变直径钢筋笼扩大头锚杆桩系统背景技术

时间：2021-11-02

技术领域

本实用新型涉及一种锚杆桩，尤其是变径钢筋笼及其扩体锚杆桩系统，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，也用于抗压桩。本实用新型可提供的抗拔力较大，性能稳定可靠锚杆中及骨架，对减少环境污染，是加快工程进度的装置与应用技术。

背景技术

直通或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。

现阶段扩大头抗浮锚杆解决变形方法存在的问题，大量的工程实践表明，直通或扩大头锚杆变形比传统的桩基础大，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。

锚杆扩体段的受压土体塑性变形及残余变形，与扩体段承受的端压力有关以及所在土层性质相关，与杆体采用的钢筋根数无关。

锚杆自由段杆体的弹性变形控制，杆体的弹性变形即钢筋的弹性变形主要由杆体钢筋的截面积、钢筋的弹性模量以及杆体的长度控制。轴向拉压变形公式:

以南京某项目地下室抗浮锚杆为例，锚杆总长13m（其中锚杆普通段长10.0m，直径200mm；扩体段直径750mm，长3.0m），抗拔特征值500KN的锚杆为例。抗拔锚杆理论弹性位移量计算表如下：

锚杆名称工程桩长13m

锚杆抗拔力极限值（N） 1000×10³

普通段段长度

L1（mm） 10.0×10³

钢筋弹性模量

E（N/mm²） 200×10³

钢筋截面面积

A(mm²） 1256.00

自由段长度理论弹性极限伸长量

（mm） 51.75

在极限荷载的状态下，锚杆的理论自由变形达51.75mm。

经过试锚试验，其在极限抗拔力作用下，锚杆的较大变形81.6mm，残余变形约31.3mm，则其发生的实际弹性变形为50.3mm。由此可见，锚杆的弹性变形占扩大头锚杆较大变形量的50%以上。

对于扩大头抗浮锚杆变形的控制，现阶段主要方法是通过后张法施加来解决锚杆自由段的弹性变形，具体实施步骤是，在主体结构底板浇筑完成以后，在底板上开槽，通过底板作为施加的支点，然后施加完成后，再后浇开槽处混凝土完成锚杆锁定。这种变形控制的方法主要缺陷在于，需要在底板施工完成并达到设计强度后才能施加，这样会大大延误工期，同时施加时需要在主体结构底板上开槽，对主体结构产生不同程度的破坏，对地下室防水产生不利影响，同时对基坑降水要求更长，相对成本增加更多。未解决承压型直通或变直径钢筋笼扩体锚杆自由段变形的控制的方法。

锚杆必须具备几个要素：抗拉强度**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将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浮作用，将自由段的拉力传至土体深处。

本申请人申请的CN2017208194362、一种克服抗浮抗拉锚杆施工变形的装置，用变直径的钢筋笼的锚杆，是用于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。

锚杆是当代地下开采的矿山当中巷道支护的较基本的组成部分，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实用新型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*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。

本实用新型人已经就变径钢筋笼的结构作了限定，但对于如何释放钢筋笼扩大变径还需要专门结构，且要求稳定可靠的释放，因为变径在地下钻孔内。

CN201710363883一种克服抗浮固定直径锚头或扩大头锚杆体系变形的工法是本申请人在先申请，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钢筋；最后，支模浇筑基础混凝土基础底板。

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。锚杆至今仍未有实用新型。

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安徽变直径钢筋笼扩大头锚杆桩系统
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