与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头的制作方法

本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，涉及岩土工程领域，具体应用于房建、交通、铁道、水利水电、人防、地下工程等各行业的临时性基坑支护、永久性边坡支护、抗浮锚杆锚索等。

背景技术：

锚索：岩土工程领域使用的锚索是指单束～若干束钢绞线组合在一起作为受力筋，通过在岩土体中钻孔注浆并安放受力筋形成锚固体，从而发挥抗拉作用，通常用于深基坑或边坡的滑坡整治，其外端通过面板或桩柱结构将坡面的不稳定岩土体固定住，另一端则锚固在深部的稳定岩土体中。锚索按照锚固体(即水泥浆固结体)内部的应力特征分为拉力型锚索、压力型锚索、拉压复合型锚索、压力分散型(分段承压型)锚索等。

最初的锚索基本是拉力型锚索，其含义是指锚固体因与钢绞线粘结而承受拉应力，拉力型锚索是以钻孔孔道内灌注的水泥浆与孔壁岩土体之间的摩擦力的分力作为抗滑阻力，使岩土体中滑裂面处于压紧状态，从而有效地控制不稳定岩土体的位移，促使其稳定，达到整治滑坡及危岩、危石的目的。压力型锚索的概念是指通过在钻孔深部的锚索上牢固附着一些承载体(其直径小于钻孔直径并安装在锚索上)，承载体将锚索承受的外部拉拔荷载传递给水泥浆固结体，使水泥浆固结体不再承受钢绞线的拉应力，转而承受承载体的压应力，这样可以充分调动深部岩土孔壁的摩擦力与浅部岩土孔壁的摩擦力一同发挥作用，从而避免拉力型锚索的由外至内的渐进性破坏模式。一般说来，拉力型锚索的锚固力低，而压力型的锚固力较高。但无论拉力型还是压力型锚索，它们有一个共同的特征，就是锚固体的几何形状呈细长杆状或长圆柱状，它们的锚固力的来源都是钻孔孔壁与锚固体之间的摩擦力，也就是说，从岩土介质与锚固体之间的力学关系特征上讲，均可称之为摩擦型锚索，这注定了即便是压力型锚索，在工程实践中需要较高的承载力时，设计人员也只能不经济地增加锚孔直径和长度。同时，在软岩和土层中，近几年来人们发现了这类锚杆锚索具有不可忽视的蠕变特征，这使永久性工程的设计和新时代下岩土工程设计领域向以变形控制为目标的发展出现了困惑。

扩大头锚杆锚索又称为扩体锚杆、扩体锚索，是国内二十年前就已开发的一个种类，它主要解决深基坑和边坡支护中原来的细长杆状或长圆柱状摩擦型的锚杆锚索锚固力不足的问题，这个名称得来是因为它的锚固体的几何特征不同于之前的细长杆状(或长圆柱状)，但自从它诞生以来，长期停留在了几何概念的阶段，并未在结构特征、施工方法、技术效果、学术理论上上升到端承型锚索。

众所周知，传统的细长杆(或长圆柱状)型的锚固力较低，而扩大头型的锚固力较高；端承型锚索也是一种扩大头锚索，但其力学特征是与仅仅几何意义上的扩大头锚索完全不同的，之前尚未有人提出或实施过真正的端承型锚索。

目前市场上已有的扩大头锚索有四大类：

一、拉力型扩大头锚索

即普通的旋喷锚索，这种锚索通过旋喷的办法预先构建了一个水泥土性质的纺锤形、锥形、长圆柱型扩大头，然后将锚索送入孔中，其扩大头固结体的承载特征为完全受拉，因水泥土的抗拉强度不高，钢绞线与水泥土之间的粘结强度也很低，很容易发生钢绞线被拉出和水泥土被拉裂的情况，其破坏模式仍是传统摩擦型锚索所具有典型的由外到内的渐进式破坏，故很难获得比传统细长杆式(或长圆柱状)的摩擦型锚索(即拉力型锚索)高出很多的承载力，且承载力并不可靠和稳定，具有结构上的致命缺陷。

二、承压型囊式锚索

施工时先以旋喷作为切削动力钻进地层进行预成孔，在到达预定深度后加大旋喷切割压力进行扩孔，然后退出旋喷钻具，再将锚索与囊袋以人力推送至扩孔位置，之后以专门的压力灌浆工序扩张囊袋形成水泥浆固结体扩大头。

其与拉力型锚索有本质上的区别是：安装了反力锚板，通过锚索端头的挤压套将锚索承受的拉力转换成为对水泥浆或水泥土固结体的压力，虽然其承载力较之拉力型扩大头锚索又有一定程度的提升，但是因锚板尺寸相对扩大头截面尺寸来说还过小，水泥土或水泥浆扩大头中没有相应配筋，在受压时应力集中于芯部，扩大头的受力特征为中心受压、外周受拉，锚板压力只能部分转化为对岩土体的压力，其破坏模式仍是水泥土或水泥浆扩大头被拉裂，继而锚板变形并和钢绞线被一起拔出，所以它既不是之前的压力型锚索，也不是真正的端承型锚索，只是一种中间过渡形态。

另外在实践中，对一些特殊的软流塑地层尤其是珠三角地区的三高两低软土(以及其他新近沉积土、吹填土等)，或由粉土、粉沙形成的流沙层，囊袋受到来自内部的灌浆压力时可以顺利克服囊袋外的水泥土浆体围压从而将水泥土浆排挤开以实现囊袋扩张，并可以起到将囊袋内二次灌注的纯水泥浆与囊袋外的水泥土浆阻隔开从而提高钢绞线与水泥浆固结体之间粘结强度的作用；但是对于非三高两低软土、非流沙层的地层，尤其是内地地区的正常固结粘性土和超固结土层以及细砂、中砂、粗砂层、卵砾石层、砂岩泥岩层，则经常遇到垮孔，导致囊袋难于抵达预扩孔位置；即使到达，又因旋喷扩孔或机械扩孔后孔内沉积满了砂团、泥块、石块，它们不仅构成了围压，而且囊袋扩张的空间也被它们挤占(除非把它们全部排出孔外)，使得从囊袋内部灌浆时难以按照设计的理想状态使之扩张成为圆柱状扩大头；而且灌浆压力标准不易掌控，有时灌浆压力略高即破袋，这就更加无法形成理论扩大体。

综合而言，该类扩体锚索的重大缺陷就是：无法为水泥浆扩大头提供相应的受力筋骨架，仅仅只能形成一个单纯水泥性质的扩大头，很难获得比拉力型扩大头锚索高出很多的承载力，这仍然是个结构性的缺陷。再有，其经济造价也过高。

三、旋喷自带同束锚索

包括了目前市场上的可回收旋喷锚索在内，这些旋喷锚索无法为水泥浆扩大头提供相应扩大的受力筋骨架，仅仅只能形成一个单纯水泥土性质的扩大头，和囊式锚索类似，虽然也安装了反力锚板，但因锚板尺寸较小，而水泥土固结体的尺寸很大且强度不高，水泥土扩大头很容易被拉裂，从扩大头受荷时的应力分布特征和破坏模式来讲仍不是真正的压力型锚索，更谈不上端承型锚索，这种锚索同样很难获得比拉力型扩大头锚索高出很多的承载力，且承载力并不可靠和稳定，仍然具有结构上的致命缺陷，仍然是一种过渡形态。

四、带钢筋笼骨架的后植型扩体锚索

该类锚索对土层以旋喷方式作预成孔、预扩孔，对岩层则以潜孔冲击器作预成孔、以机械式扩孔器作预扩孔，之后以人力将带骨架式扩体锚索推送至扩孔位置，再以液压方式打开钢筋笼骨架，最后以普通灌浆方式施作水泥浆扩大头。这种扩大头已经进步到了将承载体基座(即反力锚板)扩大，变成为大截面的钢筋笼骨架基座，这在理论上大大提高了锚索的承载能力，可以说已经具有了端承型锚索的雏形。但是其仍有三大缺陷：1、经常遇到垮孔，扩体结构的植入依赖人力推送，难于到达预扩孔位置。2、普通灌浆方式很难做到水泥浆按设计的愿望扩体成型，事实上开挖现场也表明在钢筋笼内部填充和将钢筋包裹的常常是团块状的泥或砂，导致钢筋笼扩体结构本身的高承载力潜力难以发挥出来。这种扩大头同样难以获得比传统细长杆式(或长圆柱状)的摩擦型锚索高出很多的承载力。3、以液压驱动方式打开钢筋笼，造成造价居高。

上述市场上现有的旋喷锚索、囊式锚索无法为水泥浆扩大头提供相应扩大的受力筋骨架，导致其承载力不高、质量不稳定；而采用人力推送的后植型带钢筋笼骨架扩体锚索又常因垮孔等因素导致其难以安装到位，且采用灌浆法扩体难以成型，导致扩大头质量无保障、高承载力潜力得不到发挥；且这种后置型扩体锚索采用液压驱动骨架扩张，导致其造价居高不下。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，解决现有的各类旋喷锚索、囊式锚索仅仅只能形成水泥浆扩大头，无法提供相应扩大的、与水泥浆扩大头相匹配的受力筋骨架，致使其承载力较低且不稳定；以及后植型带钢筋笼骨架扩体锚索常因垮孔等因素导致其难以安装到位，且采用灌浆法扩体难以保障成型质量的问题。

本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头通过下述技术方案实现：

与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，包括旋喷钻杆、伞状扩体装置和若干根钢绞线，其特征在于：所述伞状扩体装置包括若干根构造管、由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次活动套设在旋喷钻杆上的导向帽、拉线盘、穿线盘，所述旋喷钻杆为阶梯轴，拉线盘套设在旋喷钻杆的小径段上，穿线盘套设在旋喷钻杆的大径段上；在拉线盘与旋喷钻杆变径台阶之间设置有轴承，所述轴承套设在旋喷钻杆小径段上；

每一根所述钢绞线的前端均从后向前活动穿过穿线盘与拉线盘连接；

所述拉线盘和穿线盘上活动穿设有构造管，每一根所述构造管的前端与拉线盘连接，构造管的后端活动穿过穿线盘并向后延伸作为穿线盘向后移动的导轨；

每一根所述折叠杆的前端均与拉线盘连接，后端均与穿线盘连接；

(本文中的前端指靠近旋喷钻杆切削端的一端，指向的是旋喷钻杆的钻进方向)

进一步地，所述每一根折叠杆的前端均通过前铰接与拉线盘连接，折叠杆的后端均通过后铰接与穿线盘连接。所述钢绞线均从后向前依次活动穿过穿线盘、拉线盘，并在其前端端头安装荷载转换装置，使钢绞线与拉线盘形成背拉连接。

进一步地，所述折叠杆均包括长杆和与之铰接的短杆，所述长杆的前端均与拉线盘铰接，所述短杆的后端均与穿线盘铰接，调整拉线盘和穿线盘之间的间距，能使长杆和短杆之间的铰接部位远离或者靠近旋喷钻杆的轴线。

进一步地，所述构造管均从后向前依次活动穿过穿线盘、拉线盘，并在构造管的前端端头安装固定装置Ⅰ，通过固定装置Ⅰ使构造管与拉线盘形成背拉连接。

进一步地，所述构造管包括构造杆和灌浆管，构造杆在伞状扩体装置中起到构造作用，灌浆管在伞状扩体装置中起到灌浆作用；构造杆可以和灌浆管合体设置，也可以分开设置；当构造杆和灌浆管分开设置时，与二者合体设置时相同，灌浆管都应在拉线盘和穿线盘之间设置出浆口，灌浆管通过与固定装置Ⅰ相同的固定装置背拉连接在拉线盘上或背拉连接在穿线盘上，以保证拉线盘与穿线盘之间灌浆饱满，形成理想的伞状固结体扩大头；灌浆管与外部的输浆软管在灌浆管的尾部衔接，接头应位于旋喷射流的切割范围之外。

所述钢绞线、构造杆及折叠杆均环绕旋喷钻杆均布设置。

进一步地，驱使穿线盘向拉线盘移动或拉线盘向穿线盘移动，可以通过带外螺纹钻杆转动、液压阀打开或关闭、吸铁石或电磁铁等方式实现，但采用弹簧自动复位装置则更为有效和经济适用；而驱使拉线盘向穿线盘移动，还可以通过在以外力固定住穿线盘或后托板的同时，向外拉动钢绞线的方式来实现。

进一步地，在所述拉线盘和穿线盘之间设置有拉紧复位弹簧，通过拉紧复位弹簧的拉紧复位弹力，可使穿线盘向拉线盘移动；当旋喷钻杆大径段向小径段的变径台阶顶推伞状扩体装置进入钻孔中时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁的挤压从而产生缩小收拢动作，同时推动穿线盘产生向构造杆尾部的移动，拉紧复位弹簧被拉伸；当伞状扩体装置进入扩孔段并有足够的扩展空间时，在拉紧复位弹簧的拉紧复位弹力作用下，穿线盘向拉线盘移动，伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，产生远离旋喷钻杆轴线的形变，从而实现伞状折叠杆组的扩张打开动作。

在所述穿线盘后面还可以设置有后托板，同时在所述穿线盘和后托板之间设置有张开复位弹簧，通过张开复位弹簧的张开复位弹力，可使穿线盘向拉线盘移动；当旋喷钻杆大径段向小径段的变径台阶顶推伞状扩体装置进入钻孔中时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁的挤压从而产生缩小收拢动作，同时推动穿线盘产生向构造杆尾部的移动，张开复位弹簧被压缩；当伞状扩体装置进入扩孔段并有足够的扩展空间时，在张开复位弹簧的张开复位弹力作用下，穿线盘向拉线盘移动，伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，产生远离旋喷钻杆轴线的形变，从而实现伞状折叠杆组的扩张打开动作。

拉线盘与后托板之间的距离为L0，长度L0为固定值，拉线盘与穿线盘之间的距离为L1，穿线盘与后托板之间的距离为L2，其中L0＝L1+L2。

初始状态即本实用新型组装完成时，伞状折叠杆组呈扩张状态，长杆和短杆之间的铰接部位距离旋喷钻杆轴线的距离最大，此时L1处于最小值，L2处于最大值。当穿线盘向后托板移动，长杆和短杆之间的铰接部位朝向旋喷钻杆的轴线移动，直至该铰接部位靠拢旋喷钻杆，即伞状折叠杆组缩拢在旋喷钻杆周围时，L1处于最大值，L2处于最小值。

按照施工图设计将本实用新型放置到预定深度位置时，需要进行钻孔，其中对一般土层工况，是以旋喷喷头的前方和侧向喷嘴直接向地层中喷射水或水泥浆射流进行切削钻孔，在钻孔的同时，以旋喷钻杆大径段向小径段的变径台阶顶推拉线盘前进，同时伞状折叠杆组因受到孔壁的挤压而收缩，从而同步跟进整个伞状扩体装置，当钻孔到达设计扩孔段深度位置时，再以旋喷射流扩孔，同时扩张打开伞状折叠杆组。具体而言，施工过程如下：

钻孔时：旋喷钻杆前端的旋喷喷头从前方喷嘴和侧向喷嘴同时喷射低压水或水泥浆，以切削孔壁的土层，使其成形的孔径仅供导向帽、拉线盘、穿线盘、后托板以及处于收拢状态的伞状折叠杆组通过，并通过拉线盘拖拉钢绞线、构造管同步跟进。此时折叠杆组受到钻孔孔壁的挤压从而产生缩小收拢动作，同时推动穿线盘产生向后托板的移动。

扩孔时：在钻孔到达施工图设计扩孔段的初始位置时，旋喷钻杆在钻进的同时喷射高压～超高压水泥浆，以切削孔壁的土层，使其形成的孔径与伞状折叠杆组呈扩张状态时的最大直径相匹配，直至设计扩孔段的终端位置，从而为伞状折叠杆组的扩张提供足够空间。扩孔段扩孔完成后，继续向前旋喷钻进一小段距离，使伞状折叠杆组完全进入设计扩孔段位置。

复张打开伞状折叠杆组：当扩孔段具备了足够伞状折叠杆组的扩张空间时，穿线盘在复位弹簧的复位弹力作用下向前移动与拉线盘靠近(即L2变大、L1变小)或在人工外拉钢绞线作用下拉线盘向穿线盘移动靠近，使伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，向远离旋喷钻杆轴线的方向形变，从而实现伞状折叠杆组的复张扩大。

在复张伞状折叠杆组之后，旋喷钻杆喷射中压水泥浆进行扩孔段的洗孔、排渣作业。清洗完成后，旋喷钻杆喷射(或通过构造管或专用灌浆管灌注)超低压水泥浆，进一步增加伞状扩大头内部和周围(包括拉线盘之前面和穿线盘之后面，以及伞状折叠杆组之外面)浆体的水泥含量比，从而增加伞状扩大头的整体承载力，然后退出旋喷钻杆，并考虑到一些情况下拉线盘有后退的可能性，应轻轻外拉钢绞线以使其前端的荷载转换装置靠紧拉线盘。

进一步地，所述折叠杆、前铰接杆、后铰接杆的材质可以采用钢筋、碳纤维、玻璃纤维等，在目前阶段，从经济实用的角度来讲，优选钢筋或厚壁钢管。构造管优选厚壁钢管。

所述导向帽活动套设在旋喷钻杆小径段上，位于拉线盘的前侧，与拉线盘采用螺纹连接或焊接或卡扣式连接，导向帽可以是锥形，也可以是前锥后筒的筒仓形，可以采用铸铁、铸钢、钢板等制作。

进一步地，本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，在所述拉线盘和穿线盘之间设置有若干道钢丝绳，相应在长杆上均设置有若干层定位环，所述每道钢丝绳的一端依次穿过各个长杆上的该层定位环后与另一端连接，并以绳卡(每杆一卡或双卡)作为连接、固定措施。

钢丝绳和绳卡的设置可以使长杆与长杆之间实现周向拉结，钢丝绳围绕伞状折叠杆组起到环形箍筋的作用，形成封闭的钢筋笼，对扩体结构受压时长杆的弯曲变形构成约束，为水泥浆固结体提供侧限，从而提高结构整体承载力。

所述定位环固定安装在在长杆的内侧或外侧壁上，优选采用焊接方式，定位环可采用无内螺纹的螺帽毛坯料。

当设计的短杆的长度也较长时，相应在每根短杆的内侧或外侧壁上设置定位环和柔性钢丝绳以及绳卡，即在短杆和短杆之间也设置周向拉结。

优选地，当长杆和短杆之间的铰接部位距离旋喷钻杆轴线的距离最大时，钢丝绳处于绷直状态。

进一步地，在所述长杆和拉线盘之间均设置有前铰接杆，所述前铰接杆的前端与拉线盘的连接可以采用焊接，也可以采用在拉线盘中钻凿盲孔，前铰接杆前端插入盲孔中与拉线盘以螺纹连接方式连接，从以标准化措施保证施工质量角度，优选采用螺纹连接方式；前铰接杆的后端与长杆的前端铰接。

进一步地，在所述短杆与穿线盘之间均设置有后铰接杆，所述后铰接杆的前端与短杆的后端铰接，后铰接杆的后端与穿线盘连接，其连接方式可选用焊接，或者采用前铰接杆与拉线盘之间所采用的插入式螺纹连接方式，同时也可采用将后铰接杆后端活动贯穿穿线盘并在后端端头安装固定装置Ⅲ的背拉连接方式，因扩体结构受到荷载转换装置传递的反压力时该连接部位将承受较大的拉应力，以及组装时调整铰接开口方向使之与径向一致的需要，从标准化措施保证施工质量角度，优选采用后者，即后铰接杆活动穿过穿线盘后与穿线盘背拉连接，在后铰接杆后端安装的固定装置Ⅲ可以采用高强螺帽，与后铰接杆的后端螺纹连接，也可以采用钢筋、钢环等材料，焊接在后铰接杆的后端。

进一步地，在后铰接杆上穿线盘和铰接之间，还套设有弹性装置，用于保证在后铰接杆被固定装置Ⅲ拉紧、不产生前后滑移的同时，该铰接能够自由转动；弹性装置可以采用弹簧加平垫，或弹垫加平垫等。

进一步地，在所述穿线盘与后托板之间设置有张开复位弹簧，或在拉线盘和穿线盘之间设置有拉紧复位弹簧，当伞状扩体装置进入具备足够扩展空间的扩孔段时，使穿线盘移动回到初始位置，所述张开复位弹簧、拉紧复位弹簧的伸缩方向平行于旋喷钻杆的轴线。

当在穿线盘和后托板之间设置张开复位弹簧时(此时弹簧为压簧)，拉线盘和后托板之间可采用一个张开复位弹簧或者多个张开复位弹簧。采用一个张开复位弹簧时，可将其套设在旋喷钻杆上，或者套设在旋喷钻杆和所有钢绞线的外围，或者将旋喷钻杆、所有钢绞线和构造管全部包覆在一个张开复位弹簧内；也可采用多个张开复位弹簧，在构造管或钢绞线上分别套设一个张开复位弹簧；还可以采用多个张开复位弹簧，将构造管和钢绞线两两包覆在内等等套设方法。

当在拉线盘和穿线盘之间设置拉紧复位弹簧时(此时弹簧为拉簧)，可将拉紧复位弹簧套设在旋喷钻杆上，或者在构造管上分别套设一个拉紧复位弹簧，或者在钢绞线上分别套设一个拉紧复位弹簧，也可以在钻杆连同所有钢绞线的外面整体包覆设置一个拉紧复位弹簧，或在钻杆、钢绞线、构造管外面整体包覆一个拉紧复位弹簧等等套设方法；但因此时拉紧复位弹簧为拉簧，其钢丝间距较密，会消耗大量的旋喷切割能量，从而减弱旋喷射流对钻孔壁的切削，所以优选在构造管或钢绞线上设置小直径拉簧。

当在拉线盘和穿线盘之间设置拉紧复位弹簧时，拉紧复位弹簧的两端分别与拉线盘和穿线盘连接，并在拉线盘和穿线盘上对应的位置设置挂钩固定环，拉紧复位弹簧自身两端的挂勾均挂设在对应的挂钩固定环上；挂钩固定环可以采用环形部件比如螺母，也可以采用钩形部件，分别与拉线盘和穿线盘焊接连接或螺纹连接。

进一步地，所述钢绞线的前端贯穿拉线盘后，在其端头安装荷载转换装置，荷载转换装置的任务是将锚索拉力转换为对拉线盘和整个扩大头的压力，荷载转换装置可以采用锚具和锚夹片，也可以采用与钢绞线配套的钢制挤压套，以专门的挤压机械进行挤压安装。

进一步地，所述构造管的前端贯穿拉线盘并在其前端端头安装固定装置Ⅰ，固定装置Ⅰ可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造管的外螺纹上；当然，也可以采用钢筋、钢环等材料，焊接在构造管的前端。

在后托板的后侧还设置有固定装置Ⅱ，优选地，固定装置Ⅱ与张开复位弹簧对应设置，后托板与固定装置Ⅱ同时作为为张开复位弹簧发挥张开复位弹力提供后座支撑的部件；后托板可采用一块整体托板结构或多块分体托板结构，可以采用圆形或多边形或环状条形等形状；根据张开复位弹簧的安装部位，固定装置Ⅱ对应地安装在构造杆或钢绞线上张开复位弹簧的后侧；当固定装置Ⅱ与张开复位弹簧为非对应安设时，带来钻进阻力的增加和对后托板刚度需求的增加，是不经济的。

当张开复位弹簧分别套设于每根钢绞线上时，后托板为多块分体托板结构分别穿设在每根钢绞线上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆和所有钢绞线上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根钢绞线上后托板的后侧；

当张开复位弹簧整体包覆套设在旋喷钻杆和所有钢绞线的外面时，后托板为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆和所有钢绞线上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根钢绞线上后托板的后侧；

在采用人工外拉钢绞线方式扩张打开伞状折叠杆组的情况下，张开复位弹簧、拉紧复位弹簧与后托板均取消安装。

当张开复位弹簧分别套设于每根构造杆上时，后托板为多块分体托板结构分别穿设在每根构造杆上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体环状托板结构整体包覆套设在旋喷钻杆和所有钢绞线的外面并且活动穿设在所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根构造杆上后托板的后侧；

当张开复位弹簧整体包覆套设在所有构造杆、钢绞线和旋喷钻杆的整体外面时，后托板为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造管上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根构造杆上后托板的后侧；

当张开复位弹簧分别套设于每根钢绞线和每根构造杆上时，后托板为多块分体托板结构分别穿设在每根钢绞线和每根构造杆上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根钢绞线和每根构造杆上后托板的后侧；

在不配置张开复位弹簧的情况下，后托板与固定装置Ⅱ也取消安装。

当固定装置Ⅱ设置在构造杆上时，固定装置Ⅱ可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造杆的外螺纹上；当然，也可以采用钢筋、钢环等材料，焊接在构造杆的后端。

对张开复位弹簧套设在钢绞线上等情况，需要将后托板与固定装置Ⅱ安装在钢绞线上张开复位弹簧的后侧以提供后座支撑时，固定装置Ⅱ可以采用与钢绞线配套的挤压套、特制锚具等；

进一步地，在拉线盘和穿线盘之间还设置有若干个限位装置，用于调整拉线盘与穿线盘之间的间距；并通过限位装置在水泥浆凝固之前对扩张打开后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；

当每个限位装置为一根整体式构件时，其前端位于拉线盘后侧，其后端位于穿线盘前侧，限位装置可以呈管状套设在钢绞线上，也可以呈管状套设在构造管上，也可以呈条状或管状单独固定安装(焊接或螺纹连接等)在拉线盘和穿线盘上；对拉线盘与穿线盘之间距离的调节通过调节限位装置的长短来实现；

当每个限位装置分开成为两个独立的个体即前限位装置和后限位装置时，前限位装置和后限位装置必须成对地固定安装在同一根钢绞线或构造管上，其安装位置分别在拉线盘后侧和穿线盘前侧；对拉线盘与穿线盘之间距离的调节通过调节前限位装置和后限位装置的前后位置来实现。

当每个限位装置为一根整体式构件时，限位装置可采用在拉线盘与穿线盘之间的各构造管或钢绞线上活动套设钢管等管材制作，既能保障钢绞线将外部荷载全部传递给荷载转换装置，又具有一定强度，在水泥浆凝固之前对扩张打开后的伞状折叠杆组的几何形状能起到定型的作用，也能承受高压旋喷的切割。

也可以直接将构造管加工成为自带变径台阶(在拉线盘后侧与穿线盘前侧处变径)，将构造管与限位装置合并设置，构造管同时也作为限位装置发挥作用。

当每个限位装置分作前限位装置、后限位装置分开设置在构造管上时，前限位装置、后限位装置可以采用钢筋、钢环等材料，采用焊接的方式固定在构造管上；也可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造管的外螺纹上。

当每个限位装置分作前限位装置和后限位装置分开设置在钢绞线上时，后限位装置可以采用与钢绞线配套的半刚性材料挤压套，以专门的挤压机械进行安装，当后限位装置采用通常的钢制挤压套时，其与穿线盘之间还应套装半刚性材料隔离环，以保障钢绞线能将外部荷载全部传递给前端端头的荷载转换装置。

进一步地，在所述旋喷钻杆的小径段上套设有轴承，所述轴承位于拉线盘和旋喷钻杆的大径段之间。轴承的设置使得旋喷钻杆在转动时，降低了变径台阶接触面的摩擦系数，从而伞状扩体装置不会随之发生转动或扭曲；该轴承优选采用压力轴承。

在本实用新型的使用中，对于预成孔、预扩孔工况，比如已经用机械式扩孔器成型的坚硬状粘土层、岩石层中的基坑或边坡支护锚索、一般土层中的大倾角基坑支护锚索，竖直方向的抗浮锚杆锚索等，可以直接以旋喷钻杆将本实用新型顶进到该扩孔位置，仍采用以复位弹簧自动复位的方式，或利用扩孔段的收口部位等外力因素将穿线盘或后托板固定住的情况下，在钻孔外以人工向外拉动钢绞线的方式，使伞状折叠杆组复张扩大，然后反复旋喷清洗排渣并复喷水泥浆或通过构造管或专用灌浆管灌浆即可。当采用以人工拉线方式复张伞状折叠杆组时，拉紧复位弹簧、张开复位弹簧、后托板、固定装置Ⅱ均取消安装。

本实用新型提供了将钻孔内原来普遍存在的、构成质量隐患的泥沙包裹体或团块基本消灭、排除的条件，使钻孔扩大头部位充满成分纯净的水泥浆，并凝固形成高强度的水泥浆固结体，它和伞状钢筋笼一起构成了真正意义上的扩体结构必不可少的两个方面，形成了名副其实的伞状钢筋混凝土扩大头锚索结构，可以成倍地提高扩体锚索的设计和施工可靠度。

本实用新型还可以串联起来使用，进而承担更大量级的高承载力。同时也可以和可回收锚索等技术兼容、结合，从而大幅度地提高含可回收锚索在内的各种锚索的抗拔承载力。

伞状扩体结构，包括拉线盘、穿线盘、荷载转换装置、伞状折叠杆组、灌浆固结体五个要件，狭义地讲包括拉线盘、穿线盘、荷载转换装置、伞状折叠杆组四个要件。在本文中伞状扩体结构简称扩体结构；作为工程力学意义的扩体结构，应包括钢筋与混凝土两个方面。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，施工便捷、可靠，在旋喷钻孔的同时，既能够同步跟索，又能够同步携带伞状扩体装置进入预定深度位置，使得低压旋喷钻进、同步携带锚索、同步携带伞状扩体装置、同步携带灌浆管、高压旋喷扩孔、中压旋喷洗孔排渣、超低压旋喷或灌注水泥浆或复合材料、成型水泥浆固结体扩大头、伞状折叠杆组复张扩大成为伞状钢筋笼扩大头这几个工作目标集中到一台钻机、一套钻具上一气呵成，这样既解决了以往的旋喷锚索、囊式锚索无法为水泥浆扩大头提供相匹配的扩大受力筋骨架的问题，又解决了以往的“带骨架扩体锚索”因垮孔导致难以推送到位、灌浆法扩体难以成型的问题。

2、本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，结构简单、操作方便，通过前后移动拉线盘或穿线盘即能完成伞状折叠杆组的收拢和复张扩大动作，并通过简化结构和优化工艺解决了原有市场上各种扩体锚索造价高的问题。

3、本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，钢丝绳和绳卡的设置可以使钢丝绳和伞状折叠杆组合围形成封闭的钢筋笼，对扩体结构受压时长杆或短杆的弯曲变形构成约束，并为水泥浆固结体抗压提供一定侧限，从而提高结构整体承载力。

4、由于以伞状钢筋笼作为骨架的水泥浆固结体其抗压承载力远远高于扩大头无筋状态的承载力，通过本实用新型和配套的施工方法，可以得到一个高质量的钢筋混凝土扩大头承载体，使得锚索所受外拉荷载完全转移到锚索端部这个扩体结构的底面并全部转化为对岩土介质的压力，锚索抗拔力的来源不再依赖于钻孔孔壁提供的摩擦力，而完全来自于嵌固力即端部岩土体的抗压承载力，这样获得的承载力较之前的各类锚索得到了极大的提高，且可完全避免摩擦型锚索的蠕变，这就是端承型锚索，这与之前最多只能调动深部孔壁摩擦力、避免由外至内渐进性破坏模式的压力型锚索相比，已经发生了质变。本实用新型和主动式伞状扩大头、膜袋型伞状扩大头一起，共同标志着端承型锚索这一新概念的高承载力锚索正式出现。

5、本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，具有部件拆卸和连接安装方便，占用空间小、便于库存与物流的小型化，工厂生产与用户组装的标准化程度高，利于施工的标准化、便利性，利于保障施工质量的特点。

附图说明

此处的附图、说明可提供对本实用新型实施例的进一步理解，属于本申请的一部分，但并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为本发明与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头实施例5结构示意图；

图2为本发明与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头实施例2结构示意图；

图3为本发明与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头实施例3结构示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-旋喷钻杆，2-钢绞线，3-拉线盘，4-穿线盘，5-后托板，6-构造管，7-长杆，8-短杆，9-钢丝绳，10-定位环，11-前铰接杆，12-后铰接杆，13-固定装置Ⅲ，14-荷载转换装置，15-限位装置，16-固定装置Ⅱ，17-后限位装置，18-固定装置Ⅰ，19-轴承，20-灌浆管，21-构造杆，22-挂钩固定环，23-张开复位弹簧，24-前限位装置，25-拉紧复位弹簧，26-导向帽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1-3所示，与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，包括旋喷钻杆1、伞状扩体装置和若干根钢绞线2，其特征在于：所述伞状扩体装置包括若干根构造管6、由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次活动套设在旋喷钻杆上的导向帽26、拉线盘3、穿线盘4，所述旋喷钻杆为阶梯轴，拉线盘套设在旋喷钻杆的小径段上，穿线盘套设在旋喷钻杆的大径段上；在拉线盘与旋喷钻杆变径台阶之间设置有轴承19，所述轴承套设在旋喷钻杆小径段上；

每一根所述钢绞线的前端均从后向前活动穿过穿线盘与拉线盘连接；所述钢绞线的前端贯穿拉线盘后，在其端头安装荷载转换装置14，荷载转换装置的任务是将锚索拉力转换为对拉线盘和整个扩大头的压力，荷载转换装置可以采用锚具和锚夹片，也可以采用与钢绞线配套的钢制挤压套，以专门的挤压机械进行挤压安装。

所述拉线盘和穿线盘上活动穿设有构造管，每一根所述构造管的前端与拉线盘连接，构造管的后端活动穿过穿线盘并向后延伸作为穿线盘向后移动的导轨；

每一根所述折叠杆的前端均与拉线盘连接，后端均与穿线盘连接；所述每一根折叠杆的前端均通过前铰接与拉线盘连接，折叠杆的后端均通过后铰接与穿线盘连接。所述钢绞线均从后向前依次活动穿过穿线盘、拉线盘，并在其前端端头安装荷载转换装置，使钢绞线与拉线盘形成背拉连接。

所述折叠杆均包括长杆7和与之铰接的短杆8，所述长杆的前端均与拉线盘铰接，所述短杆的后端均与穿线盘铰接，调整拉线盘和穿线盘之间的间距，能使长杆和短杆之间的铰接部位远离或者靠近旋喷钻杆的轴线。

所述构造管均从后向前依次活动穿过穿线盘、拉线盘，并在构造管的前端端头安装固定装置Ⅰ，通过固定装置Ⅰ使构造管与拉线盘形成背拉连接。

所述构造管包括构造杆21和灌浆管20，构造杆在伞状扩体装置中起到构造作用，灌浆管在伞状扩体装置中起到灌浆作用；构造杆可以和灌浆管合体设置，也可以分开设置；当构造杆和灌浆管分开设置时，与二者合体设置时相同，灌浆管都应在拉线盘和穿线盘之间设置出浆口，灌浆管通过与固定装置Ⅰ相同的固定装置背拉连接在拉线盘上或背拉连接在穿线盘上，以保证拉线盘与穿线盘之间灌浆饱满，形成理想的伞状固结体扩大头；灌浆管与外部的输浆软管在灌浆管的尾部衔接，接头应位于旋喷射流的切割范围之外。

所述钢绞线、构造杆及折叠杆均环绕旋喷钻杆均布设置或成组地均布设置。

驱使穿线盘向拉线盘移动或拉线盘向穿线盘移动，采用弹簧自动复位装置更为有效和经济适用；而驱使拉线盘向穿线盘移动，还可以通过在以外力固定住穿线盘或后托板5的同时，向外拉动钢绞线的方式来实现。

在所述拉线盘和穿线盘之间设置有拉紧复位弹簧25，通过拉紧复位弹簧的拉紧复位弹力，可使穿线盘向拉线盘移动；当旋喷钻杆大径段向小径段的变径台阶顶推伞状扩体装置进入钻孔中时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁的挤压从而产生缩小收拢动作，同时推动穿线盘产生向构造杆尾部的移动，拉紧复位弹簧被拉伸；当伞状扩体装置进入扩孔段并有足够的扩展空间时，在拉紧复位弹簧的拉紧复位弹力作用下，穿线盘向拉线盘移动，伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，产生远离旋喷钻杆轴线的形变，从而实现伞状折叠杆组的扩张打开动作。

在所述穿线盘后面还设置有后托板，同时在所述穿线盘和后托板之间设置张开复位弹簧23，通过张开复位弹簧的张开复位弹力，可使穿线盘向拉线盘移动；当旋喷钻杆大径段向小径段的变径台阶顶推伞状扩体装置进入钻孔中时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁的挤压从而产生缩小收拢动作，同时推动穿线盘产生向构造杆尾部的移动，张开复位弹簧被压缩；当伞状扩体装置进入扩孔段并有足够的扩展空间时，在张开复位弹簧的张开复位弹力作用下，穿线盘向拉线盘移动，伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，产生远离旋喷钻杆轴线的形变，从而实现伞状折叠杆组的扩张打开动作。

在采用人工外拉钢绞线方式扩张打开伞状折叠杆组的情况下，张开复位弹簧、拉紧复位弹簧与后托板均取消安装。

拉线盘与后托板之间的距离为L0，长度L0为固定值，拉线盘与穿线盘之间的距离为L1，穿线盘与后托板之间的距离为L2，其中L0＝L1+L2。

初始状态即本实用新型组装完成时，伞状折叠杆组呈扩张状态，长杆和短杆之间的铰接部位距离旋喷钻杆轴线的距离最大，此时L1处于最小值，L2处于最大值。当穿线盘向后托板移动，长杆和短杆之间的铰接部位朝向旋喷钻杆的轴线移动，直至该铰接部位靠拢旋喷钻杆，即伞状折叠杆组缩拢在旋喷钻杆周围时，L1处于最大值，L2处于最小值。

按照施工图设计将本实用新型放置到预定深度位置时，需要进行钻孔，其中对一般土层工况，是以旋喷喷头的前方和侧向喷嘴直接向地层中喷射水或水泥浆射流进行切削钻孔，在钻孔的同时，以旋喷钻杆大径段向小径段的变径台阶顶推拉线盘前进，同时伞状折叠杆组因受到孔壁的挤压而收缩，从而同步跟进整个伞状扩体装置，当钻孔到达设计扩孔段深度位置时，再以旋喷射流扩孔，同时扩张打开伞状折叠杆组。具体而言，施工过程如下：

钻孔时：旋喷钻杆前端的旋喷喷头从前方喷嘴和侧向喷嘴同时喷射低压水或水泥浆，以切削孔壁的土层，使其成形的孔径仅供导向帽、拉线盘、穿线盘、后托板以及处于收拢状态的伞状折叠杆组通过，并通过拉线盘拖拉钢绞线、构造管同步跟进。此时折叠杆组受到钻孔孔壁的挤压从而产生缩小收拢动作，同时推动穿线盘产生向后托板的移动。

扩孔时：在钻孔到达施工图设计扩孔段的初始位置时，旋喷钻杆在钻进的同时喷射高压～超高压水泥浆，以切削孔壁的土层，使其形成的孔径与伞状折叠杆组呈扩张状态时的最大直径相匹配，直至设计扩孔段的终端位置，从而为伞状折叠杆组的扩张提供足够空间。扩孔段扩孔完成后，继续向前旋喷钻进一小段距离，使伞状折叠杆组完全进入设计扩孔段位置。

复张打开伞状折叠杆组：当扩孔段具备了足够伞状折叠杆组的扩张空间时，穿线盘在张开复位弹簧或拉紧复位弹簧的复位弹力作用下向前移动与拉线盘靠近(即L2变大、L1变小)，使伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，向远离旋喷钻杆轴线的方向形变，从而实现伞状折叠杆组的复张扩大。

在复张伞状折叠杆组之后，旋喷钻杆喷射中压水泥浆进行扩孔段的洗孔、排渣作业。清洗完成后，旋喷钻杆喷射(或通过构造管或专用灌浆管灌注)超低压水泥浆，进一步增加伞状扩大头内部和周围(包括拉线盘之前面和穿线盘之后面，以及伞状折叠杆组之外面)浆体的水泥含量比，从而增加伞状扩大头的整体承载力，然后退出旋喷钻杆，并考虑到一些情况下拉线盘有后退的可能性，应轻轻外拉钢绞线以使其前端的荷载转换装置靠紧拉线盘。

所述折叠杆、前铰接杆、后铰接杆的材质可以采用钢筋、碳纤维、玻璃纤维等，在目前阶段，从经济实用的角度来讲，优选钢筋或厚壁钢管。构造管优选厚壁钢管。

所述导向帽活动套设在旋喷钻杆小径段上，位于拉线盘的前侧，与拉线盘采用螺纹连接或焊接或卡扣式连接，导向帽可以是锥形，也可以是前锥后筒的筒仓形，可以采用铸铁、铸钢、钢板等制作。

本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，在所述拉线盘和穿线盘之间设置有若干道钢丝绳9，相应在长杆的内侧或外侧壁上均设置有若干层定位环10，所述每道钢丝绳的一端依次穿过各个长杆上的该层定位环后与另一端连接，并以绳卡(每杆一卡或双卡)作为连接、固定措施。

钢丝绳和绳卡的设置可以使长杆与长杆之间实现周向拉结，钢丝绳围绕伞状折叠杆组起到环形箍筋的作用，形成封闭的钢筋笼，对扩体结构受压时长杆的弯曲变形构成约束，为水泥浆固结体提供侧限，从而提高结构整体承载力。

所述定位环固定安装在在长杆的内侧或外侧壁上，优选采用焊接方式，定位环可采用无内螺纹的螺帽毛坯料。

当设计的短杆的长度也较长时，相应在每根短杆的内侧或外侧壁上设置定位环和柔性钢丝绳以及绳卡，即在短杆和短杆之间也设置周向拉结。

优选地，当长杆和短杆之间的铰接部位距离旋喷钻杆轴线的距离最大时，钢丝绳处于绷直状态。

在所述长杆和拉线盘之间均设置有前铰接杆11，所述前铰接杆的前端与拉线盘的连接可以采用焊接，也可以采用在拉线盘中钻凿盲孔，前铰接杆前端插入盲孔中与拉线盘以螺纹连接方式连接，从以标准化措施保证施工质量角度，优选采用螺纹连接方式；前铰接杆的后端与长杆的前端铰接。

在所述短杆与穿线盘之间均设置有后铰接杆12，所述后铰接杆的前端与短杆的后端铰接，后铰接杆的后端与穿线盘连接，其连接方式可选用焊接，或者采用前铰接杆与拉线盘之间所采用的插入式螺纹连接方式，同时也可采用将后铰接杆后端活动贯穿穿线盘并在后端端头安装固定装置Ⅲ13的背拉连接方式，因扩体结构受到荷载转换装置传递的反压力时该连接部位将承受较大的拉应力，以及组装时调整铰接开口方向使之与径向一致的需要，从标准化措施保证施工质量角度，优选采用后者，即后铰接杆活动穿过穿线盘后与穿线盘背拉连接，在后铰接杆后端安装的固定装置Ⅲ可以采用高强螺帽，与后铰接杆的后端螺纹连接，也可以采用钢筋、钢环等材料，焊接在后铰接杆的后端。

在所述穿线盘与后托板之间设置有张开复位弹簧，或在拉线盘和穿线盘之间设置有拉紧复位弹簧，当伞状扩体装置进入具备足够扩展空间的扩孔段时，使穿线盘移动回到初始位置，所述张开复位弹簧、拉紧复位弹簧的伸缩方向平行于旋喷钻杆的轴线。

当在穿线盘和后托板之间设置张开复位弹簧时(此时弹簧为压簧)，拉线盘和后托板之间可采用一个张开复位弹簧或者多个张开复位弹簧。采用一个张开复位弹簧时，可将其套设在旋喷钻杆上，或者套设在旋喷钻杆和所有钢绞线的外围，或者将旋喷钻杆、所有钢绞线和构造管全部包覆在一个张开复位弹簧内；也可采用多个张开复位弹簧，在构造管或钢绞线上分别套设一个张开复位弹簧等等多种套设方法。

当在拉线盘和穿线盘之间设置拉紧复位弹簧时(此时弹簧为拉簧)，可将拉紧复位弹簧套设在旋喷钻杆上、或者在构造管上分别套设一个拉紧复位弹簧、或者在钢绞线上分别套设一个拉紧复位弹簧，也可以在钻杆连同所有钢绞线的外面整体包覆设置一个拉紧复位弹簧等等多种套设方法；但因此时拉紧复位弹簧为拉簧，其钢丝间距较密，会消耗大量的旋喷切割能量，从而减弱旋喷射流对钻孔壁的切削，所以优选在构造管或钢绞线上设置小直径拉簧。

当在拉线盘和穿线盘之间设置拉紧复位弹簧时，拉紧复位弹簧的两端分别与拉线盘和穿线盘连接，并在拉线盘和穿线盘上对应的位置设置挂钩固定环22，拉紧复位弹簧自身两端的挂勾均挂设在对应的挂钩固定环上；挂钩固定环可以采用环形部件比如螺母，也可以采用钩形部件，分别与拉线盘和穿线盘焊接连接或螺纹连接。

所述构造管的前端贯穿拉线盘3并在其前端端头安装固定装置Ⅰ18，固定装置Ⅰ可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造管的外螺纹上；当然，也可以采用钢筋、钢环等材料，焊接在构造管的前端。

在后托板的后侧还设置有固定装置Ⅱ16，优选地，固定装置Ⅱ与张开复位弹簧对应设置，后托板与固定装置Ⅱ同时作为为张开复位弹簧发挥张开复位弹力提供后座支撑的部件；后托板可采用一块整体托板结构或多块分体托板结构，可以采用圆形或多边形或环状条形等形状；根据张开复位弹簧的安装部位，固定装置Ⅱ对应地安装在构造杆或钢绞线上张开复位弹簧的后侧；当固定装置Ⅱ与张开复位弹簧为非对应安设时，带来钻进阻力的增加和对后托板刚度需求的增加，是不经济的。

当张开复位弹簧分别套设于每根钢绞线上时，后托板为多块分体托板结构分别穿设在每根钢绞线上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆和所有钢绞线上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根钢绞线上后托板的后侧；

当张开复位弹簧整体包覆套设在旋喷钻杆和所有钢绞线的外面时，后托板为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆和所有钢绞线上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根钢绞线上后托板的后侧；

当张开复位弹簧分别套设于每根构造杆上时，后托板为多块分体托板结构分别穿设在每根构造杆上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体环状托板结构整体包覆套设在旋喷钻杆和所有钢绞线的外面并且活动穿设在所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根构造杆上后托板的后侧；

当张开复位弹簧整体包覆套设在所有构造杆、钢绞线和旋喷钻杆的整体外面时，后托板为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造管上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根构造杆上后托板的后侧；

当张开复位弹簧分别套设于每根钢绞线和每根构造杆上时，后托板为多块分体托板结构分别穿设在每根钢绞线和每根构造杆上张开复位弹簧的后侧，或为一块整体托板结构活动穿设在旋喷钻杆、所有钢绞线、所有构造杆上张开复位弹簧的后侧；固定装置Ⅱ则分别固定安装在每根钢绞线和每根构造杆上后托板的后侧；

在不配置张开复位弹簧的情况下，后托板与固定装置Ⅱ也取消安装。

当固定装置Ⅱ设置在构造杆上时，固定装置Ⅱ可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造杆的外螺纹上；当然，也可以采用钢筋、钢环等材料，焊接在构造杆的后端。

对张开复位弹簧套设在钢绞线上等情况，需要将后托板与固定装置Ⅱ安装在钢绞线上张开复位弹簧的后侧以提供后座支撑时，固定装置Ⅱ可以采用与钢绞线配套的挤压套、特制锚具等；

在拉线盘和穿线盘之间还设置有限位装置15，用于调整拉线盘与穿线盘之间的间距；并通过限位装置在水泥浆凝固之前对扩张打开后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；

当限位装置为一根整体式构件时，其前端位于拉线盘后侧，其后端位于穿线盘前侧，限位装置可以套设在钢绞线上，也可以套设在构造管上，也可以单独固定安装(焊接或螺纹连接等)在拉线盘和穿线盘上；对拉线盘与穿线盘之间距离的调节通过调节限位装置的长短来实现；

当限位装置分开成为两个独立的个体即前限位装置24和后限位装置17时，前限位装置和后限位装置必须成对地固定安装在同一根钢绞线或构造管上，其安装位置分别在拉线盘后侧和穿线盘前侧；对拉线盘与穿线盘之间距离的调节通过调节前限位装置和后限位装置的前后位置来实现。

当限位装置为一根整体式构件时，可采用在拉线盘与穿线盘之间的各构造管或钢绞线上活动套设钢管等管材作为限位装置，既能保障钢绞线将外部荷载全部传递给荷载转换装置，又具有一定强度，在水泥浆凝固之前对扩张打开后的伞状折叠杆组的几何形状能起到定型的作用，也能承受高压旋喷的切割。

还可以直接将构造管加工成为自带变径台阶(在拉线盘后侧与穿线盘前侧处变径)，将构造管与限位装置合并设置，构造管同时也作为限位装置发挥作用。

当限位装置分作前限位装置、后限位装置分开设置在构造管上时，前限位装置、后限位装置可以采用钢筋、钢环等材料，采用焊接的方式固定在构造管上；也可以采用高强螺帽，通过其内螺纹套装在构造管的外螺纹上。

当限位装置分作前限位装置和后限位装置分开设置在钢绞线上时，后限位装置可以采用与钢绞线配套的半刚性材料挤压套，以专门的挤压机械进行安装，当后限位装置采用通常的钢制挤压套时，其与穿线盘之间还应套装半刚性材料隔离环，以保障钢绞线能将外部荷载全部传递给前端端头的荷载转换装置。

在所述旋喷钻杆的小径段上套设有轴承，所述轴承位于拉线盘和旋喷钻杆的大径段之间。轴承的设置使得旋喷钻杆在转动时，降低了变径台阶接触面的摩擦系数，从而伞状扩体装置不会随之发生转动或扭曲；该轴承优选采用压力轴承。

在本实用新型的使用中，对于预成孔、预扩孔工况，比如已经用机械式扩孔器成型的坚硬状粘土层、岩石层中的基坑或边坡支护锚索、一般土层中的大倾角基坑支护锚索，竖直方向的抗浮锚杆锚索等，可以直接以旋喷钻杆将本实用新型顶进到该扩孔位置，仍采用以复位弹簧自动复位的方式，或利用扩孔段的收口部位等外力因素将穿线盘或后托板固定住的情况下，在钻孔外以人工向外拉动钢绞线的方式，使伞状折叠杆组复张扩大，然后反复旋喷清洗排渣并复喷水泥浆或通过构造管或专用灌浆管灌浆即可。当采用以人工拉线方式复张伞状折叠杆组时，拉紧复位弹簧、张开复位弹簧、后托板、固定装置Ⅱ均取消安装。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对控制伞状折叠杆扩张方向的两种实施方式作出进一步说明。

为使伞状折叠杆组在复张扩大时，长杆与短杆之间的铰接部位能只向远离旋喷钻杆轴线的方向移动，在组装伞状扩体装置时，可以通过调整限位装置的长度或前限位装置、后限位装置的前后位置来调整好拉线盘与穿线盘之间的距离，使其小于长杆与短杆长度之和来实现，即保证伞状折叠杆组在收拢到最小直径状态时长杆短杆不能完全拉直成一条直线，伞状折叠杆组仍必须保持轻度扩张状态；当然，也可以选择采用有角度限制的铰接(活动范围在180度以内的铰接)，或在加工制作铰接时，设置转角限制，并在组装伞状扩体装置时注意使安装方向正确即可。

实施例3

遇地层阻力较小的情况，位于先导盘前方的导向帽可以取消安装。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上，对采用张开复位弹簧或拉紧复位弹簧作为伞状折叠杆组复张方式的情况作出进一步说明。

如图2-3所示，在所述穿线盘和后托板之间设置有张开复位弹簧，在拉线盘和穿线盘之间设置有拉紧复位弹簧，所述复位弹簧的伸缩方向平行于旋喷钻杆的轴线。

张开复位弹簧和拉紧复位弹簧的套设方法包括但不限于下列多种实施方式，应用时可根据工程实际情况选取一种或两种以上使用。

张开复位弹簧的第一种实施方式：在穿线盘和后托板之间设置一个张开复位弹簧，将所有构造管、钢绞线、旋喷钻杆整体包覆在一个张开复位弹簧内，如图3所示。

张开复位弹簧的第二种实施方式：在穿线盘和后托板之间设置一个张开复位弹簧，将所有钢绞线、旋喷钻杆整体包覆在一个复位弹簧内。

张开复位弹簧的第三种实施方式：在穿线盘和后托板之间设置一个张开复位弹簧，将其套设在旋喷钻杆上。

张开复位弹簧的第四种实施方式：在穿线盘和后托板之间设置多个张开复位弹簧，将其分别套设在各个构造管上。

张开复位弹簧的第五种实施方式：在穿线盘和后托板之间设置多个张开复位弹簧，将其分别套设在各个钢绞线上，如图2所示。

上述张开复位弹簧的实施方式中，张开复位弹簧的种类为压簧，本实用新型的操作过程如下：旋喷钻杆携带伞状扩体装置钻进或被放置进入钻孔的同时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁挤压产生径向收拢、纵向拉伸，穿线盘被伞状折叠杆组的后端向后推挤，使张开复位弹簧处于压缩状态；当伞状折叠杆组到达设计扩孔段并具备扩展空间时，张开复位弹簧发挥复位弹力将穿线盘向前推回原位，伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，实现纵向压缩、径向扩张。

拉紧复位弹簧的第一种实施方式：在拉线盘和穿线盘之间设置多个拉紧复位弹簧，将其分别套设在各个构造管上，如图2所示。

拉紧复位弹簧的第二种实施方式：在拉线盘和穿线盘之间设置多个拉紧复位弹簧，将其分别套设在各个钢绞线上，如图3所示。

拉紧复位弹簧的第三种实施方式：在拉线盘和穿线盘之间设置一个拉紧复位弹簧，将其套设在旋喷钻杆上。

拉紧复位弹簧的第四种实施方式：在拉线盘和穿线盘之间设置一个拉紧复位弹簧，将所有钢绞线和旋喷钻杆包覆在一个复位弹簧内。

拉紧复位弹簧的第五种实施方式：在拉线盘和穿线盘之间设置一个拉紧复位弹簧，将所有构造管、钢绞线和旋喷钻杆包覆在一个复位弹簧内(此时前铰接杆、后铰接杆的平面位置相应处于构造管的外围)。

上述拉紧复位弹簧的实施方式中，拉紧复位弹簧的种类为拉簧，本实用新型的操作过程如下：旋喷钻杆携带伞状扩体装置钻进或被放置进入钻孔的同时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁挤压产生径向收拢、纵向拉伸，穿线盘被伞状折叠杆组的后端向后推挤，使拉紧复位弹簧处于拉伸状态；当伞状折叠杆组到达设计扩孔段并具备扩展空间时，拉紧复位弹簧发挥复位弹力将穿线盘向前拉回原位，伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，实现纵向压缩、径向扩张。

上述拉紧复位弹簧的各种实施方式中，拉紧复位弹簧的两端分别与拉线盘和穿线盘连接，并在拉线盘和穿线盘的对应位置设置挂钩固定环，拉紧复位弹簧自身两端的挂钩均挂设在对应的挂钩固定环上。

挂钩固定环可以采用环形部件比如螺母，也可以采用钩形部件，分别与拉线盘和穿线盘焊接连接或螺纹连接。

复位弹簧的各种实施方式繁多，既可以只选取一种使用，也可以选取两种或两种以上进行组合使用(如图2图3所示)。

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上，对采用人工拉索作为伞状折叠杆组复张方式的情况作出进一步说明。

本实用新型对该工况只需选用较少的部件进行组装，如图1所示，本实施例的施工操作过程如下：旋喷钻杆携带伞状扩体装置钻进或被放置进入预钻孔的同时，伞状折叠杆组受到钻孔孔壁挤压产生径向收拢、纵向拉伸，穿线盘被伞状折叠杆组的后端向后推挤；当伞状折叠杆组到达设计扩孔段并具备扩展空间时，退出旋喷钻杆，利用扩孔段的收口部位挂住后托板或穿线盘，在钻孔外面以人工向外拉动钢绞线，使拉线盘、构造管同时后退，直至限位装置能够发挥定型作用，从而使伞状折叠杆组受到来自拉线盘和穿线盘的挤压力，实现纵向压缩、径向扩张。

但因以人力牵拉钢绞线复张伞状折叠杆组的方式，存在着连整个伞状扩体装置也被同时拉出扩孔段的风险，所以这种以人力向后牵拉钢绞线的复张方式较为适合岩石层、坚硬状粘土层的预扩孔工况，或倾角较大的土层锚固孔情况(比方说45度倾角的基坑锚索)，以及竖直方向的抗浮锚杆锚索等，其他情况则慎用；且外拉时要注意复核锚索外拉行程是否超过拉线盘的额定行程、每根钢绞线是否拉紧，复张后还必须在钻孔孔口外采取临时固定措施，将锚索外端拉住不得回退，否则受力钢筋笼将会缩径，待浆液终凝后即可撤除临时固定。

实施例6

本实施例是在实施例1的基础上，对伞状扩大头的注浆方式和预埋灌浆管作出实施说明。

如图1-3所示，本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头，在进行钻孔、跟进伞状扩体装置、扩孔和洗孔排渣作业之后，可直接采用旋喷钻杆进行超低压旋喷注浆作业以最终成型水泥浆固结体扩大头，但也可以采用静压注浆方式根据不同工程的不同设计要求进行个性化灌浆。静压注浆方式可以达到超高承载力、速凝、抗收缩、防水防腐蚀等多种工程目标。

采用静压注浆方式时，既可以从构造管的预留出浆孔向扩体装置内注浆，也可以在钻孔的同时，同步跟进预埋专门的灌浆管实现注浆，灌浆管以与固定装置Ⅰ相同的固定装置背拉到拉线盘或穿线盘上，在拉线盘被旋喷钻杆的变径台阶顶推进入钻孔内的同时，灌浆管也被拉线盘或穿线盘拖带进入伞状扩体装置内预埋，灌浆管的出浆口设置在拉线盘与穿线盘之间的任意位置。外部的输浆软管在构造管的尾部衔接，接头应位于旋喷射流的切割范围之外。

实施例7

在工程作业中，与本实用新型与旋喷锚索同步跟进的被动式有构造型伞状扩大头配套的一般施工工艺流程如下：

1、准备、检查工作：

预先在工厂生产标准零部件，运输到工地现场之后，自行按照图纸组装好本实用新型；

调整好限位装置，并测量和记录拉线盘的额定行程；就绪后、钻进之前，伞状折叠杆组已经扩张至设定的最大状态，呈现伞状，如图1-3所示；

检查是否有专利授权厂家的产品合格证；

检查是否有荷载转换装置安装的抽检报告，抽检是否合格。

2、旋喷钻孔、同步跟进伞状扩体装置、钢绞线：

在旋喷钻杆开始向地层中钻进的同时，旋喷钻杆的变径台阶通过轴承顶推拉线盘向前行进，拉线盘携带钢绞线同步前行，此时旋喷钻杆喷射低压水或水泥浆；

在拉线盘前进的同时，伞状折叠杆组被纵向拉伸、径向收拢，从而被同步携带进入钻孔内，如需预埋灌浆管也在同时由穿线盘或拉线盘背拉携带进入；

拉线盘前进同时，通过构造管牵引后方的后托板同步前进，穿线盘则在折叠杆或拉紧复位弹簧的拉动下前进或在张开复位弹簧的推动下前进；

3、扩孔：

钻孔到设计扩孔位置后，旋喷钻杆喷射高压～超高压水泥浆进行扩孔；

4、复张伞状折叠杆组：

扩孔完成，使伞状折叠杆组具备了扩张的空间，在张开复位弹簧或拉紧复位弹簧的复位弹力作用或人工外拉锚索的作用下，穿线盘向拉线盘移动或拉线盘向穿线盘移动，挤压伞状折叠杆组，使之被纵向压缩、径向扩张，重新恢复为伞状，从而发挥出在扩大头中的受力钢筋骨架作用；

5、洗孔排渣：

旋喷钻杆喷射中压水泥浆进行洗孔并返浆排渣；

6、灌浆：

洗孔完成后，以旋喷钻杆喷射超低压水泥浆或通过构造管或预埋灌浆管进行灌浆，在旋喷注浆或灌浆的同时，考虑到一些情况下拉线盘有后退的可能，应以人工按照拉线盘的额定行程轻轻逐根外拉钢绞线，使其前端的荷载转换装置后退并靠紧拉线盘，从而外部荷载能通过挤压套即时传递给伞状扩大头。

7、退钻：

灌浆完成后，退出旋喷钻杆至孔外，施工结束。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。