由浇筑的混凝土与锚杆骨架体构成；锚杆的整体达到额定强度后，根据工程设计和规范的要求，锚杆主筋的顶端所设置的锚固结构，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。

进一步，扩大头内骨架为变直径钢筋笼或直通不变径钢筋笼或各种囊式扩大头。非扩大头浇筑混凝土也是可行的。

进一步，所述主筋钢筋为精轧无粘结钢筋，精轧无粘结钢筋指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；在塑料薄膜套外为混凝土；预应力后施加在主筋钢筋上，形成预应力锚杆杆件。通过涂防腐油脂层装置涂防腐油脂层，涂防腐油脂层再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；在塑料套外采用混凝土；预应力后施加在主筋钢筋，形成预应力锚杆杆件；将主筋钢筋用螺母锁定，预应力锚杆杆件是施工现场浇筑。

进一步，主筋采用无粘结的钢筋或有粘结的钢筋，其数量可以是一根或一根以上，但少于 6根。

进一步，锚杆主筋底端具有钢筋笼骨架或变直径钢筋笼的骨架，钢筋笼骨架或变直径钢筋笼的骨架的主筋是非施加应力的结构。

锚杆杆件和上部，使用包括但不限于配筋、增加截面积、增加水泥和混凝土强度与规格等方法，增加锚杆的承载强度，及对其周围的土体加固增加土体强度。

由锚杆骨架体系与预应力混凝土灌注凝固而成的锚杆，锚杆的拉杆即主筋与扩大头(变直径钢筋笼或各种囊式扩大头、以及各种扩大头等)，扩大头到位后，扩大机构将扩大头扩大至设计尺寸，然后灌注混凝土在扩大头即扩体段和非扩体段成型，至设计和规范要求的额定强度后；锚杆中拉杆即主筋采用能施加预应力的装置和方法对主筋(如带套管的无粘结预应力精轧螺纹钢筋等)施加预应力；施加设计和规范要求的预应力,完成后并锁定，再撤消需要撤除的预应力施加的设备装置；锚杆的整体部分由浇筑的混凝土与锚杆骨架体构成；锚杆的整体达到额定强度后，依据工程设计和规范的要求，锚杆主筋的顶端所设置的锚固结构，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。也可以依据工程设计和规范的要求，不用施加预应力与建筑物底板浇筑。例如：锁定支架3-1并和锚杆最上端的锚固结构一起与建筑物底板一并浇筑，也可以预应力不施加一并与建筑物底板浇筑。

锚杆主筋钢筋，施加后张预应力锚杆组件内钢筋的数量，是一根或者一根以上，但一般不多于15根(否则成混凝土桩了)，钢筋的规格、性能、强度、直径可根据设计要求具体确定；预应力锚杆组件的长度、横截面的形状和面积，则根据具体的工程技术要求设定；当工程需要杆件的长度超长时，可以采取用螺母连接器的方式或其他方式，将两根或两根以上的钢筋杆件加以连接，以达成所需的长度；钢筋螺母连接器也可以预先埋设在锚杆内，钢筋可以选用圆钢、钢管、钢绞线和其他型钢，型钢两端亦可以设有丝纹。

锚杆组件和可变径钢筋笼，立体几何形态包括但不限于：立方体、多面体、正多面体、四面体、长方体、圆柱、圆台、棱柱、棱台、圆锥、棱锥、竹节状、串状、凸凹状；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、菱形、梯形、多边形、圆、椭圆、圆环、扇形、弓形；锚杆组件可以是实心的，亦可以是空心的截面。抗浮抗拉锚杆用预制预应力无粘结钢筋，及其加长形态的主筋和配筋可选用的材料，包括但不限于钢材、钢绞线、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。

砂石水泥三合一混凝土中，常见采用与水搅拌成符合工程设计规范的预应力细石混凝土，细石的直径中一般在13毫米以下，砂、细石、水泥与水搅拌成符合工程设计规范的预应力细石混凝土，细石的粒径及砼配合比例，需满足设计和规范要求。

钻孔前完成主体结构底板浇筑，主体结构底板浇筑完成以后，在底板上开槽，通过底板作为施加预应力的支点，再进行预应力混凝土锚杆桩施工工法，对钢筋施加预应力完成锚杆浇筑后，最后在开槽处浇筑混凝土完成锚杆与主体结构底板锁定，(由于对底板的影响较大，此种方法一般不常见采用)。

亦可以锚杆非扩大头段的顶面作为施加预应力的支点，待混凝土强度达到不低于设计和规范要求的可施加预应力的强度后，凿除泛浆找平至锚杆桩顶面施工面标高，根据设计要求实施预应力张拉锁定。也可根据工程设计需要具体设定。

可选择满足工程施工和设计质量要求的各种型号规格的灌注设备。浇筑混凝土浇筑管的内径一般采用4-10cm(也可根据工程设计需要和钻孔孔径的大小具体设定)，用以浇筑或高压浇筑由砂、细石、水泥与水搅拌成符合工程设计规范的预应力细石混凝土。

锚杆主体强度明显增大，浇筑扩大头，尤其是带变直径钢筋笼的扩大头，也用混凝土浇筑，扩大头的强度足以满足施加预应力的要求，并在锚杆主筋底部作为施加应力的拉力固定端。

施加预应力的具体步骤：

(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。

本实用新型通过细导管(外径一般不超过150毫米)浇注混凝土，将锚杆自由段直径控制在180～300mm结构，也能作为刚性微型桩；

锚杆的整体部分，如果选用高标号的水泥砂浆或水泥浆与锚杆骨架体构成，并能够满足设计与规范要求，也是可行的。

本实用新型采用预应力抗浮抗拉锚杆，包括主筋钢筋(包括主筋钢筋或将主筋钢筋通过连接螺母的主筋钢筋连接结构)作为基本承力的结构，尤其是主筋钢筋为精轧无粘结钢筋，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)；在塑料套外采用本实用新型方法包括混凝土或(水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料)并凝结固化；预应力后施加在主筋钢筋(后施加预应力、混凝土固化完成再释放预应力)，形成预应力锚杆杆件；将主筋钢筋用螺母锁定，对钢筋施加预应力后，形成预应力锚杆杆件。

在锚杆自由段即锚杆体达到设计要求的强度后成为后张法施加预应力的锚杆，在锚杆顶部即刚性微型桩顶部放置锚垫板，锚垫板放置完成后，锚杆钢筋顶端通过螺母与垫板、预应力筋机械连接。

锚杆的后张预应力施加装置包括施力机械、支架或/与支架板、钢筋夹持器或锁定螺母、支架或支架板中央设有能使锚杆的上端钢筋穿过的孔洞；锚杆钢筋的下端固定在锚杆地层或岩层的钻孔内，穿过的孔洞后上端钢筋由钢筋夹持器夹持或螺母锁定，并由施力机械施加应力，上端钢筋的通过锁定螺母或焊接等方式固定在支架板上所述的锚杆的后张预应力施加装置，锚杆在地层或岩层钻孔的表面设有锚杆的后张预应力锁定支架，锁定支架可以是预制的也可以是现场制作的，其形状包括但不限于带支撑脚或不带支撑脚的长方体、正方体、圆柱体、多面体混凝土或钢制件。

所述的锚杆的后张预应力施加装置，预应力锁定支架带有支撑脚，锚杆主筋精轧螺纹钢穿过支架孔洞，在其上方用锁锚螺母螺锁定。

所述的锚杆的后张预应力施加装置，带锚的锁定支架在地层或岩层钻孔的表面，锁定支架的上方放置垫板和预应力锁定螺母；并和锚杆最上端的锚固结构一起与建筑物底板一并浇筑。

所述的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6；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。

所述的锚杆的后张预应力施加装置，钢筋(主筋)尤其是采用精轧螺纹钢，采用有粘结或无粘结的钢筋。

所述的锚杆的后张预应力施加装置，锚杆钢筋底端具有扩大头的锚杆钢筋的杆身施加应力更好，锚杆钢筋底端具有扩大头或直通等直径非扩大头锚杆。

所述的锚杆的后张预应力施加装置，并可对桩头周围土体进行改良加固，增加其承载强度。所述的锚杆的后张预应力施加装置，锚杆可选择混凝土或高标号的水泥浆及钢筋骨架形成高强度的刚性锚杆体，加有加强筋13的混凝土的结构，如加钢筋笼、螺旋箍筋等。

施加预应力的大小：根据地下室抗浮计算时，计算的上浮水头放大1.05倍；抗浮计算锚杆的安全系数取K＝2.0；因此锚杆施加的预应力小于锚杆的特征值(最大变形长度)，且要大于常水位时所需要的锚杆抗浮力，综合考虑取施加预应力的大小，应根据设计和有关规范的要求确定。

提高注浆体材料的强度，将其作为刚性微型桩，在锚杆自由段注浆体达到设计要求的强度后，在锚杆顶部放置锚垫板，后张法施加预应力。

通过将锚杆自由段直径加大(增至200～300mm，或更大，浇注混凝土等方式)，使用包括但不限于选用各种配筋材料、增加截面积、增加水泥和混凝土强度与规格等方法，增加锚杆体及其桩端段的承载强度，及对其周围的土体加固增加土体强度；各种配筋材料包括但不限于若干竖钢筋、箍筋、钢套筒、钢筋笼、钢丝网笼、桩端间接配筋、承压板、锚固板、承压法兰等，配筋材料与混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹之一并凝结固化形成锚杆杆体。

通过施加预应力，从而消除锚杆的变形量，可以很好的减少工程锚杆的位移。综合考虑，在保证桩身强度以及桩抗压承载力的前提下，克服抗浮直通等直径非扩大头锚杆或扩大头锚杆体系变形的工法，在桩段布置锚垫板，从而后张法施加预应力。

施加设计和规范要求的预应力,完成后并锁定，再撤消需要撤除的预应力施加的设备装置；锚杆的整体部分由浇筑的混凝土与锚杆骨架体构成；锚杆的整体达到额定强度后，根据工程设计和规范的要求，锚杆主筋的顶端所设置的锚固结构，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。锚杆杆上端的锚固结构采用高强螺母三件套锚固形式、三通高强螺母或法兰锚固结构或其他传统锚固方式。法兰螺母加井字形钢筋网组合结构或其他传统锚固方式与底板、围檩、梁等进行锚固。

现有技术包括本实用新型人已经申请获得的技术，一般都是灌注水泥浆或水泥砂浆(凝固后强度远不够)，解决不了或很难解决锚杆的预应力及其施加，以达到规范要求和确保工程安全性、稳定性、耐久性的问题，从而使传统锚杆技术的安全性、稳定性、耐久性等方面存在着安全隐患。为解决这一问题，本实用新型针对性地提出一种扩大头(特别是变直径钢筋笼扩大头)预应力混凝土锚杆桩及施工工法(后张法)。本实用新型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，也用于抗压桩。

有益效果：本实用新型涉及一种扩大头(特别是变直径钢筋笼扩大头)预应力混凝土锚杆桩。本实用新型通过现场的预应力施加即后张应用，使其锚杆承载力达到设计所需要的施加预应力值，完全改革了锚杆无混凝土浇筑的制品；利用本申请人的后张法施加预应力装置能够精确施加，可以大大减小扩体锚杆自由段的变形量，可以保证锚杆应用时直接处于受力并施加拉力的状态，在建筑上应用极为合理，而且本实用新型与预制预应力锚杆相比较，总体成本不高，因为能够减少运输成本，锚杆的长度易在现场控制，采用预制锚杆时往往锚杆的长度还要进行处理，采用混凝土结构的浇筑法强度能够达到C30以上的强度，远优于砂浆或灰浆的浇筑强度；在拉伸时同时本方案施工简单，对基础的施工基本无影响。后张预应力混凝土锚杆(桩)是革命性的，对于提高锚杆技术的安全性、稳定性、耐久性，有着积极重要的作用。

附图说明

图1为本实用新型后张法工艺流程图；

图2为本实用新型工艺成功后结构连同锚杆扩大头的装置示意图；

图3为本实用新型工艺成功后结构连同锚杆扩大头的第二种装置示意图；

图4为本实用新型工艺成功后结构连同锚杆扩大头的第三种装置示意图；

图5为本实用新型后张法施加预应力的装置结构示意图；

图6为本实用新型后张法施加预应力的装置结构示意图；

图7为本实用新型后张法施加预应力的装置结构示意图；

图8为本实用新型后张法施加预应力的装置结构示意图；

图9为本实用新型锚杆扩大头浇筑结构；

图10为图9的横截面示意图；

图11为本实用新型扩大头预应力混凝土锚杆(桩)总体结构示意图；

图12为本图11之D区的一种锚固案例的示意图。

具体实施方式

如图2-3所示：钢筋夹持器(最简明的方式由固定螺母8、受力夹9、内穿式油缸6与固定螺母8构成)，钢筋(主筋)1、扩大头2、支架板3、锁定螺母4、锚杆浇筑体5、内穿式油缸6、支架7、固定螺母8、受力夹9、施力机械10。支架板3放置在加固后的土体上。管套14可以是无粘结钢筋涂油层的外套、网片钢筋15。桩端预应力锚板(支架垫板) 3、施加预应力桩端标高21。自由(普通)段钻孔孔径16、灌注口17，网片钢筋15与桩端预应力锚板(支架垫板)3的连接点18。应力计11。支架板3放置在加固后的土体12上、各种锁定支架3-1的表面上设有钢筋穿孔。

图2-4表示了本实用新型的完整结构和应用上的结构，扩大直径的钢筋笼的具体结构与施加释放的方法以及施工成孔的方法(包括钻具均可参考本申请人的在先专利申请)；锚杆杆体采用C30混凝土(或其他高标号混凝土)；锚杆钢筋底端具有扩大头2的锚杆钢筋的杆身施加应力更好，扩大头2预先浇筑后可以在锚杆底端锚固后施加预应力在钢筋上。使用各种预制预应力锁定支架，并可以和垫层或在浇注混凝土底板时与底板一体化。

并可增加桩头周围土体加固或扩大头。图5-8为本实用新型预应力施加结构示意图；分别代表了施力机械10的两种结构，图5-8是使在钢筋夹持器下端向上加力的设备，包括千斤顶、内穿孔式油缸6；另一种是在钢筋夹持器上端向上加力的设备，向上加力的设备的种类极多，不超出杠杆原理的结构.

具体实施方式中有所列举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(两个普通千斤顶可以制备成一对向上的动力抬钢筋、施加应力的结构)、手动扳手等；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。

锁定支架有各种结构，上方可再放置垫板和预应力锁定螺母，在应力施加到位后由锁定螺母拧紧；锁定支架并和锚杆最上端的锚固结构一起与建筑物底板一并浇筑，预应力不会释放。

锚杆钢筋外加混凝土及钢筋骨架形成混凝土锚杆桩，混凝土锚杆桩加有加强筋13的混凝土的结构，如加钢筋笼、竖筋、螺旋箍筋等。

将锚杆普通段直径(螺纹钢筋外周浇混凝土)加大(增至250mm，或更大)，将其作为刚性混凝土微型桩7，在保证桩身强度以及桩抗压承载力的前提下，在桩段布置锚垫板，从而后张法施加预应力。

不考虑扩体段的端压力，假设杆体普通段可以提供的抗压承载力标准值(按照摩擦桩考虑)约为500kn：桩身强度设计值为：N＝fc*As＝14.3x3.14x0.25x0.25/4*1000＝701.6KN

本实施例工程桩身可以施加的预应力不大于500KN。

1、施加预应力的步骤如下：

①基坑开挖至基底并清理浮浆；并施作遇水膨胀止水胶条；

②初步浇筑混凝土垫层，再在锚杆顶部，埋入带锚的锁定支架作为锚垫板(直径250mm，厚16mm)；在锁定支架上方设置支架，锁定螺母先拧在钢筋上，内穿式油缸6(或内孔式千斤顶)在支架上，内穿式油缸(或内孔式千斤顶)中央有孔穿过锚杆钢筋；内穿式油缸6(或千斤顶)在支架上方向上发力使主筋应力产生，再在支架下方固定锁定螺母。锚杆钢筋上拧有预应力锁锚螺母；

③也用配套扭力扳手通过上方的固定螺母施加预应力；钢筋穿孔的设备，钢筋夹持器主要包括固定螺母8、受力夹9。配套扭力扳手施加预应力，油缸、推杆、绞盘、轮旋盘、杠杆、扳手、吊车、葫芦、吊机均可；手动、电动、液压、气动均没有超出本实用新型的保护范围。

也可以是内穿式油缸6与固定螺母8构成钢筋夹持器9，固定螺母8在内穿式油缸6上方固定锚杆的主筋。

与垫板、预应力筋机械连接，并及时旋紧预应力螺母，

④绑扎螺旋箍筋套住螺纹钢筋及预应力螺母以及基础底板钢筋，绑扎过程中避免碰撞预应力钢筋，造成预应力损失；最后，支模浇筑基础混凝土的底板(保证整体性良好)。

钢垫板上方设置预应力螺母，与垫板、预应力筋机械连接，并及时旋紧预应力螺母，并用配套扭力扳手施加预应力；绑扎螺旋箍筋以及基础底板钢筋，绑扎过程中避免碰撞预应力钢筋，造成预应力损失；最后，根据工程设计和规范的要求，锚杆主筋的顶端13所设置的锚固结构，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。图11为本实用新型扩大头预应力混凝土锚杆(桩)总体结构示意图：无粘结预应力精轧螺纹钢筋A，精轧螺纹钢筋配套连接器B，扩大头段细石混凝土结晶体C，施加预应力后锚杆顶部与底板锚固示意D，变直径钢筋笼E，普通段(自由段)细石混凝土结晶体F。

锚垫板上方设置预应力螺母，与垫板、预应力筋机械连接，并在预应力施加后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、或用本实用新型所述的其它机械施加预应力至设计要求的荷载，用锚具锁定。

在绑扎基础底板钢筋前，也可以利用预应力螺母进行二次张拉锁定，底板钢筋绑扎过程中避免碰撞预应力钢筋，最后，根据工程设计和规范的要求，锚杆主筋的顶端所设置的锚固结构，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。

通过采用的后张法施加预应力，可以大大减小扩体锚杆的实践中的位移量，同时本方案施工简单，对基础的施工基本无影响。对于提高扩体锚杆技术和工程质量的安全性、稳定性、耐久性，有着积极的作用。

扩大头预应力混凝土锚杆(桩)的施工

1、机械设备及产品规格

MXL-150D回转式工程钻机(实施例不限于列举的设备的品牌规格)；聚能高压注浆泵XPB-90C；搅拌机和多功能细石泵；空气压缩机；(变直径)钢筋笼骨架可以采用本申请在先申请的多种结构的钢筋笼，尤其是变直径钢筋笼。

(预应力)杆件为精轧螺纹钢筋

2、不同地层条件下机械设备与产品的组合

3、成孔

3.1施工工艺(图1)

3.2施工方法

3.21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100mm。通知监理、业主现场人员进行复核验收。

3.22钻孔(普通段)

根据基准线确定出具体锚杆位置采用插筋法作好标记，通知监理、业主现场人员进行复核验收。

锚杆钻机成孔：

1)孔位偏差≤100mm，孔斜率≤1.0％，孔径≥设计孔径。

2)旋喷提升速度10～20cm/min，旋转速度10～20转/min。

3)为防塌孔此时旋喷介质可由水改为水泥浆，此时依靠前端钻头直径进行钻孔，因此压力设为常压，钻至孔底并超钻500mm；待扩孔时根据地勘、经验或试桩结果将压力调至所需压力进行高压旋喷扩孔(或其它方法扩孔，对岩石或砾石本申请人已经申请在先的多种钻头)。

4)中断喷射后，恢复注浆时搭接长度≥0.5m。

3.23高压旋喷扩孔(根据不同的地质条件也可以选择不同的扩孔方式)

1)扩孔采用纯水泥浆(或水)，水泥强度不低于42.5的普通硅酸盐水泥。喷射时喷管匀速旋转，以20cm/min的提升速度及20r/min的转速进行高压喷射扩孔，由底往上匀速扩孔2遍；采用水扩孔工艺时，最后还应采用水泥浆液扩孔一遍。喷射压力根据地勘、经验或前期试桩进行敲定。

2)为了确保扩体段长度满足设计要求，采用测量钻进钻杆的长度来推算扩孔长度。

3)旋喷扩孔完毕后将钻杆提出孔外，立即用大量清水清洗钻机及高压泵及管路。

4)注意事项：

①喷射扩孔时，实时监测浆液状态、喷射流量、压力、钻杆转速及提升速度等施工参数，确保其符合设计要求。

②在高压喷射扩孔过程中，不得中断喷射；一旦出现喷射中断，再次喷射时，搭接长度不小于500mm，且间隔时间不大于30min。在高喷段进入岩层后降低钻进速度。提升喷射压力。

③高压喷射用水应经滤网过滤，泥浆及水泥浆应采用二次搅拌，并在泥浆转移过程中进行过滤，以防发生堵管事故，影响正常施工进度。

④标高控制施工现场开挖后用水准仪测量各做作业面的标高，计算出每个锚杆孔位的空孔长度，在送锚器上做标记。

⑤最终成孔后清除孔内余渣，同时现场工程师及质检员进行孔深、锚孔偏斜度测量，符合设计要求后应尽快进行下道工序施工。

⑥各机台施工人员必须认真填写钻孔钻进中原始记录表，详细记录各孔的进尺情况，地层变化及施工时的其它特殊情况。

进一步的，根据设计规范要求和工程具体土层状况，也可以机械干孔成孔和扩孔，并在干孔状态下灌注混凝土。

4、变直径钢筋笼扩大头锚杆桩组装与下放

4.1变直径钢筋笼扩大头锚杆桩组装

4.11锚杆桩杆体

锚杆桩杆体制作、存储在现场钢筋加工棚内进行。主筋套上与之匹配的通长波纹管，填充防腐油脂并密封(亦可：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))；波纹管和对中支架之间绑扎牢固(按规范要求在杆体上每隔两米安放一个对中支架)，锚杆杆体按设计要求或根据入岩孔深要求的长度下料。锚杆杆体高强钢筋的搭接采用高强连接器连接严禁焊接，严格按设计要求和规范制作。

4.12锚杆桩的组装

1)将制作好的杆体穿过变直径钢筋笼中心管并用配套的高强螺母进行锁定，螺母超拧两丝；同时在变直径钢筋笼中心管顶部用限位螺母进行锁定防止钢筋笼上下滑动。

2)将细石砼导管沿着杆体至变直径钢筋笼穿插到底部(导管末端2m段也可采用软管) 并安装导向帽(以不影响导向帽的安装为宜)，安装时注意不能影响到钢筋笼的弹开；上部细石砼输送管用扎丝与杆体进行轻微绑扎固定以不影响后期抽出为宜。

3)用细钢丝绳卸扣扣住变直径钢筋笼变直径开关销子，此时钢丝绳严禁拉扯。

4.2变直径钢筋笼扩大头锚杆桩的下放与打开

4.21锚杆桩的下放

锚杆桩放入钻孔前，应再次检查锚杆桩体系的质量，确保组装满足设计要求。经检验合格后采用钻机吊运或人工抬送沿孔壁将锚杆桩送入孔中进行下锚，下放时细石砼输送管、钢丝绳与锚杆桩同步放入孔内；锚杆桩插入孔内长度不应小于设计规定的95％，锚杆桩下放完成后，不得随意敲击锚杆，不得随意提拔。

4.22打开变直径钢筋笼

变直径钢筋笼锚杆桩安装到设计标高后，控制好垂直度(孔斜率≤1.0％)，然后用机械卷扬机或人工拔出变直径开关销子，解除约束；中间禁止停顿，确保钢筋笼一次性打开。然后准备灌注细石混凝土。

5、灌注细石混凝土

5.1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180～220mm；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5～12mm(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细石混凝土配合比设计见下表(或按设计规范要求配置细石混凝土)：

强度MPa

5.2混凝土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4m,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。

5.3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。

5.4灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求(根据设计规范要求和工程具体土层状况，也可以机械干孔成孔和扩孔，在干孔状态下灌注混凝土):

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。

6、间接钢筋网片安装

混凝土灌注完成后将间接钢筋网片居中安放在锚杆桩桩头并低于底板面标高，使得间接钢筋网片完全被混凝土浆体包裹住。具体间接钢筋网片尺寸与埋放标高见设计大样详图。

7、张拉锁定与锚固

7.1张拉预应力的条件

混凝土强度达到不低于设计要求的强度90％后凿除泛浆找平至锚杆桩施工面标高，根据设计要求实施预应力张拉锁定。试验用加荷装置(千斤顶、油泵)的额定压力必须大于式验压力。试验用计量仪表(压力表、测力计、位移计)应满足测试要求的精度。

7.2锚固：张拉锁定结束后，即可在锚杆主筋的顶端13将止水环及锚固配件按设计说明进行安装。

7.3最后，根据工程设计和规范的要求，锚杆主筋的顶端所设置的锚固结构，与建筑物底板一并浇筑，形成抗浮抗拉或抗压体系。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均以包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种扩大头预应力混凝土锚杆，其特征是，包括锚杆的拉杆与底端的扩大头；底端的扩大头灌注混凝土形成扩大头段，拉杆杆体段灌注混凝土成型，锚杆中拉杆内主筋采用能施加预应力的装置施加预应力；主筋为带套管的无粘结预应力的精轧螺纹钢筋、普通三级钢筋或钢绞线；锚锚杆主筋的顶端设置有锚固结构；灌注混凝土为三合一混凝土。

2.根据权利要求1所述的扩大头预应力混凝土锚杆，其特征是，所述主筋钢筋为精轧无粘结钢筋，精轧无粘结钢筋指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；在塑料薄膜套外灌注混凝土；预应力后施加在主筋钢筋上，形成预应力锚杆杆件。

3.根据权利要求1所述的扩大头预应力混凝土锚杆，其特征是，主筋钢筋采用无粘结的钢筋，其数量是一根或平行的一根以上，但少于6根。

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