本發(fā)明涉及一種錨桿或樁基，尤其是錨桿或樁基中的骨架——變徑鋼筋籠及其擴(kuò)體錨桿或樁基，主要用于建筑地下室抗浮基坑支護(hù)，邊坡支護(hù)，以及加固等技術(shù)范疇。本發(fā)明可提供的抗拔力較大，性能穩(wěn)定可靠錨桿或樁基中及骨架，對減少環(huán)境污染，加快工程進(jìn)度的裝置與應(yīng)用技術(shù)。

二、

背景技術(shù)：

錨桿必須具備幾個(gè)要素：一個(gè)抗拉強(qiáng)度高于巖土體的桿體，桿體一端可以和巖土體緊密接觸形成摩擦(或粘結(jié))阻力；錨桿桿體位于巖土體外部的另一端能夠形成對巖土體的徑向阻力；錨桿作為深入地層的受拉構(gòu)件，它一端與工程構(gòu)筑物連接，另一端深入地層中，整根錨桿分為自由段和錨固段，自由段是指將錨桿頭處的拉力傳至錨固體的區(qū)域，其功能是對錨桿施加預(yù)應(yīng)力；錨固段是指水泥漿體將預(yù)應(yīng)力筋與土層粘結(jié)的區(qū)域，其功能是將錨固體與土層的粘結(jié)摩擦作用增大，增加錨固體的承壓或抗浮作用，將自由段的拉力傳至土體深處。

總體而言，錨桿是巖土體加固的桿件體系結(jié)構(gòu)。通過錨桿桿體的縱向拉力作用，克服巖土體抗拉能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓能力的缺點(diǎn)。從力學(xué)觀點(diǎn)上是主要是提高了圍巖體的粘聚力C和內(nèi)摩擦角φ。其實(shí)質(zhì)上錨桿位于巖土體內(nèi)與巖土體形成一個(gè)新的復(fù)合體。這個(gè)復(fù)合體中的錨桿是解決圍巖體的抗拉能力低的關(guān)鍵。從而使得巖土體自身的承載能力大大加強(qiáng)。

錨桿是當(dāng)代地下開采的礦山當(dāng)中巷道支護(hù)的最基本的組成部分，將巷道的圍巖束縛在一起,使圍巖自身支護(hù)自身；現(xiàn)在錨桿不僅用于礦山，也用于建筑工程技術(shù)中，對地下室、邊坡，隧道，壩體等進(jìn)行主動(dòng)加固。

錨桿的基本型是：鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿。以水泥砂漿作為錨桿與圍巖的粘結(jié)劑。還包括倒楔式金屬錨桿。管縫式錨桿。樹脂錨桿。用樹脂作為錨桿的粘結(jié)劑，成本較高。

西安科技大學(xué)惠興田發(fā)明了一種新型的螺旋式錨桿→自旋錨桿。自旋錨桿包括以下種類：自攻擠壓旋進(jìn)錨桿→在土層中無需鉆孔直接擠壓旋進(jìn)安裝錨固力20KN/m；自旋注漿錨桿→在鉆孔中安裝結(jié)束后利用自旋錨桿注漿就成為具有初錨力的自旋注漿錨桿；自旋樹脂錨桿→在鉆孔中安裝的同時(shí)自旋錨桿將樹脂藥卷攪拌成為具有初錨力的自旋樹脂錨桿；自鉆自錨固錨桿→在自旋錨桿中空內(nèi)放入鉆桿使鉆眼安裝一次完成是具有初錨力的自鉆錨桿；自旋噴漿錨桿→在土層中邊噴漿邊鉆進(jìn)安裝錨注一次完成錨固力35KN/m；

目前市場上常用的擴(kuò)體錨桿技術(shù)有素漿體，囊式擴(kuò)體錨桿技術(shù)等。

在成本的施工方面，變徑大小頭錨桿或樁基已經(jīng)有技術(shù)，注漿或混凝土的注入單獨(dú)形成大小頭，但未及相適應(yīng)的鋼筋骨架，不能形成有足夠摩擦力的拉力或抗力傳遞的錨桿或樁基，尤其是錨桿的錨固力受到限制。在用于建筑地下室抗浮基坑支護(hù)，邊坡支護(hù)，以及加固等技術(shù)領(lǐng)域時(shí)錨固力有所不足。因?yàn)樗鼈冃枰拱瘟^大，且要求穩(wěn)定可靠。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是，提出一種變徑鋼筋籠及其擴(kuò)體錨桿或樁基及基制備和工法，應(yīng)用于所有擴(kuò)體錨桿或樁基技術(shù)，克服素漿體擴(kuò)大頭的錨或樁基固承載能力和整體性差的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：變徑鋼筋籠，其特征是包括軸向桿、圓環(huán)或環(huán)板和若干豎筋、若干筋條、圈狀固定器，圓環(huán)或環(huán)板與軸向桿垂直，若干豎筋的一端在圓環(huán)或環(huán)板在均勻固定，每根豎筋的另一端或中部均連接一根筋條的一端，若干豎筋環(huán)繞軸向桿，筋條的另一端接到圈狀固定器，圈狀固定器在軸向桿或樁基桿上滑動(dòng)。

第二種變徑鋼筋籠，包括軸向桿、若干豎筋、兩組若干筋條、第一和第二兩個(gè)圈狀固定器，第一與第二兩個(gè)圈狀固定器滑動(dòng)在軸向桿或樁基桿上，第一和第二兩個(gè)圈狀固定器各固定一組與豎筋數(shù)相同的筋條，每根豎筋的上下兩處分別有第一組和第二組的一根筋條與這根豎筋活絡(luò)連接，若干豎筋環(huán)繞軸向桿，至少有一個(gè)圈狀固定器在軸向桿或樁基桿上設(shè)有定位裝置。

豎筋外周設(shè)有環(huán)狀箍筋，環(huán)狀箍筋且與豎筋設(shè)有固定點(diǎn)，且為彈性材質(zhì)的環(huán)狀箍筋；環(huán)狀箍筋收緊是未使用狀態(tài)，箍筋的端部設(shè)有釋放裝置；環(huán)狀箍筋是螺旋彈簧狀。

所述釋放裝置的結(jié)構(gòu)為：箍筋端部制備成軸銷或軸孔的結(jié)構(gòu)，當(dāng)箍筋端部為軸銷時(shí)插入一固定孔，當(dāng)箍筋端部為軸孔時(shí)則另有銷軸固定箍筋的端部。

筋條與豎筋活絡(luò)連接的方式：圈狀固定器分別通過銷軸3-1、銷軸支架(U型固定支架)3-2將筋條連接到豎筋。豎筋筋條的根數(shù)不必多，一般5-12根即可。

本發(fā)明的第一種變徑鋼筋籠釋放撐傘狀，軸向桿、圓環(huán)或環(huán)板和若干豎筋、筋條的類似傘骨狀結(jié)構(gòu)，但圓環(huán)或環(huán)板取代傘尖，但的箍筋的結(jié)構(gòu)與箍筋彈性箍住與釋放結(jié)構(gòu)，豎筋可以是如傘骨的直桿，。第二種變徑鋼筋籠是圓柱狀，結(jié)構(gòu)更為合理，但制備稍復(fù)雜。

進(jìn)一步的，第一種變徑鋼筋籠：圓環(huán)或環(huán)板的直徑與鉆孔相當(dāng)或略小于鉆孔直徑；筋條可以是直線的或是彎曲的。

第一、二種變徑鋼筋籠的圈狀固定器均可以環(huán)形圈為基本結(jié)構(gòu)，在軸向桿上進(jìn)行滑動(dòng)。

筋條為彈性筋條時(shí)，環(huán)狀箍筋在豎筋箍住內(nèi)周筋條。豎筋與箍筋在擴(kuò)體端同步展開、貼緊、形成鋼筋籠。箍筋彈性箍住與釋放結(jié)構(gòu)有多種，如箍筋端部制備成軸銷或軸孔的結(jié)構(gòu)最為常見，軸銷時(shí)插入某固定孔，軸孔時(shí)則另有銷軸固定箍筋的端部。且需要上便于釋放，即變徑鋼筋籠在擴(kuò)體孔內(nèi)張開。

本發(fā)明的承壓變徑鋼筋籠擴(kuò)體錨桿或樁基，變徑鋼筋籠在置于擴(kuò)體段時(shí)展開釋放，在變徑鋼筋籠上注漿或注入混凝土成為錨桿或樁基，變徑鋼筋籠成為錨桿或樁基的骨架。

本發(fā)明的工法應(yīng)用：旋噴樁機(jī)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→高壓旋噴施工或機(jī)械擴(kuò)孔施工→下錨頭→打開錨頭中擴(kuò)大機(jī)構(gòu)，將鋼筋籠打開至設(shè)計(jì)尺寸→高壓注漿或灌注混凝土。

變徑鋼筋籠；普通鋼筋經(jīng)特殊加工處理后，成為彈性鋼筋；用處理后的彈性鋼筋加工成減小直徑的箍筋(通過緊繞或收緊方式箍住整個(gè)豎筋或筋條)；即通過緊繞或收緊方式箍住整個(gè)豎筋或筋條，豎筋外周設(shè)有環(huán)狀箍筋，環(huán)狀箍筋且與豎筋設(shè)有固定點(diǎn)(鋼絲捆扎最為常用)。

典型的成品中：鋼筋籠箍筋直徑≤200mm(與實(shí)際形成的鉆孔有關(guān)的參數(shù)，不同鉆孔可以有不同規(guī)格的直徑鋼筋籠(箍筋))，置于錨桿擴(kuò)體段后，打開鋼筋籠中的約束機(jī)構(gòu)，箍筋直徑達(dá)到400mm左右的直徑；

豎筋或筋條在機(jī)構(gòu)作用下展開緊貼箍筋至不能展開止；在擴(kuò)體段底部即錨桿的底部用錨墊板(錨墊板為環(huán)板)將錨桿的桿體與擴(kuò)大頭機(jī)械連接。

承壓型變徑鋼筋籠擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)參照《JGT/T282-2012高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程》設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收。本發(fā)明運(yùn)用都屬于擴(kuò)大頭錨桿或大頭樁基技術(shù)的應(yīng)用。

有益效果：本發(fā)明方案能形成有足夠摩擦力的拉力或抗力傳遞的錨桿，錨固力明顯增大且整個(gè)錨桿的一體性好，同樣也用于大頭樁基的混凝土鋼筋籠骨架。主要用于建筑地下室抗浮基坑支護(hù)，邊坡支護(hù)，以及加固等技術(shù)范疇。本發(fā)明技術(shù)可提供的抗拔力較大，性能穩(wěn)定可靠，對減少環(huán)境污染，加快工程進(jìn)度方面都有良好的作用。

四、附圖說明

圖1變徑鋼筋籠結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是擴(kuò)體錨桿結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明收緊結(jié)構(gòu)示意示意圖；

圖4為本發(fā)明釋放結(jié)構(gòu)示意示意圖。

圖5為圖4中B-B橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5中筋條3連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為環(huán)狀箍筋6(螺旋狀)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為第二支架的收緊結(jié)構(gòu)示意示意圖(放大圖)；

圖9第二支架的釋放結(jié)構(gòu)示意示意圖。

圖10是工藝流程示意圖。圖中：鉆孔a→擴(kuò)孔b→下錨頭c→打開錨頭中擴(kuò)大機(jī)構(gòu)d、將鋼筋籠打開至設(shè)計(jì)尺寸e，→高壓注漿或灌注混凝土f。

圖11為變徑鋼筋籠收緊時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為變徑鋼筋籠產(chǎn)品約束機(jī)構(gòu)打開后結(jié)構(gòu)示意圖。

五、具體實(shí)施方式

圖中的部件所示，軸向桿4、圓環(huán)或環(huán)板1、若干豎筋2、筋條3、圈狀固定器5、環(huán)狀箍筋6、箍筋端部的鋼套環(huán)6-1、環(huán)狀箍筋與軸向桿4的連接點(diǎn)7、釋放機(jī)構(gòu)8，環(huán)狀箍筋鋼套環(huán)配合的插孔8-1、鋼托盤與鋼管焊接9、配重10、限位器10-1、第一支架11和第二支架11-1、底盤12、鋼托盤(即圈狀固定器)13、筋條3可以是扁桿；銷軸3-1、銷軸支架(U型固定支架)3-2、缺口3-3。

本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)如圖1-2所示：變徑鋼筋籠，包括軸向桿、圓環(huán)或環(huán)板和若干豎筋、筋條，圓環(huán)或環(huán)板與軸向桿垂直，若干豎筋的一端在圓環(huán)或環(huán)板在均勻固定，每根豎筋的另一端或中部均連接一根筋條的一端，筋條的一端接到一圈狀固定器，圈狀固定器固定在軸向桿或樁基桿上。筋條3類似于傘骨。

變徑鋼筋籠的豎筋外周設(shè)有環(huán)狀箍筋，且為彈性材質(zhì)的環(huán)狀箍筋。環(huán)狀箍筋可以是螺旋彈簧狀。環(huán)狀箍筋收緊是未使用狀態(tài)(用于放入鉆孔)，箍筋的端部設(shè)有釋放裝置。收緊且彈性約束的未使用狀態(tài)，環(huán)狀箍筋釋放后變直徑，直徑擴(kuò)大成環(huán)狀箍筋原先松弛狀態(tài)，即直徑較小環(huán)狀箍筋釋放到錨桿或樁基的擴(kuò)體端后，環(huán)狀箍筋直徑放大至設(shè)計(jì)要求(如典型的一款是從直徑不到200mm擴(kuò)大到-400mm)。

另一種更具體的實(shí)施例如圖3-9。圖1-2中圓環(huán)或環(huán)板類似于鋼托盤13；第一支架11和第二支架11-1均設(shè)有鋼托盤13，則第一支架11和第二支架11-1的兩個(gè)鋼托盤13即為第一和第二兩個(gè)圈狀固定器，類似兩個(gè)在傘骨(軸向桿4)的滑動(dòng)的撐傘和收傘(對應(yīng)于釋放與收緊)的關(guān)節(jié)。第一支架11和第二支架11-1上，每個(gè)筋條組為6-10根扁鋼條，筋條的一端接到鋼托盤，筋條的另一端再連接到豎筋2。第一和第二兩個(gè)圈狀固定器即兩個(gè)鋼托盤分別通過銷軸3-1、銷軸支架(U型固定支架)3-2將筋條連接到豎筋，進(jìn)行活絡(luò)固定。

上下第一支架11和第二支架11-1兩個(gè)圈狀固定器分別伸出筋條在每根豎筋2的兩個(gè)位置進(jìn)行活絡(luò)固定，鋼托盤在軸向桿4的能夠滑動(dòng)，當(dāng)鋼托盤滑動(dòng)使筋條向豎直方向時(shí)使豎筋2收起，當(dāng)鋼托盤滑動(dòng)使筋條向橫向張開方向時(shí)使豎筋2張開(釋放)。底盤12固定在軸向桿4端部便于將本裝置置入鉆孔，筋條3可以是扁桿；鋼托盤13及豎筋2上安裝銷軸3-1、銷軸支架(U型固定支架)3-2，鋼托盤13上設(shè)有缺口3-3及環(huán)狀箍筋鋼套環(huán)配合的插孔8-1。環(huán)狀箍筋6(螺旋狀并有適當(dāng)彈性，可以被約束和釋放，約束時(shí)直徑是釋放時(shí)直徑的一半，或釋放時(shí)能夠大出收緊約束時(shí)的直徑10-35cm)的結(jié)構(gòu)箍筋端部設(shè)有鋼套環(huán)6-1，是環(huán)狀箍筋6的釋放機(jī)構(gòu)的部件，環(huán)狀箍筋鋼套環(huán)6-1與鋼托盤13上環(huán)狀箍筋鋼套環(huán)配合的插孔8-1相配合，將一插銷插住鋼套環(huán)6-1與插孔8-1用于約束環(huán)狀箍筋在收緊狀態(tài)，拉開插銷剛釋放彈性的環(huán)狀箍筋；典型的應(yīng)用參數(shù)是，收緊結(jié)構(gòu)狀態(tài)時(shí)直徑為200mm,釋放結(jié)構(gòu)狀態(tài)時(shí)直徑為400mm。其它規(guī)格的與各種鉆孔和孔徑和應(yīng)用場合匹配即可。

圖10施工流程：定位→水泥漿制備→旋噴樁機(jī)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度(鉆孔a)→高壓旋噴施工或機(jī)械擴(kuò)孔施工(擴(kuò)孔b)→下錨頭c→打開錨頭中擴(kuò)大機(jī)構(gòu)d、e，將鋼筋籠打開至設(shè)計(jì)尺寸→高壓注漿或灌注混凝土f。

變徑鋼筋籠的施工應(yīng)用工藝：

a.普通鋼筋經(jīng)特殊加工(淬火等)處理后，成為彈性鋼筋；用處理后的彈性鋼筋加工繞緊后減小直徑箍筋；

b.鋼筋籠成品，鋼筋籠箍筋直徑≤200mm，置于錨桿擴(kuò)體段后，打開鋼筋籠中的約束機(jī)構(gòu)，箍筋直徑達(dá)到400mm直徑；

c.縱筋在機(jī)構(gòu)作用下展開緊貼箍筋至不能展開止；高壓注漿或灌注混凝土成樁；

d.在擴(kuò)體段底部采用底盤即錨墊板將桿體與擴(kuò)大頭機(jī)械連接。