一种双向释放弹簧变径钢筋笼的制作方法

本实用新型涉及一种变径钢筋笼包括扩大直径的释放结构，尤其是双向释放弹簧变径钢筋笼释放装置直接用于变径钢筋笼的纬线，变径钢筋笼用于扩体锚杆及承压桩，用于建筑地下室抗浮基坑支护，边坡支护，以及加固、抗压等桩的技术范畴。

背景技术：

中国发明专利cn2017103161244一种锚杆或桩基用变直径钢筋笼及应用是本申请人的在先申请专利，指锚杆或桩基用变直径钢筋笼，包括主筋、若干竖筋、至少两个圈状固定器和与圈状固定器相对应的若干组筋条，所述圈状固定器均套在主筋或桩基杆上，所述每个圈状固定器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圈状固定器，即每根竖筋的不同高度分别与至少两个圈状固定器的每组筋条活络连接，若干竖筋环绕主筋；竖筋外周设有环状箍筋作为外周的纬线，环状箍筋与竖筋设有固定点，环状箍筋为弹性材质的螺旋弹簧箍筋或柔性钢线；环状箍筋收紧是未使用状态，螺旋弹簧环状箍筋的端部设有环状箍筋约束和释放装置；用柔性钢线时设有撑开竖筋和筋条的约束和释放装置。锚杆或桩基用变直径钢筋笼应用的桩基，根据具体工程的使用要求，依据变直径原理，形成多种立体形状特征的可变直径钢筋笼，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；根据具体工程的使用性能要求，对超大直径的桩基变直径钢筋笼，形成双层笼中套笼为特征的可变直径钢筋笼。

本申请人和发明人率先提出的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；同时在成本、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，普通锚杆变形位移的较大，因而在位移控制方面比传统的桩基础要求更高，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。业界公知的是，锚杆变形包括杆体自由段弹性变形和扩大头锚固段的土体蠕变变形两种，需要有相对应的产品和工法，也涉及承压型直通或变直径钢筋笼扩体锚杆工法。

但本申请人的以上结构：环状箍筋为弹性材质的螺旋弹簧箍筋或柔性钢线；环状箍筋收紧是未使用状态，环状箍筋螺旋弹簧环状箍筋的端部设有环状箍筋约束和释放装置；如果完全靠环状箍筋打开钢筋笼的结构，单根环状箍筋的弹力大才能打开钢筋笼，约束单根环状箍筋的力量太大，约束销打开比较困难，仍有简化和改进的余地；本申请人还提出，本申请人在实际制备时变径钢筋笼释放装置是采用自动伞结构的弹簧式，环状箍筋采用柔性的钢绳，成本会比较高，因此简明结构的环状箍筋式变直径钢筋笼及由此制备的扩大头锚杆桩仍值得提出。即变径钢筋笼的收束与释放采用动力弹簧结构，在轴向杆5(或在轴向杆5外周套上外套管)上设有动力弹簧，动力弹簧在保持着弹性应力(收束)时，要固定第一圈状固定器2或第二圈状固定器，对一个圈状固定器推动，然后释放这个动力弹簧的弹性应力时；使第一圈状固定器2或第二圈状固定器直接能在轴向杆5(或外套管)上滑动打开，第一圈状固定器2或第二圈状固定器的固定结构要求高，有时释放不能到位。

技术实现要素：

本实用新型目的是，提出一种双向释放弹簧变径钢筋笼及由此制备的扩大头锚杆及桩，还可以形成纬线接续式变直径钢筋笼并由此形成的扩大头(骨架)的锚杆或桩，克服抗浮变形、杆体自由段弹性变形，桩则增加搞压能力。

本实用新型的技术方案是，双向释放弹簧变径钢筋笼，包括轴向杆5、若干竖筋1、与竖筋数相同数目的二组相同的若干活动连接筋条3、第一圈状固定器2和第二圈状固定器，变直径钢筋笼的释放机构；若干竖筋环绕轴向杆，第一圈状固定器2和第二圈状固定器在轴向杆5上或在轴向杆5的外套管上滑动，第一组若干活动连接筋条3分别连接若干竖筋1的上端与第一圈状固定器圆周的若干固定关节，第二组若干活动连接筋条3分别连接若干竖筋1的下端与第二圈状固定器圆周的若干固定关节，若干竖筋为经线；设有连续的螺旋箍筋或设有二只以上螺旋弹簧箍筋均匀分布在竖筋的外周作为变径钢筋笼的纬线，所述螺旋弹簧箍筋是一至五个或若干个环的向外张开的弹性箍，螺旋弹簧箍筋上具有螺旋收紧状态的约束装置；在轴向杆或在轴向杆外周套上外套管上设有动力弹簧，动力弹簧在保持着弹性应力即约束装置收束时，第一圈状固定器与第二圈状固定器为收缩状态，动力弹簧在约束装置释放时对第一与第二圈状固定器推动；使第一圈状固定器与第二圈状固定器能在轴向杆或外套管上滑动，直接将活络连接在圈状固定器内圈的连接筋条撑开竖筋，成为扩大直径的钢筋笼。类似一对撑伞机构在伞柄上滑动将伞撑开。

所述约束装置是约束绳或螺旋箍筋用于束缚若干竖筋成筒状的结构，约束绳或螺旋箍筋在收紧状态时，约束绳或螺旋箍筋的一个或两个端部由抽拉式约束销固定；或者约束装置是螺旋弹簧箍筋的一个至五个螺旋绕环，螺旋绕环的两端设有抽拉式约束销进行固定或脱开。

所述约束装置是约束绳12或螺旋箍筋用于束缚若干竖筋1成筒状的结构，约束绳12或螺旋箍筋在收紧状态时，约束绳或螺旋箍筋的一个或两个端部由抽拉式约束销固定(如套圈等)在所述筒状的内部或边缘。

所述能固定或脱开的约束销为与约束绳或螺旋箍筋端部的约束环插入配合，约束销延长或通过固定杆延伸到工作面。

所述螺旋弹簧箍筋均匀在纬度上分布，并与包裹的竖筋均有活络固定结构；活络固定结构是指金属圈。

螺旋弹簧箍筋上两端或中间部位分别设有两个约束环，收缩螺旋弹簧箍筋，使两个约束环在一条直线，用销钉销住这两个约束环。

抽拉式约束销(长杆状或约束销由绳子引向作业面)约束装置能够由作业人员在工作面打开，多组螺旋弹簧箍筋向外弹性张开使变直径钢筋笼扩大直径释放。动力弹簧11在约束装置释放时第一圈状固定器2与第二圈状固定器从连接筋条3收缩状态到连接筋条3的扩张状态，张开若干竖筋1和包裹的连续的螺旋箍筋或者设有二只以上螺旋弹簧箍筋均匀分布在竖筋的外周作为变径钢筋笼的纬线。

约束装置螺旋弹簧箍筋的螺旋环的两端(一端)或一个(两个)螺旋环的中间设有固定装置；尤其是约束装置为约束环与约束销的插入配合，约束销延长或通过固定杆到工作面由作业人员在工作面打开。约束装置也可以是螺旋环的两端或两个螺旋环的中间设有交错约束水平平行的棘齿，垂直抽动时打开。也可以通过机械杠杆或电磁铁杠杆打开约束销或棘齿。一个螺旋环可以固定在竖筋，另一螺旋环活络。

连续的螺旋箍筋均匀包裹竖筋；所述螺旋弹簧箍筋均匀在纬度上分布，并与包裹的竖筋均有活络固定结构。活络固定结构尤其是指金属圈。包裹竖筋螺旋弹簧箍筋的两端设有固定分别固定于相邻两根竖筋上，螺旋弹簧箍筋释放后使竖筋张开；不同的竖筋螺旋弹簧箍筋分别固定与上一螺旋弹簧箍筋不同相邻两根竖筋，螺旋弹簧箍筋张开使活动连接筋条外伸外展，钢筋笼直径变大打开，螺旋弹簧箍筋为钢筋笼的纬线。

打开后的变直径钢筋笼制备，注浆与混凝土、水泥砂浆或水泥浆结晶体进行结合形成锚杆杆件、锚固件，即凝结成扩体锚杆桩。

设有外套管4、外套管4套在轴向杆5上，第一圈状固定器2和第二圈状固定器直接固定在外套管4上或在外套管上滑动，外套管也可以在轴向杆5上滑动。轴向杆的外套管4可以设置或不设置，外套管4亦可以上线分开设置。

有益效果，本实用新型提出的双向释放弹簧变径钢筋笼，包括释放装置及变径钢筋笼，分组式螺旋弹簧箍筋既是释放结构同时兼有钢筋笼的纬线功能，使变径钢筋笼构成整体，成本低，可以分散约束销的应力，释放容易且释放钢筋笼可靠，可应用于所有扩体锚杆桩，克服素浆体扩大头的锚固承载能力和整体性差的不足。

克服现有技术(本申请人商业化产品)一般是整体箍筋，螺旋弹簧箍筋即钢筋的成本并无大的增高，且加工容易，约束圈可以焊接在螺旋弹簧箍筋上；本方案施工更加简单，对基础的施工基本无影响。对于提高工程质量和技术的安全性，有着积极的作用。

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。本实用新型方案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一体性好，同样也用于大头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力较大，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。

附图说明

图1为本实用新型的变径钢筋笼束缚结构示意图，

图2为本实用新型图1约束装置打开释放的结构示意图(压缩弹簧释放后扩张)。

图3为本实用新型的变径钢筋笼束缚结构示意图，

图4为本实用新型图3约束装置打开释放的结构示意图(拉长弹簧释放后收缩)。

图5为本实用新型变径钢筋笼结构示意图(以一个螺旋环为例)。

图6为本实用新型变径钢筋笼结构示意图(图6中画了2-3个螺旋环)。

图7为变径钢筋笼结构螺旋弹簧箍筋的螺旋环的两端结构示意图。

具体实施方式

如图所示，图1与图3是类似的结构，如图5-6所示，钢筋笼释放后，用包括但不限于混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹，混凝土、水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料凝固后，形成锚杆杆件或桩基。锚杆或桩基杆件内的配筋通常可选择包括但不限于/或者不选择配置钢筋笼、箍筋、钢套筒、钢丝网笼、承压板、承压法兰螺母或其他筋骨配筋材料。

图5-7中(未画出动力弹簧，主要说明二只以上螺旋弹簧箍筋均匀分布在竖筋的外周作为变径钢筋笼的纬线的结构)，包括主筋即轴向杆5、若干竖筋1、外套管4、注浆管9、与竖筋数相同的二组相同的若干活动连接筋条3、第一圈状固定器2和第二圈状固定器，外套管4套在主筋上，若干竖筋环绕主筋，第一组若干活动连接筋条3分别连接若干竖筋1的上端与一圈状固定器圆周的若干固定关节，第二组若干活动连接筋条3分别连接若干竖筋1的下端与第二圈状固定器圆周的若干固定关节，承压底板7在主筋下端与主筋固定，至少一圈状固定器与外套管4固定；注浆管9与第一圈状固定器或与某根竖筋固定。

每组若干活动连接筋条的每根竖筋的一端均连接一根筋条的相同高度位置，此活动连接筋条的另一端接到圈状固定器的一个固定关节，圈状固定器在主筋杆上固定或滑动。

二只(含二只)以上螺旋弹簧箍筋均匀分布在竖筋的外周均可，所述螺旋弹簧箍筋是一至五个环的向外张开的弹性箍(展开后)，螺旋弹簧箍筋上具有螺旋收紧状态的约束装置。约束装置能够由作业人员在工作面打开，多组螺旋弹簧箍筋向外弹性张开使变直径钢筋笼扩大直径释放。

钢筋笼具有一定的高度，图中纬线采用五组螺旋弹簧箍筋钢筋笼的纬线，如钢筋笼高度很高，可以到十组或更多，一般不用超过15组，可以使每组螺旋弹簧箍筋的约束力不会太大。每只螺旋弹簧箍筋钢筋笼张开后仍能保证环绕钢筋笼纬的一圈，五螺旋弹簧箍筋钢筋笼的纬线以均匀间隔分布。

约束装置螺旋弹簧箍筋的螺旋环的两端或两个螺旋环的中间设有固定装置；尤其是约束装置为约束环与约束销的配合，约束销延长或通过固定杆到工作面由作业人员在工作面打开。约束装置也可以是螺旋环的两端或两个螺旋环的中间设有交错约束水平平行的棘齿，垂直抽动时打开。也可以通过机械杠杆或电磁铁杠杆打开约束销或棘齿。

所述螺旋弹簧箍筋10均匀在纬度上分布，并与包裹的竖筋均有活络固定结构，活络固定结构可以用小钢圈。包裹竖筋螺旋弹簧箍筋的两端设有固定点，固定点(典型的为活络固定圈)10-1分别固定于相邻两根竖筋上(图2所示，以张开的一个环为例)，螺旋弹簧箍筋释放后使竖筋张开；不同的竖筋螺旋弹簧箍筋分别固定与上一螺旋弹簧箍筋不同相邻两根竖筋，多根竖筋均有扩径的力量，螺旋弹簧箍筋张开使活动连接筋条外伸钢筋笼直径变大打开，螺旋弹簧箍筋为钢筋笼的纬线。

注浆管或辅助杆受力使外套管下沉，注浆管或辅助杆受外力或用高压注浆冲击使外套管下沉，则打开钢筋笼竖筋。变直径钢筋笼外周可以设置或不设置约束护套、包裹囊袋，注浆管可以在钢筋笼内部或外部设置一个或若干个。

打开后的变直径钢筋笼制备，注浆与混凝土、水泥砂浆或水泥浆结晶体进行结合形成锚杆杆件、锚固件，即凝结成扩体锚杆桩。

弹性钢筋自然状态是大口径的螺旋弹簧箍筋，螺旋弹簧箍筋上两端或中间部位分别设有两个约束环，收缩螺旋弹簧箍筋，使两个约束环10-2在一条直线，用约束销销住这两个约束环，则保证约束销释放后收缩螺旋弹簧箍筋展开，从而钢筋笼扩径。每个约束销可以是h状的短竖，h状约束销的长竖是连接每个销钉的h状的长竖，长竖为一杆状直接连通到作业面上。作业面上工作可以扭摆销钉组件抽出h状的长竖，螺旋弹簧箍筋展开，钢筋笼释放，这是最便宜可靠的方式，亦可通过杠杆等结构。多组螺旋弹簧箍筋钢筋笼的纬线时，约束销可以在钢筋笼的两侧分布。

本实用新型的变直径钢筋笼外周也可以包裹囊袋或护套。6为竖筋上的铰链固定件。

所述的变直径钢筋笼制备的扩体锚杆桩，与锚杆杆件、锚固件与混凝土、水泥砂浆或水泥浆结晶体进行结合，从而形成变直径钢筋笼扩大头锚杆桩骨架系统；变直径钢筋笼打开后用混凝土或水泥砂浆、水泥浆或其他能固化材料包裹并凝结成扩体锚杆桩。所述锚杆杆件的前端，设有与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行连接或复合的装置，形成锚杆应用体系。

所述的锚杆杆件，适用领域包括但不限于抗浮抗拉，道路、矿山开采、隧道桥梁、基坑和山体护坡、地质灾害处理；也用于抗压工程等领域。

所述的锚杆体系统，其应用工法的步骤是：用于克服抗浮固定直径锚头或扩大头锚杆变形的工法，钻孔至设计深度，开展高压旋喷施工或机械扩孔施工，成孔后，放置锚杆杆件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头进行嫁接的锚杆体，带变径钢筋笼的扩大头到位后，释放约束机构使变径钢筋笼扩大至设计尺寸，然后高压注浆或灌注混凝土在扩体段和整个锚杆杆件与孔的空隙处成桩，完成锚杆桩。

钢筋笼的直径可变，通过对钢筋笼若干部分配筋的弹性化、柔性化、简约化，设置约束与释放机制，使钢筋笼的直径可约束和伸展变化。

锚杆杆件的主筋和变径钢筋笼使用的材料，包括但不限于：钢、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等。

所述的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，其可以是实心的，亦可以是空心的；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；锚杆杆件可以是实心的，亦可以是空心的截面。

主筋与变直径钢筋笼连接、变直径钢筋笼为锚头或桩基头。囊袋或其他锚头进行连接时，采取在锚杆杆件的下端，预留与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头的长度相适应钢筋，在锚头底部分与锚垫板进行连接，也可以留有适当的钢筋长度，和成品锚头顶部用衔接螺母连接；或通过改进杆件和锚头，使锚杆杆件与变直径钢筋笼、固定直径钢筋笼、囊袋或其他锚头成为一个有机整体能够传递应力。

锚杆杆件的钢筋主筋和钢筋笼使用的材料，包括但不限于钢材、钢绞线、玻璃纤维、芳纶或其它高分子材料纤维、碳纤维、石墨烯、碳元素相关的材料及其复合材料。碳纤维等高分子材料也能用于锚杆。

本实用新型所述利用先张法锚杆杆件的应用，适用领域包括但不限于抗浮抗拉，道路、矿山开采、隧道桥梁、基坑和山体护坡、地质灾害处理；也用于抗压工程等领域。可以根据工程设计用途的的需要，可以作为抗压桩使用。

使用本实用新型克服抗浮直通或扩大头锚杆

①开挖桩杆上端即锚杆顶部的周围基底并清理浮浆；并在锚杆顶部周围铺施遇水膨胀止水胶条；

②锚杆顶部的周围基底上浇筑混凝土垫层；

③螺纹钢筋上至底板上层钢筋底部用法兰螺母固定(而不需要螺母)，不需要再施加；并在基底上浇筑带钢筋的基础底板。

④若预制构件为多根钢筋，则用相应数量开孔钢板做锚板，拧上螺母固定，再浇筑底板混凝土。

竖筋、螺旋箍筋的立体几何形态包括：立方体长方体圆柱圆台棱柱棱台圆锥棱锥等；平面横截面的形状是：正方形长方形三角形四边形平行四边形菱形梯形圆扇形弓形圆环等；竖筋、螺旋箍筋的规格、型号、形状、尺寸、材料，各项参数随不同项目地质条件进行调整。

筋条与竖筋活络连接的方式：圈状固定器的关节分别通过销轴、销轴支架(u型固定支架)将筋条连接到竖筋。竖筋筋条的根数不必多，一般5-12根即可。圈状固定器均可以环形圈为基本结构，随外套管在主筋上进行滑动。

本实用新型的承压变径钢筋笼扩体锚杆，变径钢筋笼在置于扩体段时展开释放，在变径钢筋笼上注浆或注入混凝土成为锚杆，变径钢筋笼成为锚杆的骨架。

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

典型的成品中：钢筋笼箍筋直径≤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，箍筋直径达到400mm左右的直径；变直径钢筋笼约束时的尺寸和展开后的尺寸以及钢筋笼的高度可依据工程的需要进行确定。在扩体段底部即锚杆的底部用锚垫板7(锚垫板为环板)将锚杆的杆体与扩大头机械连接，还设有导向套8。

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。

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