CN207362897U - 用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，包括旋喷洗孔结构、伞状扩大头结构及导向帽，旋喷洗孔结构包括旋喷钻杆和喷头，伞状扩大头结构主要由锚筋、拉线盘、穿线盘、伞状折叠杆、荷载转换装置、钢丝箍绳构成；涉及以泥岩层提供锚固力的抗浮锚固工程领域，提供了在泥岩层内以机械方式扩孔、以旋喷方式洗孔后成型的钢筋混凝土伞状扩大头锚杆、索，作为抵抗地下水浮力的新型承载体，替代传统的细长杆状或长圆柱状摩擦型锚杆、索，解决了现状的泥岩层抗浮锚杆、索容易失效的问题，及各类扩体锚杆、索未能为水泥浆扩大头提供相应受力筋骨架，或因不能有效清洗泥皮、泥团，导致灌浆法扩大头质量无保障，及造价高问题。

Description

用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头

技术领域

本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，涉及岩土工程领域，具体涉及用于以泥岩层(或硬质粘土层)为环境介质并提供锚固力的建筑物地下车库、人防工程、游泳池、地铁车站、地铁隧道等各类地下室、地下设施、地下空间、地下构筑物的抗浮工程领域。

背景技术

近年来，由于成都市中心城区房地产开发规模的缩减，地下水降水工程趋向减少，地下水位总体有所回升，在雨季来临时总有一些小区地下室出现底板漏水、冒水，底板上拱，严重的产生梁柱倾斜裂缝破坏，甚至整个地下室也被一定程度浮起的现象。

究其原因，发现是抗浮锚杆出现了失效(被一定程度地拔出)，地下室的抗浮板被地下水一定程度地拱起，柱下独立基础和抗浮板之间产生了剪切破坏，从而导致地下室大量漏水，严重的导致梁柱结构的破坏甚或地下室整体上浮。

抗浮工程有两个特点：设计单锚承载力不高，单体工程的设计锚杆锚索数量大。为何设计承载力并不高，锚杆还会失效呢？又为何设计锚杆用量大，锚杆工程还会失败呢？其实，并不仅仅是成都，全国各地近年都相继发生泥岩或硬质粘土层(或其他地层)抗浮锚杆失效的事故。

抗浮锚杆的失效，实际是灌浆质量低劣造成，这其中除了少数发生在砂卵石层中的抗浮锚杆事故是由于施工人员主观因素或客观上未降水导致灌浆质量不好以外，主要的原因是在泥岩层或硬质粘土层中采用灌浆工艺根本就无法保证固结体的成型，即根本就无法形成理论上的与孔壁紧密贴合的圆柱形水泥浆固结体，实际上常常出现在钢筋周围鲜有水泥浆固结体包裹(即所谓裸杆)的情形，在钻孔内占据了更多空间、包裹在钢筋周围的更多是流沙或泥团，这不是增加降水深度和加强施工人员的责任心就能解决的。灌浆质量低劣，是由泥岩或硬质粘土的矿物成分特性和锚杆成孔、灌浆的工艺局限性所决定的。

已知泥岩及上覆硬质粘土层其矿物成分主要为蒙脱石、高岭石等粘土矿物(及少量碎屑、后生矿物)，矿物粒度＜0.0039mm(即4Чm)呈肉眼不可分辨的极细粉状；岩粉用手指搓磨有滑感；加水后体积膨胀数倍，含水少时呈粘稠糊状具可塑性，在水中强制搅拌可溶解呈悬浮状，待水分蒸发后又恢复原状。泥岩出露后遇日晒雨淋、干湿交替很容易崩解成为粘土，在泥岩出露的西南丘陵地区尤其是四川人都有下雨路滑、下雨粘鞋(粘得牢，必须用树枝竹篾撬刮)、下坡溜路个跑的体验，在成都的膨胀土地区更有天晴一把刀、下雨一团糟的谚语；这些可用来做粘土砖的粘土、粘土岩究竟有多粘，大西南地区的老乡们、土方开挖工地上的工人、卡车司机们和洗车人都知道。

成都地区目前施工泥岩层抗浮锚杆，主要采用风动潜孔锤钻孔工艺(少量工程采用给水回旋钻工艺)，在钻孔过程中，当合金钻头击打或刮削岩层时，合金齿和岩石孔壁之间会挤压产生一层薄泥皮(厚度1mm左右)，非常紧实地附着在岩石孔壁上，见水(一般来自泥岩裂隙水或上部砂卵石地层中的孔隙潜水)后，这层薄泥皮不仅不能自行溶解，并且其浸水后粘性极强，会粘附上更多的钻孔时产生的泥岩粉，形成较厚的泥皮或泥团，这层泥皮、泥团，厚度常常超过1cm，若非受到极其强有力的冲切、搅拌，是很难溶解或分散于水中的，所以，无论钻孔中的地下水多与少，无论用高风压、高风量的空压机吹洗，还是用MPa级的循环水反复冲洗，总是克服不了它们内部的粘聚力，泥皮泥团总是挥之不去，质量隐患由此而产生。

目前市场上的锚杆(索)类型，就受力特征来讲分为摩擦型(即细长杆状或长圆柱状型)和端承型(即扩大头型)两类，其中摩擦型又包括拉力型、压力型、分散压力型、拉压复合型等。摩擦型锚杆(索)，从原理上来说，其抗拔力来自于法向应力和摩擦系数，但这并不等于就是理想化的摩阻力标准值乘以理想化的圆柱体表面积，因为这层泥皮的存在，使摩擦系数大大减少了，当泥皮浸水饱和后，摩擦系数基本归零了；如泥皮在后期脱水(比如水泥浆固化吸水)，则泥皮产生收缩，导致水泥浆固结体和孔壁之间产生缝隙，如此一来则法向应力也没有了，上部土压和岩石围压的作用落空了。也就是说，实际上的泥岩层抗浮锚杆锚索承载力与按规范理论计算值之间，有很大的差距。

成都地区普遍分布的上部为砂卵石层、下部为泥岩层的二元地层结构，对采用以往施工工艺的抗浮锚杆锚索工程质量，其实是极端不利的，由于管井降水措施无法疏干砂卵石层中的余水，这导致在钢套管拔除后，大量流沙灌入下部泥岩层钻孔中，如此一来不仅是根本无法将泥皮泥团洗出，流沙沉积还将导致采用以往灌浆法施工的锚杆锚索的中下段呈现为“裸杆”状态，在这种情形下，如果设计将泥岩层作为摩擦型锚索的主要锚固段，则抗浮锚杆失效将无法避免。

另外一部分具有代表性的工程情况则是：为了避免水泥浆的凝固收缩，往钻孔中填入了砾石，或拔除套管时余水水位以下的卵石层通常发生垮孔，这导致了只采用普通的高压风、循环水措施更加难以将泥皮泥团清洗出来。

少部分工程因下伏基岩很深或全风化岩(土状)层较厚，摩擦型抗浮锚杆锚索全部设置于硬质粘土层、残积土层和土状全风化岩层中，该类地层的矿物成分与泥岩接近，加之该类地层的变形特性指标较强～中风化泥岩层要差，抗浮锚杆锚索更加易于失效。

而单纯的卵石层抗浮锚杆锚索是不存在这一问题的，因为卵石层内的钻孔壁不仅几乎没有泥皮，且整个孔壁上都是cm量级的凸凹状不平，降水奏效时灌浆形成的水泥浆固结体成型好，固结体与孔壁的结合不仅是摩擦系数很大，关键还形成了固结体与每个卵石之间的互咬嵌固效应，这导致了卵石层内的锚杆锚索的摩阻力大大超出了规范中的理论值，这也正是成都地区卵石层抗浮锚杆锚索工程鲜有出事的原因。

因此，能否采取强有力的洗孔措施，将泥皮泥团清洗出钻孔，成为了泥岩层摩擦型锚杆锚索施工质量的命门。

扩大头锚杆、索是近年来新开发的一种锚杆、索施工工法，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)摩擦型锚杆、索锚固力不足的问题；同时，采用扩大头能减少锚固段长度和锚杆、索数量，节约工程造价。

在抗浮工程领域，虽然已经有少量囊式类型的扩大头锚杆、索的应用，但是尚不能为水泥浆扩大头提供相应扩大的受力筋骨架，同时未能实施旋喷方式洗孔，致使扩体灌浆质量不好，承载力不高且不稳定；或即使使用了液压扩体式钢筋笼扩大头，但是只采用了常规的高压风、循环水方式洗孔，导致清洗效果不好、灌浆质量较差，水泥浆固结体的成型质量全无保障；再有扩体结构复杂、价格太高等原因，上述类型的扩大头在抗浮工程领域并未受到市场欢迎。

而既有的工程实践证明，高压旋喷工法在清洗钻孔泥皮、泥团和处理流沙方面效果是相当优秀的。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术不足，提供用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，从提升洗孔工艺和改善锚杆、索受力特征两方面同时着手，彻底解决泥岩层抗浮锚杆、索容易失效的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

可旋喷洗孔的泥岩层抗浮锚杆、索用伞状钢筋笼扩大头，包括旋喷洗孔结构和伞状扩大头结构以及导向帽；

所述旋喷洗孔结构包括旋喷喷头和旋喷钻杆，所述旋喷喷头设置在旋喷钻杆下端，旋喷喷头和旋喷钻杆同径、外平，其连接方式采用焊接或正向丝扣连接；旋喷洗孔结构位于伞状扩大头结构的中心轴线位置，从穿线盘、拉线盘的中心孔中穿过；

所述伞状扩大头结构主要包括穿线盘、限位装置、拉线盘、在拉线盘与穿线盘之间环绕旋喷钻杆均布设置的多组伞状折叠杆、锚筋、荷载转换装置；所述伞状折叠杆的下端通过前铰接连接拉线盘上，其上端通过后铰接连接穿线盘；

所述导向帽设置在伞状扩大头结构的前方，包括导向帽网笼和导向尖，所述旋喷喷头通过塔型反向螺纹连接在导向尖盲孔内；所述导向帽网笼设在拉线盘、导向尖之间采用焊接或丝杆连接；

所述锚筋从后向前依次穿过穿线盘、拉线盘，前端抵达导向尖尾部，在拉线盘下方的锚筋上设置有荷载转换装置，在穿线盘下方的锚筋上设置有限位装置，使导向帽和伞状扩大头结构在锚筋上的相对位置和成型形状得到了固定。

进一步的，还包括有灌浆钢管，所述锚筋、灌浆钢管分别从穿线盘和拉线盘的外围孔中平行地穿过，穿线盘可顺沿旋喷钻杆、锚筋及灌浆钢管自由往复运动。

进一步的，所述每组伞状折叠杆包括一根短受力钢筋和一根长受力钢筋，长受力钢筋下端铰接在拉线盘上，长受力钢筋上端与短受力钢筋下端通过中铰接连接，短受力钢筋上端铰接在穿线盘上；通过穿线盘顺沿锚筋、旋喷钻杆及灌浆钢管上下滑动，使伞状折叠杆伸直、伞状钢筋笼收拢，或使伞状折叠杆折叠、伞状钢筋笼展开，限位装置在锚筋上的设置位置决定了伞状折叠杆的折叠角度、伞状钢筋笼的开合程度。

进一步的，所述短受力钢筋上端通过后铰接连接在后铰接螺纹端上，后铰接螺纹端系自由穿过穿线盘并佩戴后铰接螺帽，背拉在穿线盘上；

所述长受力钢筋下端通过前铰接连接在前铰接螺纹端上，前铰接螺纹端螺纹连接在拉线盘上。

进一步的，所述穿线盘和拉线盘的直径相同、中轴线重合，锚筋、前铰接与后铰接、灌浆钢管围绕该中轴线均匀、间隔分布。

进一步的，所述穿线盘上设有1～2个提环，为避免伞状扩大头结构在下放钻孔中间过程打开，采用与锚筋等长的拉绳或铁丝与提环连接，向后即向上拉紧并做临时固定措施，待伞状扩大头结构吊放到位后松开临时固定措施即可。

进一步的，所述导向尖内设有导向尖盲孔；旋喷喷头的前端部为喷头探尖，喷头探尖的后侧设置有塔型反向外螺纹，该外螺纹与导向尖盲孔的塔型反向内螺纹相配合，旋喷喷头通过该塔型反向螺纹连接在导向尖盲孔内。

进一步的，所述旋喷钻杆内设有钻杆中心通孔，并且在旋喷钻杆的下端设有与旋喷喷头对接的凸台，旋喷喷头上端与旋喷钻杆的凸台相配合设有接头处中心孔，接头处中心孔下部连通设置有喷头偏心盲孔，与喷头偏心盲孔连通横向设置有合金喷嘴。

进一步的，所述锚筋从后向前依次自由穿过穿线盘、拉线盘，在锚筋的前端安装有荷载转换装置，将锚筋承受的外部拉力传递给伞状钢筋笼扩大头；在穿线盘前侧的锚筋上设置有限位装置，防止穿线盘向下超限滑动导致伞状钢筋笼变径；锚筋可使用普通热轧带肋钢筋或45号钢级别以上圆钢、精轧螺纹钢筋、钢绞线中的任一种制成。

进一步的，所述伞状折叠杆上设置有多层定位环，每层定位环通过一根钢丝箍绳串联，定位环焊接在伞状折叠杆外侧或内侧；箍绳用绳卡横向固定。钢丝箍绳及定位环的设置，增大了伞状钢筋笼的整体承载能力。

本实用新型组装完毕并吊放入孔内、复张伞状钢筋笼之后，实施旋喷洗孔结构与伞状扩大头结构的分离，即正转旋喷喷头，与导向尖分离，同时旋喷喷头横向喷射超高压射流，以旋喷工艺反复上下切割、清洗泥皮、泥团，形成泥浆返出孔外，将扩孔段、非扩孔段的泥皮、泥团全部清除干净，然后中压复喷水泥净浆将钻孔内的泥浆全部置换出来，最后低压复喷或灌注水泥浆，即形成了包裹伞状钢筋笼的的成分纯净的水泥浆扩大头。

在超高压射流切割、清洗泥皮泥团的同时，先前垮入孔内的流沙，也悉数被旋喷射流切割、淘洗、搅拌，其中的粗颗粒沉淀下来成为了水泥浆固结体的成分，轻质的、细粒的被泥浆携带排出了孔外。在复喷或灌注水泥净浆的同时，也可往孔中填入砾石，起到防收缩、提高固结体强度的作用。本实用新型的这一配套的旋喷洗孔工法，使以往水泥浆扩大头的成型质量问题得到了解决。

本实用新型不但有成型可靠、质量得到保障的水泥浆固结体扩大头，而且为水泥浆扩大头提供了相应扩大的伞状受力钢筋笼骨架，从而大幅度提升了泥岩或硬质粘土层抗浮锚杆、索的承载力，大幅度提高了施工质量、设计水平,大幅度提高了抗浮锚杆、索的可靠度、安全度。

本实用新型通过简化结构和优化工艺，使扩大头锚索在应用于抗浮工程时造价大幅降低。

本实用新型扩大头内可以预埋多组个性化灌浆钢管，并跟随伞状扩大头同步携入，从而完成多种工程目标。

本实用新型适用于各种预应力和非预应力锚杆、索，当需要对预应力锚索的PE套进行保护时，可以采用PE套外套钢管免受旋喷切割的办法。

总之，本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型涉提供了在泥岩层内以机械方式扩孔、以旋喷方式洗孔后成型的钢筋混凝土伞状扩大头锚杆、索，作为抵抗地下水浮力的新型承载体，替代传统的细长杆状或长圆柱状摩擦型锚杆、索，解决了现状的泥岩层抗浮锚杆、索容易失效的问题，以及各类扩体锚杆、索未能为水泥浆扩大头提供相应受力筋骨架，或因不能有效清洗泥皮、泥团，导致灌浆法扩大头质量无保障，且造价太高的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的旋喷喷头放大的结构示意图；

图3为图1中的拉线盘和穿线盘外缘以内主要部件平面布置投影示意图；

图4为本实用新型常用的一种施工工艺示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-后铰接螺帽，2-后铰接螺纹端，3-后铰接，4-穿线盘，5-限位装置，6-短受力钢筋，7-中铰接，8-锚筋，9-旋喷钻杆，10-长受力钢筋，11-定位环，12-前铰接，13-前铰接螺纹端，14-拉线盘，15-荷载转换装置，16-喷头偏心盲孔，17-导向帽网笼，18-旋喷喷头，19-喷头探尖，20-导向尖盲孔，21-导向尖，22-灌浆钢管，23-钢丝箍绳，24-提环，25-合金喷嘴，26-钻杆中心通孔，27-接头处中心孔。

具体实施方式

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

实施例一：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，包括旋喷洗孔结构和伞状扩大头结构以及导向帽，所述旋喷洗孔结构包括旋喷喷头18和旋喷钻杆9，旋喷喷头18设置在旋喷钻杆9底端；

所述伞状扩大头结构包括穿线盘4、锚筋8、定位环11、拉线盘14、荷载转换装置15、导向帽网笼17、导向尖21、灌浆钢管22和钢丝箍绳23，导向尖21通过导向帽网笼17与拉线盘14连接，在拉线盘14与穿线盘4之间环绕旋喷钻杆9均布设置多组伞状折叠杆，伞状折叠杆上设有多层定位环11，每层定位环11通过一根钢丝箍绳23串联。

所述导向尖21内设有导向尖盲孔20，旋喷喷头18通过塔型反向螺纹连接在导向尖盲孔20内。

伞状折叠杆包括短受力钢筋6和长受力钢筋10，所述长受力钢筋10下端铰接在拉线盘14上，长受力钢筋10上端与短受力钢筋6下端通过中铰接7连接，所述短受力钢筋6上端铰接在穿线盘4上，通过穿线盘4在锚筋8及灌浆钢管22上滑动使伞状钢筋笼收拢或张开。

短受力钢筋6上端通过后铰接3铰接在后铰接螺纹端2上，所述后铰接螺纹端2安装在穿线盘4上通过后铰接螺帽1固定安装。

长受力钢筋10下端通过前铰接12铰接在前铰接螺纹端13上，所述前铰接螺纹端13螺纹连接在拉线盘14上。

穿线盘4上设有1～2个提环24，为避免伞状扩大头结构在下放钻孔中间过程打开，采用与锚筋8等长的拉绳或铁丝与提环24连接，向后或向上拉紧并做临时固定措施，待伞状扩大头结构吊放到位后松开临时固定措施即可。

在穿线盘4下方的锚筋8上设置限位装置5，阻挡穿线盘4向下超限滑动，防止伞状钢筋笼变径。

旋喷喷头18的前端部为喷头探尖19，喷头探尖19的后侧设置有塔型反向外螺纹，喷头探尖19与导向尖盲孔20的反向内螺纹相配合。

旋喷钻杆9内设有钻杆中心通孔26，并且在旋喷钻杆9的下端设有与旋喷喷头18对接的凸台，旋喷喷头18上端与旋喷钻杆9相配合设有接头处中心孔27，接头处中心孔27下部连通设有喷头偏心盲孔16，与喷头偏心盲孔16连通横向设有合金喷嘴25，旋喷钻杆9与旋喷喷头18之间采用焊接，或正向的塔形丝扣连接。

在锚筋8前端设置的荷载转换装置15采用冷挤压套或直螺纹连接套筒，套筒外直径为37mm。

穿线盘4和拉线盘14是同径同轴的圆盘状钢板，材质采用A3以上钢材，其中心和外侧均设有若干安装孔；其中心孔同径、同轴，提供旋喷喷头18与微型旋喷钻杆9自由通过；外围孔分别提供锚筋8和灌浆钢管22自由通过；前铰接12或后铰接3与锚筋8、灌浆钢管22的平面位置关系为间隔、均匀分布；旋喷钻杆9、锚筋8、灌浆钢管22均为自由、平行穿过穿线盘4及拉线盘14，即穿线盘14可以顺沿旋喷钻杆9、锚筋8及灌浆钢管22自由往复运动。

拉线盘14的前方设置有网笼式导向帽，导向帽包括导向帽网笼17和导向尖21，导向帽网笼17与拉线盘14之间、导向帽网笼17与导向尖21之间均为焊接连接；导向帽网笼采用普通光圆钢筋(直径6～10mm)制作成为笼状，网笼长度应与锚筋8伸出拉线盘14的长度相等，一般取5～10cm；导向尖21采用A3钢或铸钢制作，导向尖21的后部中心位置钻设有导向尖盲孔20，其孔壁设置有塔型反向内螺纹。

旋喷喷头18的前端部为喷头探尖19，喷头探尖19的后侧设置有塔型反向外螺纹，与导向尖盲孔20的反向内螺纹相配合，喷头探尖19加外螺纹的长度，与导向尖盲孔20的深度相等。

拉线盘14后部设置有带螺纹的盲孔，拉线盘14通过该盲孔与前铰接螺纹端13连接，前铰接12与受力钢筋连接；受力钢筋一般可以配置三～八组，每组受力钢筋均包含一根长受力钢筋10和一根短受力钢筋6，长受力钢筋10与短受力钢筋6呈锐角或钝角状斜交,其间以中铰接7连接；受力钢筋的材质一般采用45号钢或热轧带肋螺纹钢筋；每根受力钢筋由专门制作的铰接和切割下料的筋材焊接而成。

在每根长受力钢筋10外侧或内侧的1/3长度处、2/3长度处、靠近中铰接处分别焊接有一个钢丝箍绳定位环11，直径3mm的柔性钢丝箍绳23从钢丝箍绳定位环11孔中穿过，钢丝箍绳23连接每根长受力钢筋10并以绳卡横向固定，形成三道封闭的箍筋环，强化受力钢筋的成笼效果，提高结构整体承载力。钢丝箍绳23视具体情况也可设置为一道、两道或四道，但视具体情况也可以不安装钢丝箍绳23；当设计的短受力钢筋6的长度较长时，可以在短受力钢筋6的外侧或内侧增设钢丝箍绳23。

穿线盘4除了提供钻杆和锚筋自由通过的通孔以外，还设置有提供后铰接螺纹端2自由通过的通孔，后铰接3的后铰接螺纹端2穿出通孔部分佩戴后铰接螺帽1；所有铰接的销子均采用专用型或特制加强型。

旋喷钻杆9与旋喷喷头18之间采用焊接，或正向的塔形丝扣连接，且应外平无缝；旋喷喷头18系用45号钢棒整体制作，因钻杆尺寸较小，在喷头内部的浆液通道采用曲线即正心孔与偏心孔结合的方式；合金喷嘴安装采用铜焊方式，即横向钻凿有一定锥度的圆孔与纵向盲孔贯通，将合金喷嘴以铜焊方式镶嵌在横向圆孔内。

如图1所示，针对一些工程的设计要求，在拉线盘14、穿线盘4的外缘内侧处设置有提供灌浆钢管22自由通过的通孔，灌浆钢管22以无缝钢管制作,其前端车丝扣并佩戴高强螺帽(及逆止阀),以便于本实用新型在吊装安放时,同步携带灌浆钢管22进入伞状钢筋笼内预埋。待旋喷工作完成后，通过预埋的灌浆钢管22灌入特制的复合材料浆液，以达到进一步提高承载力、速凝、抗收缩、防水防腐蚀、应对特殊地层等多种工程目标。灌浆钢管22必须在超出旋喷切割影响范围之外才可以连接灌浆软管。灌浆钢管22是视实际需要和拉线盘14规格确定是否安装以及安装位置。

同时，在穿线盘4下方的锚筋8上设置限位装置5，阻挡穿线盘4向下超限滑动，防止伞状钢筋笼变径；锚筋8从后向前依次自由穿过穿线盘4、拉线盘14并在前端部安装荷载转换装置15，使之在承受锚拉力时将荷载传递给伞状扩大头承载体。

在穿线盘4的前侧设置的限位装置5采用长度5cm的普通钢筋，绑焊在锚筋8上。在锚筋8前端设置的荷载转换装置15采用冷挤压套或直螺纹连接套筒，套筒外直径为37mm。

锚筋的材质、数量是由岩土工程专项设计确定，在本实施例中，锚筋使用普通热轧带肋钢筋4Ф25，牌号HRB335，设计锚拉力为400KN，上部卵石层、砂层的钻孔直径146mm，下部泥岩层钻孔直径110mm，扩大头总长度900mm，扩大头直径450mm；由此设计的本实用新型各个部件的规格、数量和尺寸如下：旋喷喷头直径：25mm，受力钢筋规格：Ф16，受力钢筋数量：4组，长受力钢筋长度：750mm，受力钢筋长度：175mm，铰接规格：铰接销子：钢丝箍绳规格：钢芯拉线盘规格：110mm×20mm，穿线盘规格：110mm×15mm。

本实用新型的工作顺序为：

1、预成孔：本实用新型的预成孔工序，是采用的常规施工方法、常规口径。

当应用于附图4所示的地质条件时，前置的成孔工序同样也是以潜孔钻机在砂卵石层中跟套管钻进，套管直径146mm，直至进入泥岩层内；然后换用90冲击器及110锤头，继续钻凿裸孔，但要求应进入设计扩孔段地层、且泥岩裸孔段长度能容纳机械式扩孔器钻头。

2、预扩孔：换用机械式扩孔器钻头，在裸孔段底部以机械式扩孔工艺继续钻孔，直至扩孔段的直径、长度满足设计要求，见附图4所示。

3、预制钢筋笼：根据具体设计，向厂家领取相应的零部件，在钻孔附近场地按照本实用新型的图示，制作和组装伞状钢筋笼(收拢)、锚筋笼(锚筋在非扩大头段采取一定构造措施成笼)、荷载转换装置15、限位装置5以及旋喷钻杆9、旋喷喷头18，使之成为一个可吊装的整体，见附图4所示。

4、吊放钢筋笼：以吊车或钻机起吊预制好的钢筋笼，放入预钻、预扩已完成的孔内。为避免伞状钢筋笼在中间过程打开，在穿线盘4的后侧表面焊接有2个提环24，穿系与锚筋8等长的拉绳或铁丝，向后(向上)拉紧并做临时固定措施，待钢筋笼吊放到位后松开临时固定措施即可。提环24以圆钢弯曲制作为U型即可。

5、伞状钢筋笼复张：松开拉绳或铁丝的临时固定措施后，在伞状钢筋笼自身重力的作用下，穿线盘4下落至限位装置5处，伞状钢筋笼即可打开恢复伞状。复张操作必须在吊装入孔后立即完成，避免钢套管拔除、垮孔后再行复张。复张完成之后的伞状钢筋笼如附图4所示。

6、清洗排渣：伞状钢筋笼复张之后，正向旋转旋喷钻杆9，使旋喷喷头18与导向尖21分离，同时从旋喷喷头18喷射超高压水流或水泥浆(30MPa)进行洗孔排渣作业，将牢固黏附在孔壁的泥皮、泥团强行切割下来、冲洗干净并形成泥浆排出孔外，可以反复进退多次清洗；然后喷射中压(10～20MPa)水泥浆将泥浆全部置换出来，直至看到孔口返浆完全为水泥净浆为止。在旋喷洗孔之前的旋喷钻杆、旋喷喷头如附图4所示。

7、复喷或灌浆：清洗完成后，旋喷喷头18喷灌超低压水泥浆(5MPa)，形成成分纯净的钢筋混凝土扩大头，当然，也可以通过预埋的灌浆钢管22灌注复合材料浆液。

8、防溜落措施：钢筋笼吊装到位后，锚筋8会在重力作用下从通孔中往下溜落，其前端抵达导向帽尖21的尾部，致使荷载转换装置15不能紧靠拉线盘14(又称作锚板)，外部锚拉力也就不能有效地传递给扩大头承载体，因此必须在吊装之前采取预防措施消除隐患，即在现场制作钢筋笼时，应使锚筋8伸出拉线盘的长度与导向帽网笼17的长度相等，使之不具备往下滑落的空间；同时采取在锚筋8前端头与导向尖21后侧表面之间加焊垫片的措施，使荷载转换装置15靠紧拉线盘(锚板)14。

实施例二：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，在实施例1的基础上，锚筋8采用精轧螺纹钢筋2Ф18，牌号PSB1080，设计锚拉力400KN，预埋灌浆管限位装置5和荷载转换装置15均采用专用的套筒连接器，或特制的带内螺纹铸钢承载体或高强螺帽或专用锚具均可。

实施例三：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，在实施例1的基础上，锚筋8采用钢绞线强度等级1860，设计锚拉力400KN，预埋灌浆管限位装置5和荷载转换装置15均采用挤压套或特制锚夹具实施。

实施例四：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，在实施例1的基础上，因本实用新型同时从两方面着手彻底解决锚杆所、索失效问题，所获得的抗浮承载力与耐久性效果可能超过设计预期，从造价方面考虑，岩土工程专项设计只实施应用了本实用新型中的伞状扩大头结构，即伞状扩大头(以及常压灌浆)结构，而未应用旋喷洗孔结构及措施；拉线盘14和穿线盘4的中心孔改用作提供灌浆管或精轧螺纹钢筋通过。虽然不主张这样做，但成本因素仍可能促使工程师这样变通实施。

实施例五：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，在实施例1的基础上，因应用本实用新型所获得的抗浮承载力与耐久性效果可能超过设计预期，从造价方面考虑，岩土工程专项设计只实施应用了本实用新型中的旋喷洗孔结构及措施，用于改善摩擦型(即传统细长杆型或长圆柱型)锚杆、索的洗孔与灌浆效果，而未应用伞状扩大头结构及措施。虽然不主张这样做，但成本因素仍可能促使工程师这样变通实施。

实施例六：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，在实施例1的基础上，对一些土质非常松软的情况，比如珠三角的三高两低软土地区，设计部门可能只实施应用本实用新型中的伞状扩大头结构，而未应用旋喷洗孔结构及措施，拉线盘14和穿线盘4的中心孔改用作精轧螺纹钢筋或钢绞线通过，原用于锚筋8通过的外侧孔位则改用作灌浆管通过；并且可能和囊袋(或膜袋)灌浆相结合，既通过伞状钢筋笼获取扩大头锚杆的成型和抗拔效果，又通过囊袋(或膜袋)灌浆改善灌浆质量。

实施例七：

如图1～4所示，本实用新型用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，在实施例1的基础上，作为锚筋材料的普通热轧带肋钢筋，因表面带有人字肋和纵肋的原因，其实际截面尺寸比理论要大，从而对本实用新型的结构平面布置和需求钻孔直径构成了影响，在实际生产中可以45号钢以上强度级别的圆钢钢材代替普通热轧带肋钢筋制作扩大头范围内的锚筋，圆钢锚筋在扩大头尾部以直螺纹连接套筒连接以普通热轧带肋钢筋制作的锚筋笼(锚筋在非扩大头段采取一定构造措施成笼)，整个扩大头钢筋笼可以100％实现工厂化制作，而锚筋笼既可以在工地施工现场制作，也可以工厂化制作。

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，并不用于限定本实用新型的保护范围，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。

Claims (10)

1.用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，包括旋喷洗孔结构和伞状扩大头结构以及导向帽，其特征在于：

所述旋喷洗孔结构包括旋喷喷头(18)和旋喷钻杆(9)，所述旋喷喷头(18)设置在旋喷钻杆(9)下端，旋喷喷头(18)和旋喷钻杆(9)同径、外平，其连接方式采用焊接或正向丝扣连接；旋喷洗孔结构位于伞状扩大头结构的中心轴线位置，从穿线盘(4)、拉线盘(14)的中心孔中穿过；

所述伞状扩大头结构主要包括穿线盘(4)、限位装置(5)、拉线盘(14)、在拉线盘(14)与穿线盘(4)之间环绕旋喷钻杆(9)均布设置的多组伞状折叠杆、锚筋(8)、荷载转换装置(15)；所述伞状折叠杆的下端通过前铰接(12)连接拉线盘(14)，其上端通过后铰接(3)连接穿线盘(4)；

所述导向帽设置在伞状扩大头结构的前方，包括导向帽网笼(17)和导向尖(21)；所述旋喷喷头(18)通过塔型反向螺纹连接在导向尖盲孔(20)内；所述导向帽网笼(17)设在拉线盘(14)、导向尖(21)之间采用焊接或丝杆连接；

所述锚筋(8)从后向前依次穿过穿线盘(4)、拉线盘(14)，前端抵达导向尖(21)尾部，在拉线盘(14)下方的锚筋上设置有荷载转换装置(15)，在穿线盘(4)下方的锚筋上设置有限位装置(5)，使导向帽和伞状扩大头结构在锚筋(8)上的相对位置和成型形状得到了固定。

2.根据权利要求1所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：还包括有灌浆钢管(22)，所述锚筋(8)、灌浆钢管(22)分别从穿线盘(4)和拉线盘(14)的外围孔中平行地穿过，所述穿线盘(14)可顺沿旋喷钻杆(9)、锚筋(8)及灌浆钢管(22)自由往复运动。

3.根据权利要求2所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：每组所述伞状折叠杆包括一根短受力钢筋(6)和一根长受力钢筋(10)，长受力钢筋(10)下端铰接在拉线盘(14)上，长受力钢筋(10)上端与短受力钢筋(6)下端通过中铰接(7)连接，短受力钢筋(6)上端铰接在穿线盘(4)上；通过穿线盘(4)顺沿锚筋(8)、旋喷钻杆(9)及灌浆钢管(22)上下滑动，使伞状折叠杆伸直、伞状钢筋笼收拢，或使伞状折叠杆折叠、伞状钢筋笼展开，限位装置(5)在锚筋(8)上的设置位置决定了伞状折叠杆的折叠角度、伞状钢筋笼的开合程度。

4.根据权利要求3所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：所述短受力钢筋(6)上端通过后铰接(3)连接在后铰接螺纹端(2)上，后铰接螺纹端(2)系自由穿过穿线盘(4)并佩戴后铰接螺帽(1)，背拉在穿线盘(4)上；

所述长受力钢筋(10)下端通过前铰接(12)连接在前铰接螺纹端(13)上，前铰接螺纹端(13)螺纹连接在拉线盘(14)上。

5.根据权利要求4所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：所述穿线盘(4)和拉线盘(14)的直径相同、中轴线重合，锚筋(8)、前铰接(12)与后铰接(3)、灌浆钢管(22)围绕该中轴线均匀、间隔分布。

6.根据权利要求1所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：所述穿线盘(4)上设有1～2个提环(24)，为避免伞状扩大头结构在下放钻孔中间过程打开，采用与锚筋(8)等长的拉绳或铁丝与提环(24)连接，向后即向上拉紧并做临时固定措施，待伞状扩大头结构吊放到位后松开临时固定措施即可。

7.根据权利要求1所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：所述导向尖(21)内设有导向尖盲孔(20)；旋喷喷头(18)的前端部为喷头探尖(19)，喷头探尖(19)的后侧设置有塔型反向外螺纹，该外螺纹与导向尖盲孔(20)的塔型反向内螺纹相配合，旋喷喷头(18)通过该塔型反向螺纹连接在导向尖盲孔(20)内。

8.根据权利要求1所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于：所述旋喷钻杆(9)内设有钻杆中心通孔(26)，并且在旋喷钻杆(9)的下端设有与旋喷喷头(18)对接的凸台，旋喷喷头(18)上端与旋喷钻杆(9)的凸台相配合设有接头处中心孔(27)，接头处中心孔(27)下部连通设置有喷头偏心盲孔(16)，与喷头偏心盲孔(16)连通横向设置有合金喷嘴(25)。

9.根据权利要求1所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于，所述锚筋(8)从后向前依次自由穿过穿线盘(4)、拉线盘(14)，在锚筋(8)的前端安装有荷载转换装置(15)，将锚筋(8)承受的外部拉力传递给伞状钢筋笼扩大头；在穿线盘前侧的锚筋上设置有限位装置(5)，防止穿线盘(4)向下超限滑动导致伞状钢筋笼变径；锚筋(8)可使用普通热轧带肋钢筋或45号钢级别以上圆钢、精轧螺纹钢筋、钢绞线中的任一种制成。

10.根据权利要求1所述的用于泥岩层抗浮锚杆、索可旋喷洗孔的伞状钢筋笼扩大头，其特征在于，所述伞状折叠杆上设置有多层定位环(11)，每层定位环(11)通过一根钢丝箍绳(23)串联，定位环(11)焊接在伞状折叠杆外侧或内侧；箍绳(23)用绳卡横向固定。