CN215801569U - 一种无竖筋变直径钢筋笼及其锚杆或桩基 - Google Patents

Abstract

一种锚杆或桩基用无竖筋变直径钢筋笼，包括轴向杆、动力弹簧、N个圆环或环板，N组筋条，N取3以上；圆环或环板均匀分布轴向杆上滑动；每组每根筋条的一端在对应的一个圆环或环板上均匀活络固定，每根筋条的另一端为自由端，每组筋条的数字为3‑12根，动力弹簧套在轴向杆上；动力弹簧的弹性抵住圆环或环板，动力弹簧用于撑开筋条；由释放装置释放。

Description

一种无竖筋变直径钢筋笼及其锚杆或桩基

一、技术领域

本实用新型涉及一种变直径(以下称变径或扩大式)钢筋笼及其锚杆或桩基，尤其是锚杆或桩基中的骨架——无竖筋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，地质灾害治理,以及加固等技术范畴，也用于抗压桩基。本实用新型提供的是抗拔力/ 抗压力较大，性能稳定可靠锚杆或桩基中的无竖筋变直径钢筋笼骨架。

二、背景技术

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φ。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或混凝土锚固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拉作用，将自由段的拉力传至土体深处。

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。在成本的施工方面，变径大小头锚杆或桩基的扩孔技术已经有基础，注浆或混凝土的注入单独形成大小头，但未及相适应的钢筋骨架，不能形成有足够摩擦力的拉力或抗力传递的锚杆或桩基，尤其是锚杆的锚固力受到限制。在用于建筑地下室抗浮基坑支护，边坡支护，以及加固等技术领域时锚固力有所不足。因为它们需要抗拔力较大，且要求稳定可靠。

在一些粘土层、软弱层、卵石层、砂砾层或风化岩层中,由于这些地层的强度往往低于混凝土的强度,不利于混凝土基础桩桩身的承载力发挥。因此,为了充分发挥混凝土的强度特性,已经有建筑工程方面的论文提出采用变径基础桩来提高桩的承载力,在技术上显然是合理可行的。

CN201710363883一种克服抗浮固定直径锚头或扩大头锚杆体系的结构是，当钻孔钻进至设计深度，能够开展高压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，扩大头到位后扩大机构将扩大头扩大至设计尺寸，然后高压注浆或灌注混凝土在扩体段和整个自由段成桩；锚杆中拉杆采用能施加预应力的螺纹钢筋；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；最后，支模浇筑基础混凝土基础底板。用先张法预制预应力锚杆杆件技术参见下述：工程实际表明；承压型无竖筋变直径钢筋笼扩体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。

扩大头锚杆技术是一种新型的地下工程应用技术，符合国家倡导的“节能减排、绿色发展”精神。在解决地下室抗浮、基坑支护等方面，与一般传统工艺相比，更加的经济、环保；同时在工期与耐久性等方面，也有较大的优势。随着扩体锚杆技术的推广，越来越多的工程采用扩体锚杆技术进行地下室抗浮、基坑支护等。与此同时，大量的工程实践表明，锚杆的承拉力远大于普通锚杆，其变形位移的尺度大，因而在位移控制方面比传统的桩基础大，因此如何更好的控制锚杆的变形，是对扩体锚杆技术改进的一个重要方向。

现有的扩大头锚杆在钢筋笼结构是以若干与主钢筋的竖向筋平行的结构为主，可用于变径基础桩的强度变形计算和非变径基础桩的计算方法一样。基础桩分端承桩和摩擦桩,二者的强度变形计算不同,以摩擦桩为对象进行计算比较。摩擦桩的强度一般由桩的侧摩阻力和桩端持力层的强度组成,对于摩擦桩来说,桩周摩阻力是主要的,但对于大部分基础桩特别是大直径桩,桩端支承于基岩, 桩端的支承力是主要的,因此桩端持力层的极限强度计算就显得非常重要,因为桩端持力层的强度计算不同的方法得出的值相差很大。基础桩持力层的强度不仅与岩、土的本身性质有关,而且与桩基的埋深及尺寸有关。可见变径基础桩在应用上很有前途，但是，如何获得可行的变径基础桩是一个需要解决的问题。

钢筋笼结构是以若干与主钢筋的竖向筋平行的结构在受力上不利吸收锚杆主钢筋杆的拉力强度，总体而言，锚杆主钢筋杆传递到钢筋笼及与之凝结的混凝土，需要设计一种钢筋笼在垂直于主钢筋的具有更好受力强度的扩大头钢筋笼。

三、实用新型内容

本实用新型目的是，提出一种扩大头无竖筋变直径钢筋笼，克服素浆体扩大头的锚固或桩基承载能力和整体性差的不足，应用于构成具有标准钢筋骨架的扩体锚杆或桩基，具有低成本和简单简明的力学结构，用于性能价格比最优的锚杆或桩基。

本实用新型的技术方案是：锚杆或桩基用无竖筋变直径钢筋笼，包括轴向杆、动力弹簧、N个圆环或环板(花键)，N组筋条；圆环或环板均匀分布轴向杆上滑动；每组每根筋条的一端在对应的一个圆环或环板上均匀活络固定，每根筋条的另一端为自由端，每组筋条的数字为4-12根，动力弹簧套在轴向杆上；动力弹簧的弹性抵住圆环或环板，动力弹簧用于撑开筋条；可由释放装置释放。N个圆环或环板互相固定，或与轴向杆的固定，为滑动式的，只要一只圆环或环板固定住被动力弹簧驱动即可(可带动其它滑动式圆环或环板及相应的筋条)。

多个滑动式圆环或环板一般在主钢筋上均匀分布，也均匀受力；多个滑动式圆环或环板相互间固定或不固定均可，只要所有筋条组的长度相同，均会使每只滑动式圆环或环板及对应的每组筋条均匀在主钢筋上。

圆环或环板在轴向杆的固定，轴向杆在主钢筋(桩基杆)上滑动构成收缩与展开的结构，若干竖筋均匀环绕主钢筋；每组筋条未撑开时筋条大致贴近(平行)轴向杆(或成一小的锐角)，筋条撑开时筋条垂直或近似垂直于轴向杆(大于45度的锐角)；即对应着无竖筋变直径钢筋笼的收缩与展开。钢筋笼的收缩与展开是的应用于锚杆扩大头的骨架(展开后)。

活络固定的结构是销轴的结构；轴向杆内套在主钢筋(或等于主钢筋)上，即极端情况下轴向杆还可以不采用，只是由若干圆环或环板(花键)，套在主钢筋上的可上下活动(滑动)的机构。滑动的圆环或环板(花键)在主钢筋或桩基杆上设有定位或固定的装置。

本实用新型可设置承压板，先设有下承压板，钢筋笼的下部设有下承压板，再可设有上承压板，位于钢筋笼的上部，还可设有注浆管，上下承压板连接在轴向杆或主钢筋上，或另设连接装置用于连接上承压板与下承压板，上下承压板的结构尤其是附有孔或螺纹孔的平板，平板是矩形或圆形；平板与钢筋可以浇筑凝结材料。

筋条与竖筋活络连接的方式：圆环或环板分别通过销轴3-1、销轴圆环筋条组件(U型固定圆环筋条组件)3-2将筋条连接到竖筋。竖筋筋条的根数不必多，一般等于6、7、8根均可。

成为承压式无竖筋变直径钢筋笼扩体锚杆或桩基，无竖筋变直径钢筋笼在置于扩体段时展开释放，在无竖筋变直径钢筋笼上设有注浆或注入混凝土导管机构，以达成注浆或注入混凝土成为锚杆或桩基，无竖筋变直径钢筋笼成为锚杆或桩基的骨架。

本实用新型的带承压板的无竖筋变直径钢筋笼，在与受拉杆包括但不限于各种规格等级的钢筋、钢绞线、钢丝绳、结合形成扩体锚杆整体；进一步,与各种规格的钢柱、型钢或不无竖筋变直径钢筋笼混凝土结构(柱/或桩)的承压基础，形成扩体桩基整体。

本实用新型的应用工法：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 (或桩孔)→打开锚头(或桩孔)中扩大机构，将钢筋笼打开至设计尺寸→高压注浆或灌注混凝土。

本实用新型的无竖筋变直径钢筋笼，筋条为纬线，可以是展开后的垂直筋条构成，无竖筋作为经线；动力弹簧被张力或压力紧张，当卡或扣、销被释放时，动力弹簧驱动轴向杆筋条张开，则钢筋笼变径(扩大直径)，构成了大直径的钢筋笼，构成了锚杆或桩基的钢筋骨架。

筋条为6-8根均可。N个圆环或环板与筋条张开后，形成大致与主钢筋垂直的N个纬线网，能够构成有效的钢筋网受力结构，再加上承压板的作用，能形成扩大头钢筋笼。钢筋笼的长度越长， N的数字就越大，一般3个以上，长度一米的钢筋笼，N可以达到10个或者更多。

本实用新型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，在变径钢筋笼上设有注浆或注入混凝土导管机构，以达成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。

竖筋外周设有箍筋，箍筋且与竖筋设有固定点；环状箍筋收紧是未使用状态，环状箍筋是刚性或柔性钢线；箍筋为连续的环状、多个独立的环状或是多个独立的带间隙的环状。

本实用新型的承压变径钢筋笼，在与受拉杆包括但不限于各种规格等级的钢筋、钢绞线、钢丝绳、结合形成扩体锚杆整体；进一步,与各种规格的钢柱、型钢或不变径钢筋笼混凝土结构(柱/ 或桩)的承压基础，形成扩体桩基整体。

本实用新型的应用工法：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 (或桩孔)→打开锚头(或桩孔)中扩大机构，将钢筋笼打开至设计尺寸→高压注浆或灌注混凝土。

本实用新型的变径钢筋笼，纬线可以是展开后的垂直筋条构成，竖筋作为经线；动力弹簧被张力或压力紧张，当卡或扣被释放时，动力弹簧驱动轴向杆与环板的滑动撑开筋条，则钢筋笼变径(扩大直径)，构成了大直径的钢筋笼，构成了锚杆或桩基的钢筋骨架。

纬线可以是钢绞线或钢丝绳均匀绕在或均匀分布套在竖筋外周，约束与释放机构是使圆环或环板滑动(或轴向杆带动环板的滑动)撑开筋条装置，纬线则成为多边形的环状箍筋及包括展开后的垂直筋条，如竖筋为八根时，纬线则成为八边形。

N个圆环或环板与筋条张开后，形成大致与主钢筋垂直的N个纬度网，能够构成有效的钢筋网受力结构，再加上承压板的作用，能形成扩大头钢筋笼。钢筋笼的长度越长，N的数字就越大，一般3个以上，长度一米的钢筋笼，N可以达到10个或者更多。

动力弹簧9套在轴向杆上，动力弹簧9结构有多种，可以位于钢筋笼的端部，也可以分布在钢筋笼的上中下，或是长度达到钢筋笼的20-100％长度。动力弹簧9的半径(并非动力弹簧9钢丝的半径)可以是仅仅包裹住轴向杆，也可以是达到近200mm的半径。

另可设有囊袋套在钢筋笼的外周。动力弹簧9具有多种变形，有无箍筋、间隔纬线、及囊袋的是否应用均是本实用新型的设计点。

变直径钢筋笼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。

典型的成品中：钢筋笼压缩后纬线的直径一般≤200mm(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，纬线直径达到400mm左右的直径(也可以箍后≤150mm，扩后纬线直径达到200-350mm)，一般长度为 1200-1600mm；根据需求，也不排除纬线直径可以达到500-2000mm左右或更大的直径，钢筋笼要先用大规格的主钢筋、竖筋，箍后纬线(外圆周)的直径一般≤300-800mm，长度根据需求增减。

纬线可以是螺旋线或在竖筋上均匀分布的圆周。

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。本实用新型运用都属于扩大头锚杆或大头桩基技术的应用。

本实用新型可根据具体工程的使用要求，依据本实用新型的原理，亦可以形成多种立体形状的可动力弹簧9式变直径钢筋笼，包括/但不限于圆柱体、多边形柱体、锥体、梯形柱体、竹节形柱体等等本实用新型可根据具体工程的使用性能要求，依据本实用新型的变直径原理，对超大直径的桩基动力弹簧9式变直径钢筋笼，亦可以形成双层/或多层竖筋排列(笼中套笼)为特征的可动力弹簧9式变直径钢筋笼。

动力弹簧9套在轴向杆上，动力弹簧9结构有多种，可以位于钢筋笼的端部，也可以分布在钢筋笼的上中下，或是长度达到钢筋笼的20-100％长度。动力弹簧9的半径(并非动力弹簧9钢丝的半径)可以是仅仅包裹住轴向杆，也可以是达到近200mm的半径。

有益效果：本实用新型方案结构简明，形成的扩大头整体性能能达到基本要求；能形成有足够摩擦力的拉力或抗力传递的锚杆，锚固力明显增大且整个锚杆的整体性好，同样也用于扩大头承压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。本实用新型技术可提供的抗拔抗压力更大，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。本实用新型使用较少的材料和低成本的制备工艺，能够满足降低较高成本的更大型的桩基或锚杆的施工要求，具有良好的经济性。

四、附图说明

图1为本实用新型带箍筋和竖筋且带有注浆器的结构示意图(收缩状态)。图1-1为图1扩展状态。

图2为本实用新型带箍筋和竖筋且带有注浆管的结构示意图(收缩状态)。图2-1为图2扩展状态。

图3为本实用新型不带箍筋但有竖筋和套在囊袋的结构示意图(扩展状态)。

图4为本实用新型释放结构示意示意图。

图5为图4中B-B横截面结构示意图；

图6为图5中筋条3连接结构示意图；

图7为环状箍筋6(螺旋状)的结构示意图；

图8为第二圆环筋条组件的收紧结构示意示意图(放大图)；

图9第二圆环筋条组件的释放结构示意示意图。

图10为变径钢筋笼收紧时结构示意图；

图11为变径钢筋笼产品约束机构打开后结构示意图。

图12为本实用新型带竖筋的且带有注浆器的自重展开式结构示意图(收缩和展开状态)。

图13为本实用新型带竖筋的且带有注浆管的自重展开式结构示意图(收缩和展开状态)。

图14为本实用新型带竖筋的且带有注浆器的自重展开式并套在囊袋的结构示意图(扩展状态)。

图15为本实用新型结构的纬线(线性筋条+竖筋的不连续的纬线，环板可以是多组，并不限于图中的数字)的骨架结构示意图(收缩状态)。带弹簧和下承压板的自重，设有注浆管，和导向帽。

图16为本实用新型图15扩展状态。

图17为本实用新型图16横截面结构示意图。

图18、图21、图24为本实用新型展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图19、图22、图25为本实用新型结构的纬线(多组弹簧，多组环板与筋条，的结构，也可以是伸长后如图20的通长弹簧的结构，环板是多组)的收缩状态扩大头的结构示意图(收缩状态)。如不设弹簧，可再带下承压板的自重，设有注浆管，和导向帽。(图15扩展状态)。图19、图22、图25带或不带箍筋的结构均可。

图20、图23、图26分别为本实用新型图19、图22、图25扩展状态示意图。

图27为本实用新型展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图28为本实用新型结构的纬线(一根通长弹簧的结构，上下两至三组环板与筋条)的收缩状态扩大头的结构示意图(收缩状态)。如不设弹簧，可再带下承压板的自重，设有注浆管和导向帽。为带箍筋的结构。不带箍筋亦可。

图29为本实用新型图28的扩展状态示意图。

图30、图33、图36、图39、图42、图45为本实用新型展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图31、图34、图37-1、图40、图43、图46为本实用新型新型结构的纬线(多组弹簧，多组环板与筋条，的结构，也可以是伸长后如图20的通长弹簧的结构，环板是多组)的收缩状态扩大头的结构示意图(收缩状态)。如不设弹簧，可再带或不带下承压板的自重，设有注浆管和导向帽，不设亦可；带或不带箍筋的结构均可。

图32、图35、图37-2、图41、图44、图47分别为本实用新型图31、图34、图37-1、图40、图43、图46的扩展状态示意图。

图38-1、图38-2和图38-3分别是具有上下承载压板的骨架结构、带竖筋和箍筋的收缩状态、带竖筋和箍筋的展开状态的结构示意图。

图48为本实用新型不带箍筋和有竖筋套在囊袋的结构示意图(收缩状态)。图49为本实用新型不带箍筋但有竖筋和套在囊袋的结构示意图(扩展状态)。

图50、51、54、57为本实用新型展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图52、图55、图58为本实用新型新型结构的纬线(多组弹簧，多组环板与筋条，的结构，也可以是伸长后如图20的通长弹簧的结构，环板是多组)的收缩状态扩大头的结构示意图(收缩状态)。如不设弹簧，可再带或不带下承压板的自重，设有注浆管和导向帽，不设亦可；不带箍筋的结构。

图53、图56、图59分别为本实用新型图52、图55、图58的扩展状态示意图。

图60、61分别为本实用新型套在囊袋的收缩状态和展开状态结构示意图。(囊袋内部钢筋笼形式不固定，可替换成实用新型中的任意形式)。

图62、63分别为本实用新型套在囊袋的收缩状态和展开状态结构示意图。(囊袋内部钢筋笼形式不固定，可替换成实用新型中的任意形式)。

图64、图66、图68收缩状态示意图；图65、图67、图69分别为本实用新型图64、图66、图68的拓展状态示意图，均是带囊袋的结构。

图70、图72、图74、图76、图78为带有本实用新型的承压型预应力混凝土扩大头锚杆大样示意图。

图71、图73、图75、图77、图79为带有本实用新型的承压型预应力纤维混凝土扩大头锚杆大样示意图。

五、具体实施方式

本实用新型仍可能应用有竖筋的结构，图中亦包括这些内容。图中的部件所示，包括主钢筋或轴向杆、若干竖筋、至少两个圆环或环板和与圆环或环板相对应的若干组筋条，所述圆环或环板均套在主钢筋或轴向杆或桩基杆上，所述每个圆环或环板环绕着圈各活络固定一组与若干竖筋数相同的筋条，每组筋条中，筋条的一端活络接竖筋的相同高度的位置，筋条的另一端活络接到圆环或环板，即每根竖筋的不同高度分别与至少两个圆环或环板的每组筋条活络连接，若干竖筋环绕主钢筋或轴向杆；竖筋外周设有环状箍筋作为外周的纬线，环状箍筋且与竖筋设有固定点，环状箍筋为弹性材质的环状螺旋动力弹簧9箍筋或柔性钢线；环状箍筋收紧是未使用状态，螺旋动力弹簧9环状箍筋的端部设有环状箍筋释放装置；用柔性钢线时设有撑开竖筋和筋条的释放装置。至少一个圆环或环板(可以通过圆环或环板相互的连接结构如轴向杆带动所有的环板带动筋条展开，)在主钢筋或轴向杆或桩基杆上滑动，滑动圆环或环板在主钢筋或轴向杆或桩基杆上设有定位装置。

主钢筋或轴向杆4、圆环或环板1、若干竖筋2、筋条3、定位器5、环状箍筋6、箍筋端部的钢套环6-1、环状箍筋与主钢筋或轴向杆4或圆环或环板1的连接点7、释放机构8(可以为保险销等)，环状箍筋钢套环配合的插孔8-1、或约束圈8-2的插孔，保险销可以拨出插孔，承压板与钢筋焊接或螺接、动力弹簧9、承压板10、限位器10-1用于对圆环或环板1及对应组的筋条进行主钢筋上的限位、第一圆环筋条组件11和第二圆环筋条组件11-1在图画出；筋条3可以是圆杆或扁杆；销轴 3-1、销轴圆环筋条组件(U型固定圆环筋条组件)3-2、缺口3-3。囊袋12、注浆器组件13(承压板与注浆管13-1、回浆管13-2的结合、13-3为囊袋固定夹)、导向帽14。定位器5用于相对固定动力弹簧9。

图中也给出了竖筋外周设有箍筋，箍筋且与竖筋设有固定点；环状箍筋收紧是未使用状态，环状箍筋是螺旋动力弹簧9或柔性钢线；箍筋为连续的环状、多个独立的环状或是多个独立的带间隙的环状；也可为间断式短筋形成像环形骨架筋。纬线可以是螺旋线或在竖筋上均匀分布的圆周、圆环或间断弧线。

本实用新型基本结构如图1、2所示：变径钢筋笼，包括主钢筋或轴向杆、圆环或环板和若干竖筋、筋条，圆环或环板与主钢筋或轴向杆垂直，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，筋条的一端接到一圆环或环板，圆环或环板固定在主钢筋或轴向杆或桩基杆上。筋条3类似于伞骨的直杆。

图3、4为本实用新型收紧结构和释放结构示意图，竖筋为六根，其实6根及以上均可以，则纬线为钢绞线、钢绳等结构时变径钢筋笼张开时横截面多边形的。

图3、4中竖筋为平行主钢筋或轴向杆竖直分布的直杆状，竖筋也可以是均匀的斜线分布：

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，筋条的另一端接到圆环或环板，每根竖筋的另一端或中部均连接一根筋条的一端，筋条的另一端接到圆环或环板，圆环或环板在主钢筋或轴向杆(桩基杆)上滑动。当若干竖筋的一端固定的圆环或环板的直径比较大，筋条的另一端接到圆环或环板撑开后，竖筋可以平行主钢筋或轴向杆竖直分布。

竖筋也可以是带有齿状的形状、或带有圆弧的形状，则变径钢筋笼撑开后大于6根均匀分布的竖筋成为带有球状或齿柱状结构。

撑开竖筋的释放装置是螺旋动力弹簧9环状箍筋的端部释放装置；端部释放装置是环状箍筋端部制备成轴销或轴孔的结构，当螺旋动力弹簧9箍筋端部为轴销时插入一固定孔，当螺旋动力弹簧 9箍筋端部为轴孔时则另有销轴固定箍筋的端部。

外周的纬线为柔性钢线时，撑开筋条竖筋的释放装置为撑开伞骨的装置；柔性钢线包括钢铰线、钢绳，链条结构或抗拉线材。

螺旋动力弹簧9环状箍筋是在竖筋的内环的位置将竖筋撑开；螺旋动力弹簧9环状箍筋与纬线为柔性钢线时，动力弹簧9环状箍筋与柔性钢线均与竖筋有固定点，固定点是具有一定空间的圈套。筋条与竖筋活络连接的方式：圆环或环板分别通过销轴、销轴圆环筋条组件将筋条连接到竖筋；竖筋筋条的根数大于3根。竖筋是直线的或是弯曲的。

多于2只圆环或环板在轴上均匀分布，起码有一只圆环或环板在主钢筋或轴向杆上滑动，并设有限制圆环或环板滑动距离的限位、定位或止档。

滑动圆环或环板设有撑开筋条的竖筋的释放装置；撑开筋条的竖筋释放装置为撑开圆环或环板的套在主钢筋或轴向杆的动力弹簧9装置将起码一只滑动的圆环或环板撑开。外围的纬线箍筋为柔性钢线时亦如上动力弹簧9，外围的纬线箍筋为钢性自带弹力。

外围的环状箍筋是弹簧箍筋或柔性钢线纬线时，均设有套在主钢筋或轴向杆的动力弹簧9，动力弹簧9在有压缩或伸长应力的状态下圆环或环板被锁定或有止档，当锁定或止档打开后，动力弹簧9应力驱动圆环或环板在主钢筋或轴向杆上滑动带动筋条伸开，并使竖筋外展。

当圆环或环板为固定在主钢筋或轴向杆的结构时，圆环或环板与主钢筋或轴向杆为一体化结构。

根据具体工程的使用要求，依据本实用新型的变直径原理，形成多种立体形状特征的可动力弹簧9式变直径钢筋笼，包括圆柱体、多边形柱体、圆台体、锥体、梯形柱体、球形、竹节形柱体等等；根据具体工程的使用性能要求，依据本实用新型的变直径原理，对超大直径的桩基动力弹簧9 式变直径钢筋笼，形成双层或多层笼中套笼为特征的可动力弹簧9式变直径钢筋笼。

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动力弹簧9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(如典型的二款是从直径不到200mm 扩大到400mm、150mm扩大到350mm)。

撑开筋条的竖筋的释放装置有两种，一是环状箍筋的弹性锁定：竖筋外周设有环状箍筋(也可以设有竖筋内周，在竖筋的内环的位置将竖筋撑开)，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，环状箍筋的端部设有释放装置；环状箍筋的端部设有释放装置；箍筋端部制备成轴销或轴孔的结构，当9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。

其二是柔性钢线时在圆环或环板设有撑开筋条的竖筋的释放装置。外围的纬线为柔性钢线时，撑开筋条竖筋的释放装置为撑开伞骨的套杆的动力弹簧9(类似)装置将起码一只滑动的圆环或环板撑开。

设有止档器止住圆环从而限定其在主钢筋或轴向杆上的位置，而当止档释放时动力弹簧9的弹性力带动环板滑动。所有圆环或环板的直径与圆环或环板释放后筋条撑开后直径相同时，竖筋也可以平行于主钢筋或轴向杆，构成一个柱形钢筋笼；圆环或环板的直径与圆环或环板释放后筋条撑开后直径不相同时，则构成一个圆台状钢筋笼。

套在主钢筋或轴向杆的动力弹簧9，筋条连接于圆环或环板与竖筋之间，圆环或环板与圆环或环板均在主钢筋或轴向杆上滑动，(第二、第三等)圆环或环板与(第一)圆环或环板1之间设有动力弹簧9，收缩竖筋时，筋条在主钢筋或轴向杆的(向右)滑动的距离比第二筋条滑动的距离长，第二圆环或环板与第一圆环或环板1之间设有动力弹簧9被压缩，主钢筋或轴向杆内部设有止档止住第二圆环或环板或圆环或环板，止档松开时则第二圆环或环板与圆环或环板在动力弹簧9力作用下自动向左运动，伸开周围的竖筋。

可以使用套在主钢筋或轴向杆的动力弹簧9包括拉簧或压缩簧对一只滑动圆环或环板驱动(另一圆环或环板固定)，驱动同时释放两或更多的筋条(再带动竖筋)；拉簧或压缩簧对两只或更多滑动圆环或环板动作同时释放两组或更多的筋条。拉簧或压缩簧均可对一只滑动圆环或环板动作释放筋条与竖筋。也可以用一对拉簧或压缩簧对两只滑动圆环或环板同时驱动，驱动同时释放两组或更多的筋条；拉簧或压缩簧的尺寸可以被限位卡固定或圆环或环板在拉簧或压缩簧的弹性应力位置被止档或限位卡限制，当限位卡或止档脱开则变径钢筋笼的释放。

套在主钢筋或轴向杆的动力弹簧9与环状螺旋动力弹簧9箍筋可以同时使用。

更具体的实施例如图1-图7。主钢筋或轴向杆4、若干竖筋2、筋条3、圆环或环板1、环状箍筋6、箍筋端部的钢套环6-1、环状箍筋与主钢筋或轴向杆4的连接点、释放机构8，环状箍筋钢套环配合的插孔8-1、承压板与钢筋焊接或螺接、承压板10、限位器10-1、第一圆环筋条组件11和第二圆环筋条组件11-1；销轴3-1、销轴圆环筋条组件(U型固定圆环筋条组件)3-2、缺口3-3。环状箍筋6(螺旋状)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6-1与圆环或环板1上环状箍筋钢套环配合的插孔8-1相配合，将一插销插住钢套环6-1与插孔8-1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。

第一圆环筋条组件11(圆盘与筋条的活络连接组件)和第二(直到第N)圆环筋条组件11-1的两个圆环或环板1即为第一和第二两个圆环或环板均是相同的结构。第一圆环筋条组件11和第二圆环筋条组件11-1上，每个筋条组为6-10根扁钢条，筋条的一端接到环板，筋条的另一端再连接到竖筋2。第一和第二两个圆环或环板即两个环板分别通过销轴3-1、销轴U型件连接件3-2将筋条连接到竖筋，进行活络固定。

第一圆环筋条组件11和第二圆环筋条组件11-1中两个圆环或环板分别伸出筋条在每根竖筋2 的两个位置进行活络固定，直到第N组圆环筋条组连接到一组竖筋的相同高度；环板在主钢筋或轴向杆4的能够滑动，当环板滑动使筋条向竖直方向时使竖筋2收起，当环板滑动使筋条向横向张开方向时使竖筋2张开(释放)。底盘12固定在主钢筋或轴向杆4端部便于将本装置置入钻孔，主钢筋或轴向杆4套有驱动动力弹簧9；筋条3可以是扁杆；圆环或环板1及竖筋2上安装销轴3-1、销轴U型连接件3-2，圆环或环板1上设有缺口3-3及环状箍筋钢套环配合的插孔8-1。

可以再使用环状箍筋6(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6-1与圆环或环板1上环状箍筋钢套环配合的插孔8-1 相配合，将一插销插住钢套环6-1与插孔8-1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。其它规格的动力弹簧9式变直径钢筋笼与各种钻孔孔径和应用要求匹配即可。

施工流程：定位→水泥浆制备→旋喷桩机钻进至设计深度(钻孔a)→高压旋喷施工或机械扩孔施工(扩孔b)→下锚头c→打开锚头中扩大机构d、e，将钢筋笼打开至设计尺寸(大型的桩孔可以达到1米以上或近2米)→高压注浆或灌注混凝土f。

变径钢筋笼的施工应用工艺：

普通钢筋经特殊加工(淬火等)处理后，成为弹性钢筋；用处理后的弹性钢筋加工绕紧后变小直径箍筋；或单用套在主钢筋或轴向杆上的动力弹簧9，动力弹簧9的应力足以驱动圆环或环板打开筋条。

a.钢筋笼成品，钢筋笼箍筋直径≤200mm，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直径；

b.纵筋在机构作用下展开紧贴箍筋至不能展开止；高压注浆或灌注混凝土成桩；

c.在扩体段底部采用底盘即锚垫板将杆体与扩大头机械连接。锚垫板也可以被导向帽等代替，在用导向帽作替代时,底部活络锚板即为承压锚垫板。

本实用新型的应用包括抗浮抗拉桩(锚杆)、护坡桩(锚杆)、抗压承载工程桩、也用于地质灾害治理的桩基或锚杆。本实用新型节能环保，增加工效，降低成本和施工周期，应用的工程面广，安全可靠，且容易进行质量监控检查与审查，容易通过导电或等方式检测到金属的形状和位置。

本实用新型的应用：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、中等风化粉砂岩等地层条件。

本实用新型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。以上所述仅为本实用新型的实施案例，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，均已经包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚杆或桩基用无竖筋变直径钢筋笼，其特征是，包括轴向杆、动力弹簧、N个圆环或环板，N组筋条，N取3以上；圆环或环板均匀分布轴向杆上滑动；每组每根筋条的一端在对应的一个圆环或环板上均匀活络固定，每根筋条的另一端为自由端，每组筋条的数字为3-12根，动力弹簧套在轴向杆上；动力弹簧的弹性抵住圆环或环板，动力弹簧用于撑开筋条；由释放装置释放。

2.根据权利要求1所述的钢筋笼，其特征是，N个圆环或环板与轴向杆的固定式或滑动式，只要一只圆环或环板被动力弹簧驱动，带动到其它圆环或环板及相应的筋条的撑开。

3.根据权利要求1或2所述的钢筋笼，其特征是，多个滑动式圆环或环板在轴向杆上均匀分布；所有筋条组的长度相同。

4.根据权利要求1或2所述的钢筋笼，其特征是，所述活络固定的结构是销轴的结构；轴向杆内套在主钢筋上，滑动的圆环或环板在主钢筋或桩基杆上设有限位的装置；钢筋笼打开方式包括：弹簧、弹簧片、弹力环、弹力球、弹力棒、压缩囊、配重、自重、振动、液压杆、气压杆、高压气体或液体冲击外力或重力打开方式。

5.根据权利要求1或2所述的钢筋笼，其特征是，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，在变径钢筋笼上设有注浆或注入混凝土导管机构，变径钢筋笼成为锚杆或桩基的骨架。

6.根据权利要求1或2所述的钢筋笼，其特征是，钢筋笼的上下位置设置承压板，包括上、下承压板或上与下承压板，上、下承压板连接在轴向杆或主钢筋上，或另设连接装置用于连接上承压板与下承压板。

7.根据权利要求6所述的钢筋笼，其特征是，上承压板的位置设有注浆或注入混凝土导管机构，设有囊袋套在钢筋笼的外周。

8.根据权利要求1或2所述的钢筋笼，其特征是，动力弹簧套在轴向杆上，动力弹簧位于钢筋笼的端部或分布在钢筋笼的上、中、下方，动力弹簧长度达到钢筋笼的10-100%长度。

9.由权利要求1-8任一所述的钢筋笼构成的锚杆，其特征是，包括动力弹簧式变直径钢筋笼，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、锚杆杆件底部与动力弹簧式变直径钢筋笼锁定锚固，锚杆杆体总成先置入或后置入锚孔内与浇筑的纤维混凝土、超流态混凝土、混凝土或水泥砂浆、纤维水泥砂浆、水泥浆、纤维水泥浆或结晶体进行结合，形成无竖筋变直径钢筋笼扩大头锚杆系统。

10.根据权利要求9所述的锚杆，其特征是，钢筋笼形状为多边形、柱体、圆台体、锥体、球形；截面平面图形是椭圆、扇形、弓形、圆环。

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