一种变直径纤维笼及其锚杆或桩基

文档序号:1885498 发布日期:2021-11-26 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种变直径纤维笼及其锚杆或桩基 (Variable-diameter fiber cage and anchor rod or pile foundation thereof ) 是由 武冬冬 武海龙 于 2021-03-29 设计创作,主要内容包括:锚杆或桩基用变直径纤维笼,包括轴向杆、2个或以上套在轴向杆的圆环或环板,2组或以上与圆环数量对应的筋条,起码一个圆环或环板被固定或限位,其它圆环或环板在轴向杆能够自由滑动,圆环或环板均匀分布轴向杆上;或一个圆环或环板固定,其它圆环或环板在轴向杆能够滑动,圆环或环板均匀分布轴向杆上二个圆环或环板时,第一组筋条的第一端活络接第一圆环或环板,第二组筋条的第一端活络接第二圆环或环板圆环或环板;设有纤维骨架件均匀缀在筋条或/与竖筋上;变直径纤维笼能折叠伸展与收缩。(The anchor rod or pile foundation uses the fiber cage of the variable diameter, including the axial pole, 2 or more rings or annular plates that are fitted over the axial pole, 2 groups or more of ribs corresponding to quantity of the ring, at least a ring or annular plate is fixed or limited, other rings or annular plates can slip freely in the axial pole, the ring or annular plate is distributed on the axial pole evenly; or one circular ring or ring plate is fixed, other circular rings or ring plates can slide on the axial rod, when the circular rings or ring plates are uniformly distributed on the two circular rings or ring plates on the axial rod, the first ends of the first group of ribs are movably connected with the first circular ring or ring plate, and the first ends of the second group of ribs are movably connected with the second circular ring or ring plate; fiber framework pieces are uniformly studded on the ribs or/and the vertical ribs; the variable-diameter fiber cage can be folded, expanded and contracted.)

一种变直径纤维笼及其锚杆或桩基

一、

技术领域

本发明涉及一种变直径(以下称变径或扩大式)纤维笼及其锚杆或桩基应用,尤其是锚杆或 桩基中的骨架——变径纤维笼及其扩体锚杆或桩基,纤维笼的目的是为了完全或部分取代建筑行 业的钢筋笼,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。本发明提供的是抗拔力/抗压力较大,性能稳定可靠锚杆或桩基中的变径纤维笼 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和抗拉力。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大大加强。建筑工程行业使用的钢筋笼是重要的混凝土骨架,而纤 维笼的目的是为了完全或部分取代建筑工程行业的钢筋笼,尤其是需要抗拉力更强(高于钢筋2 倍以上)的混凝土骨架,使用变直径纤维笼制备成锚杆或桩基就是最好的选择。

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;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、,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,本发明率先考虑使用变直径纤维笼制备成锚杆或 桩基。

再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。

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。

还有,在高层建筑的地基基础中常采用的是非变径基础桩,但在满足相同强度和变形要求的条 件下,变径基础桩与非变径基础桩相比,变径基础桩主要有以下特点:

1)同长度的变径基础桩和非变径基础桩相比,强度一般可提高1.1倍~1.5倍,变形可缩小0.7 倍~0.9倍。2)在第一特点条件下,满足建筑物的强度和变形要求,明显可以缩短桩长。3)在保证 桩强度和变形的情况下,可缩短桩长,减少工作量,改善施工条件,达到省工省料省时。

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。

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。

现有的扩大头锚杆在钢筋笼结构是以若干与主纤维杆或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。

钢筋笼结构是以若干与主钢筋杆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,需要设计一种成本低、受力 结构更合理的、钢筋笼在垂直于主纤维杆或主钢筋的具有更好受力强度的扩大头钢筋笼。

钢筋笼系用钢筋制备,要求表面抗腐蚀处理,质量大,抗拉强度仍有待提高。如采用抗拉强 度更高质量更轻的纤维笼的意义很大,尤其是用于一些特殊的场合。

三、

发明内容

本发明目的是,提出一种纤维笼——具有更大受拉力强度的扩大头纤维笼且质量轻,一些场 所的制作与施工更方便,配合一些简易的金属弹性件可以方便打开纤维笼,本发明的一种变直径 纤维笼简称为变径纤维笼或变径笼及其应用扩体锚杆或桩基及制备,克服现有扩大头的锚固或桩 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,得到性能价格 比更优的锚杆或桩基。

本发明的技术方案是:锚杆或桩基用变直径纤维笼,包括轴向杆、2个或以上套在轴向杆的圆 环或环板,2组或以上与圆环数量对应的筋条,起码有一个圆环或环板(花键)被固定(或限位), 其它或起码有一个圆环或环板在轴向杆能够自由滑动,一般而言圆环或环板均匀分布轴向杆上; 二个圆环或环板时,第一组筋条的第一端活络接第一圆环或环板,第二组筋条的第一端活络接第 二圆环或环板圆环或环板,第一组筋条的第二端活络接第二组筋条的第二端或者是第一组筋条的 第二端与第二组筋条的第二端分别活络接到竖筋的一个相同高度的位置;设有竖筋时每组筋条的 数字等于竖筋的数字,并设有推动圆环或环板滑动的释放装置;设有纤维骨架件7均匀缀(指缝、 系、铆、钉等)在筋条或/与竖筋上。承压板指各种承压件。

每组筋条的数字等于竖筋的数字,竖筋均匀在轴向杆的周围,此数字为3-50根。

不采用竖筋时,2组筋条的第二端活络连接,当第一组筋条无限短时,则成伞式结构,

纤维骨架件7种类为为纤维网、纤维片、纤维布、箍筋状,为扩大头混凝土骨架。

纤维骨架件7制备成笼式、或筒状网式结构时,为扩大头混凝土筒式骨架。

筋条或竖筋可用纤维或钢筋条杆,圆环或环板(花键)及弹簧采用钢筋为好。

设有2-3种纤维骨架件7一并作为混凝土筒式骨架。如竖筋外周设有箍筋,箍筋且与竖筋设 有固定点或活络固定点;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。箍 筋为刚性固定或柔性活络连接(系接)在竖筋上均可。箍筋未收紧是未使用状态,箍筋是刚性或 柔性纤维线;

释放装置8具有多种选择,包括推杆、各种推动圆环或环板在轴向杆上滑动的弹性体;弹性 体为动力弹簧时,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 筋条竖筋的释放装置。筋条或竖筋可用纤维或钢筋条杆,圆环或环板(花键)及弹簧采用钢筋为 好。

设有纤维骨架件7均匀缀在筋条上具有多种结构:因纤维骨架件是软质的,只有尽可要使纤 维骨架件均匀成笼即可。

若干竖筋平行于轴向杆并在轴向杆周围均匀分布,每根筋条的另一端分别活络固定连接到轴 向杆周围均匀分布的竖筋,N取3以上;

轴向杆动力弹簧、N个圆环或环板与轴向杆的固定结构会有多种,也可以是滑动式的,只要一 只圆环或环板固定住被动力弹簧驱动即可(其余环板可被相互带动到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纤维杆或主钢筋上均匀分布,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纤维杆或主钢筋上分布以及形成扩大头纤维笼。

圆环或环板在轴向杆的固定,轴向杆在主纤维杆或主钢筋(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纤维杆或主钢筋;每组筋条未撑开时筋条大致贴近平行轴向杆(或 成一锐角),筋条撑开时筋条垂直或近似垂直于轴向杆。即对应着变径纤维笼的收缩与展开。纤 维笼的收缩与展开是的应用于锚杆扩大头的骨架。

活络固定的结构是销轴的结构;轴向杆内套在主纤维杆或主钢筋(或等于主纤维杆或主钢筋) 上,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),套在主纤维杆或主钢筋 上的可上下活动(滑动)的机构。滑动的圆环或环板(花键)在主纤维杆或主钢筋或桩基杆上设 有定位或固定的装置。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3-50根 均可。

设置承压板,先设有下承压板,纤维笼的下部设有下承压板,再可设有上承压板,位于纤维 笼的上部,还可设有注浆管,上下承压板连接在轴向杆或主纤维杆或主钢筋上,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。上承压板的位置设有注浆或注入混凝土导管机构;设有囊 袋套在纤维笼的外周。

成为承压式无竖筋变直径纤维笼扩体锚杆或桩基,无竖筋变直径纤维笼在置于扩体段时展开 释放,在无竖筋变直径纤维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,无竖筋变直径纤维笼成为锚杆或桩基的骨架。

本发明的承压变径纤维笼扩体锚杆或桩基,变径纤维笼在置于扩体段时展开释放,在变径纤 维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,变径纤维笼 成为锚杆或桩基的骨架。

本发明的应用工法:一、锚杆杆体总成先置法:旋喷桩机钻进至设计深度→高压旋喷施工或 机械扩孔施工→下放锚杆杆体总成→打开锚头(或桩孔)中扩大机构,将纤维笼打开至设计尺寸 →高压注浆或灌注混凝土。二、第二种是锚杆杆体总成后置法:旋喷桩机钻进至设计深度→高压 旋喷施工或机械扩孔施工→高压注浆或灌注混凝土。→下放锚杆杆体总成→打开锚头(或桩孔) 中扩大机构,将纤维笼打开至设计尺寸。纤维笼扩大头锚杆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。当应用 在护坡时,纤维笼外围可加设护罩。

本发明的变径纤维笼,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,则纤维笼变径(扩 大直径),构成了大直径的纤维笼,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,形成大致与主纤维杆或主钢筋垂直的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,能形成扩大头纤维笼。纤维笼的长度越长,N的数 字就越大,一般3个以上,长度一米的纤维笼,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,可以位于纤维笼的端部,也可以分布在 纤维笼的上中下,或是长度达到纤维笼的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100mm的半径。

另可设有囊袋套在纤维笼的外周。动力弹簧9具有多种变形,有无箍筋、间隔纬线、及囊袋 的是否应用均是本发明的设计点。

变直径纤维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:纤维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纤维笼(箍筋)),置于锚杆扩体段后,打开纤维笼中的约束机构, 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,纤维 笼要先用大规格的主纤维杆或主钢筋、竖筋,箍后纬线(外圆周)的直径一般≤300-800mm,长度 根据需求增减。

竖筋外周设有箍筋或纬线,箍筋或纬线与竖筋设有固定点;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;连续的环状箍筋是螺旋动力弹簧或柔性钢线。

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。

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

本发明可根据具体工程的使用要求,依据本发明的原理,亦可以形成多种立体形状的可动力 弹簧9式变直径纤维笼,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。 本发明可根据具体工程的使用性能要求,依据本发明的变直径原理,对超大直径的桩基动力弹簧 9式变直径纤维笼,亦可以形成双层/或多层竖筋排列(笼中套笼)为特征的变直径纤维笼。

动力弹簧9套在轴向杆上,动力弹簧9结构有多种,可以位于纤维笼的端部,也可以分布在 纤维笼的上中下,或是长度达到纤维笼的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100mm的半径。

进一步的,本发明所述的锚杆,包括上述变直径纤维笼,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、锚杆杆件底部与变直径纤维笼锁 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,从而形成无 竖筋变直径纤维笼扩大头锚杆系统;纤维笼扩大头锚杆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。当应用在护坡 时,纤维笼外围可加设护罩。

纤维笼形状包括/但不限于圆柱体、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、蜂窝状、 瓜络状、晶格体结构等。;各部件材质包括/但不限于可以为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳 纶纤维玻、璃纤维增强树脂、树脂、土工布、帆布、超高分子量聚乙烯纤维、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、钢质、其他 金属、复合金属、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。纤维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。

有益效果:本发明提出了一种纤维笼——具有更大受力强度的扩大头纤维笼且质量轻,一些 场所的制作与施工更方便,尤其是小直径和伞式结构,在现有准备好抗拉纤维网或布及杆件的条 件下,容易制备纤维笼;再配合一些简易的金属弹性件可以方便打开纤维笼,本发明的一种变直 径纤维笼简称为变径纤维笼、变径钢笼或变径笼及其应用扩体锚杆或桩基,在相当的场合代替钢 筋笼,克服一些场合使用钢筋笼的不足,应用于构成具有标准钢筋骨架的扩体锚杆或桩基,得到 更合用的锚杆或桩基。

由于锚杆在施工时已经有建筑规范强制要求采用应力,无论是先加应力或后加应力,在应力 下均需要拉伸主钢筋的相对伸长,要吸收这个相对伸长要付出工程上额外的成本,而纤维筋能够 耐受强力高,相对伸长远低于钢筋,因此在应用上能够优于钢筋,本发明的这个优点也是不容小 看的。

本发明方案结构简明,形成的扩大头整体性能达到基本要求;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,得到混凝土结合得更好的纤维笼骨架。 主要用于建筑地下室抗浮,基坑支护,边坡支护,以及加固等技术范畴。本发明技术可提供的抗拔 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。本发明使用 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1A、1B分别是无竖筋的能展开二环板花键活络结构网笼加网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;还可以 再加箍筋。

图2A、2B分别是无竖筋的二环板花键活络结构网片加箍筋组合的纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图3A、3B分别是无竖筋的能展开二环板花键活络结构单网笼纤维笼的收缩与打开(张开工作)结构示意图;

图4A、4B分别是无竖筋的二环板花键活络结构布片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图5A、5B分别是无竖筋的二环板花键活络结构箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图6A、6B分别是无竖筋的二环板花键活络结构网片的纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图7A、7B分别是无竖筋的能展开二环板花键活络结构网笼加网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;还可以 再加箍筋(此项为无动力弹簧版,需用注浆管兼撑杆打开)。

图8A、8B分别是无竖筋的二环板花键活络结构网片加箍筋组合的纤维笼的收缩与打开结构示意图(此项为 无动力弹簧版,需用注浆管兼撑杆打开);

图9A、9B分别是无竖筋的能展开二环板花键活络结构单网笼纤维笼的收缩与打开(张开工作)结构示意图 (此项为无动力弹簧版,需用注浆管兼撑杆打开);

图10A、10B分别是无竖筋的二环板花键活络结构布片纤维笼的收缩与打开结构示意图(此项为无动力弹簧 版,需用注浆管兼撑杆打开);

图11A、11B分别是无竖筋的二环板花键活络结构箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意图(此项为无动力弹簧 版,需用注浆管兼撑杆打开);

图12A、12B分别是无竖筋的二环板花键活络结构网片的纤维笼的收缩与打开结构示意图(此项为无动力弹 簧版,需用注浆管兼撑杆打开);

图13是带有护罩的变直径纤维笼;护罩可为一片、两片、多片的形式,材质不限。

图14A、14B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图15A、15B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个底托)结构与网片纤维笼的收缩与打开结构 示意图;

图16A、16B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与网笼加网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图17A、17B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个底托)结构与网笼加网片纤维笼的收缩与打 开结构示意图;

图18A、18B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图19A、19B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个底托)结构与网片纤维笼的收缩与打开结构 示意图;

图20A、20B分别是有竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网片纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图21A、21B分别是有竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网片加箍筋纤维笼的收缩与 打开结构示意图;

图22A、22B分别是有竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网笼纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图23A、23B分别是有竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网笼加网片纤维笼的收缩与 打开结构示意图;

图24A、24B分别是有竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与布片纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图25A、25B分别是无竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网片纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图26A、26B分别是无竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网笼纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图27A、27B分别是无竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与网片加网笼纤维笼的收缩与 打开结构示意图;

图28A、28B分别是无竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板花键活络结构与布片纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图29A、29B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与布片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图30A、30B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络(有底托)结构与布片纤维笼的收缩与打开结构示意 图;

图31A、31B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图32A、32B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络(有底托)结构与箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意 图;

图33A、33B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络机构与网片加箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图34A、34B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络(有底托)结构与网片加箍筋纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图35A、35B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与网笼加网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图36A、36B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络(有底托)结构与网笼加网片纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图37A、37B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络机构与网笼纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图38A、38B分别是有竖筋的能展开多层环板花键活络(有底托)结构与网笼纤维笼的收缩与打开结构示意 图;

图39A、39B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与网片加箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图40A、40B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有底托)结构与网片加箍筋纤维笼的收缩与打开结 构示意图;

图41A、41B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与网笼纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图42A、42B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个承压件底托)结构与网笼纤维笼的收缩与打 开结构示意图;

图43A、43B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与箍筋纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图44A、44B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个承压件底托)结构与箍筋纤维笼的 收缩与打开结构示意图;

图45A、45B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与网片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图46A、46B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个承压件底托)结构与网片纤维笼的收缩与打 开结构示意图;

图47A、47B分别是有竖筋的能展开双层花键活络结构与布片纤维笼的收缩与打开结构示意图;

图48A、48B分别是有竖筋的能展开双层环板花键活络(有多个承压件底托)结构与布片纤维笼的收缩与打 开结构示意图;

图49A、图49B、图49C、图50是蜂窝状、瓜络状、晶格结构纤维网笼的结构示意图,

图51A(蜂窝状、瓜络状、晶格结构纤维网笼的收缩状态)、图51B为有竖筋的能展开多层环板花键活络结 构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构纤维网笼的结构示意图(展开状态);图51C无竖筋的能展开多层环板花键活 络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构纤维网笼的结构示意图(展开状态);图51D为有竖筋的能展开双层环板花 键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构纤维网笼的结构示意图(展开状态);

图52A为有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼的结构 示意图(展开状态);图52B为有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板 纤维网笼的结构示意图(展开状态);图52C为无竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶 格结构和带承压板纤维网笼的结构示意图(展开状态);图53A为有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与蜂窝 状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼的结构示意图(展开状态);图53B为有竖筋的能展开双层环板花键 活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼的结构示意图(展开状态);图53C为无竖筋的能 展开双层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼的结构示意图(展开状态);

图54A为有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼的结构 示意图(展开状态);图54B为有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板 纤维网笼的结构示意图(展开状态);图54C为无竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶 格结构和带承压板纤维网笼的结构示意图(展开状态);

图55A为有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼的结构 示意图(展开状态);图55B为有竖筋的能展开双层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板 纤维网笼的结构示意图(展开状态);图55C为无竖筋的能展开双层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶 格结构和带承压板纤维网笼的结构示意图(展开状态);

图56A为图54A-C的收缩状态;图56B为图52A-C的收缩状态;图56C为图55系列的收缩状态; 图56D为图53A-C的收缩状态;

图57A-57F是变直径纤维扩大头锚杆承压件(板)示意图图57A为承压螺母、图57B为承压法兰螺母、图 57C承压法兰螺母带填充物、图57G为钢板高强螺母,承压法兰螺母、填充物为金属、水泥浆、砼、环氧树脂 等级复合材料或其它复合材料。图57D、图57E、图57F为锥形承压件;承压件不限于此形式;

图58A、图58B、图59A、图59B、图60A、图60B、图61A、图61B为囊式纤维笼为多层纤维网片与囊袋内 壁缝制一体形成带有囊芯的囊式扩大头锚杆大样示意图;图58B、图59B、图60B、图61B注浆体中加入纤维。

图62A是竖筋的能展开多层环板囊式网笼纤维扩大头锚杆大样示意图;图62B是竖筋的能展开多层环板囊 式网笼纤维扩大头锚杆大样示意图(注浆体中加入纤维);

图63A是竖筋的能展开多层环板囊式网片纤维扩大头锚杆大样示意图;图63B是竖筋的能展开多层环板囊 式网片纤维扩大头锚杆大样示意图(注浆体中加入纤维);

图64A、图66A是竖筋的能展开双层环板囊式网笼纤维扩大头锚杆大样示意图;

图64B、图66B是竖筋的能展开双层环板囊式网笼纤维扩大头锚杆大样示意图(注浆体加入纤维);

图65A、图67A是竖筋的能展开双层环板囊式网片纤维扩大头锚杆大样示意图;

图65B、图67B是竖筋的能展开双层环板囊式网片纤维扩大头锚杆大样示意图(注浆体加入纤维);

图68A是竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板囊式网笼纤维扩大头锚杆大样示意图;图68B是竖筋的 (中部动力弹簧)能展开双层环板囊式网笼纤维扩大头锚杆大样示意图(注浆体中加入纤维);

图69A是竖筋的(中部动力弹簧)能展开双层环板囊式网片纤维扩大头锚杆大样示意图;图69B是竖筋的 (中部动力弹簧)能展开双层环板囊式网片纤维扩大头锚杆大样示意图(注浆体加入纤维);

图70A是无竖筋的能展开囊式二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图;图70B是无竖筋的能 展开囊式二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图(注浆体中加入纤维);

图71A是无竖筋的能展开囊式二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图(此项为无动力弹簧版, 需用注浆管兼撑杆打开);图71B是无竖筋的能展开囊式二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图 (此项为无动力弹簧版,需用注浆管兼撑杆打开)(注浆体加入纤维);

图72A为有竖筋的囊式能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼扩 大头锚杆大样示意图;图72B为有竖筋的囊式能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带 承压板纤维网笼扩大头锚杆大样示意图(注浆体加入纤维)。

图73A是无竖筋的能展开二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图(此项为无动力弹簧版,需 用注浆管兼撑杆打开);

图73B是无竖筋的能展开二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图(此项为无动力弹簧版,需 用注浆管兼撑杆打开)(注浆体中加入纤维);

图73C是无竖筋的能展开囊式二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图(此项为无动力弹簧版, 需用注浆管兼撑杆打开);

图73D是无竖筋的能展开囊式二环板结构网笼加网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图(此项为无动力弹簧版, 需用注浆管兼撑杆打开)(注浆体中加入纤维);

图74A为有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼扩大头 锚杆大样示意图;

图74B为有竖筋的能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼扩大头 锚杆大样示意图(注浆体中加入纤维);

图74C为有竖筋的囊式能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼扩 大头锚杆大样示意图;

图74D为有竖筋的囊式能展开多层环板花键活络结构与蜂窝状、瓜络状、晶格结构和带承压板纤维网笼扩 大头锚杆大样示意图(注浆体中加入纤维);

图75A是有竖筋的撑杆展开双层环板及多层网片纤维笼扩大头锚杆大样示意图;图75B是图75A局部放大 示意图。

五、

具体实施方式

图中的部件所示,多层指三至十层或更多(用于更长的纤维笼,强度会有所提高),包括主纤维杆或主钢筋 4或轴向杆4-1、若干竖筋、一个或两个圆环或环板和与多个(3-10个或更多)圆环或环板相对应的若干组筋条。

两个圆环或环板有两种结构,有平行于主杆体的若干竖筋的结构和无竖筋的结构,由于采用柔性的纤维网 笼(布、片等),尤其是纤维网笼。在形状上可以制备成多种;二环板结构网笼和多层环板结构网笼结构及构成 的锚杆均没有超出本发明的范围。这两类结构附图中均有着多种彰示。

所述圆环或环板均套在主纤维杆或主钢筋(可包括轴向杆或与其一体化)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, 若干竖筋环绕主纤维杆或主钢筋或轴向杆;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,)在主纤维杆或主钢筋或轴 向杆或桩基杆上滑动,滑动圆环或环板在主纤维杆或主钢筋或轴向杆或桩基杆上设有定位装置。轴向杆4-1可 以是管状套在主钢筋(主筋也可能是纤维的)4上,或轴向杆与管状套同一的,则圆环或环板在主钢筋直接滑 动。

纤维锚杆杆体的制备可以参照本申请人的在先申请:一种抗拉纤维锚杆杆体及锚杆,申请号为 2021102602528。主要是碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维玻、璃纤维增强树脂、树脂、土工布、帆布、 超高分子量聚乙烯纤维、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、钢质、其他金属、复合金属、金属材料和非金属材料等。

设有2-3种纤维骨架件7一并作为混凝土筒式骨架。如竖筋外周设有箍筋,箍筋且与竖筋设有固定点或活 络固定点;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。箍筋为刚性固定或柔性活络连 接(系接)在竖筋上均可。箍筋未收紧是未使用状态,箍筋是刚性或柔性纤维线;

主纤维杆或主钢筋或轴向杆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、环状箍筋与主纤维杆或主钢筋或轴向杆4或圆环或环板1的连接点、释放机构8(可以为保险销等), 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、另可设限位器用于对圆环或环板1 及对应组的筋条进行主纤维杆或主钢筋上的限位、第一圆环筋条组件和第二圆环筋条组件在图画出;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)。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。

本发明基本结构如图1、2所示:变径纤维笼,包括主纤维杆或主钢筋或轴向杆、圆环或环板 和若干竖筋、筋条,圆环或环板与主纤维杆或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纤维杆或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为本发明收紧结构和释放结构示意图,竖筋为三根,其实3根及以上均可以,则纬线为钢绞线、钢 绳等结构时变径纤维笼张开时横截面多边形的。图3、4中竖筋为平行主纤维杆或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,圆环或环板在主纤维杆或主钢筋或轴向杆(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,竖筋可以平行主纤维杆或主钢筋或轴向 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,则变径纤维笼撑开后大于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纤维杆或主钢筋或轴向杆 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 板的套在主纤维杆或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,均设有套在主纤维杆或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纤维杆或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纤维杆或主钢筋或轴向杆的结构时,圆环或环板与主纤维杆或主钢 筋或轴向杆为一体化结构。

根据具体工程的使用要求,依据本发明的变直径原理,形成多种立体形状特征的可动力弹簧9 式变直径纤维笼,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,依据本发明的变直径原理,对超大直径的桩基动力弹簧9式变直 径纤维笼,形成双层或多层笼中套笼为特征的可动力弹簧9式变直径纤维笼。

变径纤维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,如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纤维杆或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纤维杆或主钢筋或轴向杆,构成一个柱形纤维笼;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,则构成一个圆台状纤维笼。

套在主纤维杆或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纤维杆或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,筋条在主纤维杆或主钢筋或轴向杆的(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,主纤维杆或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。

可以使用套在主纤维杆或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纤维笼的释放。13-3注 浆管的接口、13-1注浆管。

套在主纤维杆或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。主纤维杆或主钢筋或轴向杆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、环状箍筋与主纤维杆或主钢筋或轴向杆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5;销轴 3-1、销轴圆环筋条组件(U型固定圆环筋条组件)。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,环状箍筋钢套环与圆环或环板1上环状箍筋钢套 环配合的插孔相配合,将一插销插住钢套环与插孔用于约束环状箍筋在收紧状态,拉开插销刚释 放弹性的环状箍筋;典型的应用参数是,收紧结构状态时直径为200mm,释放结构状态时直径为 400mm。

第一圆环筋条组件(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。第一圆环筋条组件和第二圆环筋条 组件上,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型件连接件将筋条连接到竖筋(或 两筋条端部活络连接),进行活络固定。

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;环板在主纤维杆或主钢筋或轴向杆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)。 底盘可作为承压板10固定在主纤维杆或主钢筋或轴向杆4端部便于将本装置置入钻孔,主纤维杆 或主钢筋或轴向杆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,圆环或环板1上设有缺口环状箍筋钢套环配合的插孔使释放机构8(钢 杆插入)。

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,是环状 箍筋6的释放机构的部件,环状箍筋钢套环与圆环或环板1上环状箍筋钢套环配合的插孔相配合, 将一插销插住钢套环与插孔用于约束环状箍筋在收紧状态,拉开插销刚释放弹性的环状箍筋;典 型的应用参数是,收紧结构状态时直径为200mm,释放结构状态时直径为400mm。其它规格的动力 弹簧9式变直径纤维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,将纤维笼打开至设计尺寸(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。

变径纤维笼的施工应用工艺:

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;或单用套在主纤维杆或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.纤维笼成品,纤维笼箍筋直径≤200mm,置于锚杆扩体段后,打开纤维笼中的约束机构, 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。

本发明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。本发明节能环保,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、中等风化粉砂岩等地层条件。

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/T 282—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,普通锚固段长度为12.5米,扩大锚固段长均为2.5 米,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。单根扩大头锚杆抗拔 承载力特征值取500KN。

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;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;

主钢筋(可为纤维筋)作为锚杆杆体材料: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。

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100mm。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:如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;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36mm 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。

轴向杆与主钢筋(可为纤维筋)分离时,轴向杆中主钢筋若采用预应力无粘结筋钢筋,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,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200mm,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注浆配合本发明的纤维杆,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)。采用水泥浆为注浆材料时,其抗 压强度≥30MPa,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。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→制作锚杆杆体总成→下钻开始钻孔→成孔提钻及灌浆→压入或振动沉入 锚杆杆体总成→打开、撑开扩大机构展开锚头→移机至下一个桩位→预应力张拉及锁定→施工监测;

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。

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。

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。

拓展式承压板扩大头锚杆设计说明依据:

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)(GBJ50300-2011)

扩大头锚杆设计参数:

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5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。

2.6锚固在梁板混凝土内的锚板采用Q235级钢板或40CR法兰螺母;纤维笼底部承压板为Q460级的碳素结 构钢。

2.7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。

2.8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。

施工:2.9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。

2.10扩大头锚杆杆体总成安装

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。

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