一种动力弹簧式变直径钢筋笼及其锚杆或桩基的制作方法

一、技术领域

本发明涉及一种动力弹簧式变直径(以下称变径或扩大式)钢筋笼及其锚杆或桩基应用，尤其是锚杆或桩基中的骨架——变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。

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，需要设计一种成本低、受力结构更合理的、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、

技术实现要素：

本发明目的是，提出一种钢筋笼——具有更好受力强度的扩大头钢筋笼，也是一种变直径钢筋笼简称为变径钢筋笼、变径钢笼或变径笼及其应用扩体锚杆或桩基及制备，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，得到性能价格比更优的锚杆或桩基。

本发明的技术方案是：锚杆或桩基用动力弹簧式变直径钢筋笼，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；若干竖筋平行于轴向杆并在轴向杆周围均匀分布，每组每根筋条的一端在圆环或环板上均匀活络固定，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，每组筋条的数字等于竖筋的数字，此数字为4-12根，n取3以上；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。

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(可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分布以及形成扩大头钢筋笼。

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。

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，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。

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。

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。

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。

本发明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。箍筋为刚性焊接或柔性活络连接在竖筋上均可。

本发明的承压变径钢筋笼，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，将钢筋笼打开至设计尺寸→高压注浆或灌注混凝土。二、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，将钢筋笼打开至设计尺寸。

本发明的变径钢筋笼，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100mm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发明的设计点。

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。

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100mm的半径。

进一步的，本发明所述的锚杆，包括上述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钢筋笼扩大头锚杆系统；并浇铸混凝土；

钢筋笼形状包括/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)；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、棱锥等；各部件材质包括/但不限于可以为钢质、其他金属、复合金属、玻璃纤维、玄武岩纤维、树脂、土工布、帆布、玻璃纤维增强树脂、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、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、金属材料和非金属材料；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。

有益效果：本发明方案结构简明，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1为本发明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为本发明带箍筋和竖筋且带有注浆管的结构示意图(收缩状态)。图2-2为图2扩展状态。

图3为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明新型结构的纬线(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(图15扩展状态)。

图17为本发明图16横截面结构示意图。

图18、图21、图24为本发明展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图19、图22、图25为本发明新型结构的纬线(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分别为本发明图19、图22、图25扩展状态示意图。

图27为本发明展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图28为本发明新型结构的纬线(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为本发明图28的扩展状态示意图。

图30、图33、图36、图39、图42、图45为本发明展开的纬线(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为本发明新型结构的纬线(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分别为本发明图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为本发明不带箍筋和有竖筋套在囊袋的结构示意图(收缩状态)。

图49为本发明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为本发明展开的纬线(纯筋条纬度线)的骨架结构示意图。

图52、图55、图58为本发明新型结构的纬线(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分别为本发明图52、图55、图58的扩展状态示意图。

图60、61分别为本发明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，可替换成发明中的任意形式)。

图62、63分别为本发明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，可替换成发明中的任意形式)。

图64、图66为纬线多组环板、图68为箍筋收缩状态的扩大头，且均是带囊袋结构。

图65、图67、图69分别为本发明图64、图66、图68的拓展状态示意图，均是带囊袋结构。

图70、图72、图74、图76、图78分别为带有本发明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为带有本发明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

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。

本发明基本结构如图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为本发明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1-7。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/t282—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》gb50010-2010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：

fl≤(0.7βhft+0.25σpc,m)ημmh0(6.5.1-1)

公式(6.5.1-1)中的系数η，应按下列两个公式计算，并取其中较小值：

防腐连动杆—局部荷载设计值或集中反力设计值；

βh—截面高度影响系数：当h不大于800mm时，取值为1；当h不小于2000mm时，取值为0.9，其间按线性内插法取用；

σpc，m—计算截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0n/m²～3.5n/m²范围内；

um—计算截面的周长，取距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长计算截面的周长；

h0—截面有效高度，取两个方向配筋的有效高度平均值；

η1—局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；

η2—计算截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；

βs—局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，其值不宜大于4；当小于2时取2；对圆形冲切面取2；

αs—柱位置影响系数：中柱取40；边柱取30；脚柱取20。

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；

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，锚固方案见图：

h0＝750mmh＝1000mm>800mm，则βh＝1-0.1/1200；

um＝3.14×(750/2+200+750/2)＝2983mm杆；

βs＝250/250＝1≤2.0，则βs＝2.0；

冲切效果与中柱相似，则αs＝40

则η＝1.0；

防腐连动杆≤0.7×1×1.57×1×2983×750＝2332kn；

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36mmpsb1080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。

若采用预应力无粘结筋，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/t70-2009)。

(2)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。

(3)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→制作锚杆杆件总成→下钻→提钻及灌浆→振动沉入锚杆杆件总成→移机至下一个桩位→施工监测。

(1)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。

当灌浆材料为细石混凝土时：

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5～10mm(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；

2)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4mm,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。

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。

4)灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求:

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。每点注完浆后，必须先关球阀，后卸注浆管，待管内压力消失后才提管。

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)》(gb50021-2001)

1.3《建筑工程抗浮技术标准》(jgj476-2019)

1.4《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(jgj/t282—2012)

1.5《混凝土结构设计规范(2015年版)》(gb50010-2010)

1.6《建筑地基基础设计规范》(gb50007-2011)

1.7《建筑桩基技术规范》(jgj94-2008)

1.8《岩土锚杆(索)技术规程》(cecs22：2005)

1.9《建筑地基基础工程施工质量验收标准》(gb50202-2018)

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》(gb50046-2008)

1.12《预应力混凝土用螺纹钢筋》(gb/t20065-2016)

1.13《钢筋锚固板应用技术规程》(jgj256-2011)，(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》jgj63，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》(jgj256-2011)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；钢筋笼底部承压板为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→下放拓展式承压板扩大头锚杆体总成→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。