预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法，若干根锚筋贯穿伞状扩体装置，伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋上的荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘；伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；荷载转换装置用于将锚筋所承受的拉力转换为对拉筋盘和整个伞状扩体装置的压力；当锚筋有多根时，各锚筋及折叠杆均环绕拉筋盘、穿筋盘的中轴线分布；折叠杆通过箍筋或第一膜袋实现周向拉结：当通过第一膜袋周向拉结时，第一膜袋通过若干的固定装置与每根折叠杆固定。本申请用以实现适合所有工况伞状扩体装置的预收缩锁定、解锁及扩体结构对中的目的。

The umbrella type expanding device and its application method in full working condition

The present invention discloses an umbrella like expanding device and its use method under all working conditions of pre collection type. Several anchor bars run through the umbrella like expanding device. The umbrella like expanding device includes an umbrella like folding rod group composed of several folding rods, and a load conversion device, a tie bar plate and a through bar plate which are successively sleeved on the anchor bars from front to back. The umbrella like folding rod group is forward folding or reverse folding, and a load conversion device It is used to convert the tensile force borne by the anchor bar into the pressure on the tension bar plate and the whole umbrella like expansion device; when there are multiple anchor bars, each anchor bar and folding rod are distributed around the central axis of the tension bar plate and the through bar plate; the folding rod realizes the circumferential tie through the stirrup or the first membrane bag: when the first membrane bag is pulled through the circumferential tie, the first membrane bag is fixed with each folding rod through a number of fixed devices Fixed. The application is used to realize the purpose of pre shrinkage locking, unlocking and centering of the expanding structure suitable for all working conditions of the umbrella expanding device.

【技术实现步骤摘要】
预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法
本专利技术涉及岩土工程锚固领域，具体涉及预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法。
技术介绍
申请人在本申请之前已经申请了后植式与自携式两种工况的伞状扩大头。后植式伞状扩大头锚杆索，是指预先钻孔、扩孔，之后再将伞状扩体装置连同锚杆索植入孔内，然后进行灌浆；或仅预先钻孔，之后再将伞状扩体装置、扩孔喷具、锚杆索一同植入孔内，然后再进行旋喷扩孔、旋喷洗孔、灌浆或旋喷注浆；或预先钻孔、扩孔，之后再将伞状扩体装置、喷具、锚杆索一同植入孔内，然后再进行旋喷洗孔、灌浆或旋喷注浆。自携式伞状扩大头锚杆索，是指以旋喷钻孔的同时，将伞状扩体装置连同锚杆索一起携带进入钻孔内，并在钻孔到达预定深度后进行旋喷扩孔、旋喷洗孔、灌浆或旋喷注浆。一般说来，在伞状扩大头植入钻孔的过程中，应避免外套的膜袋擦挂孔壁，然而在既有的各类伞状扩大头中，仅有膜袋型自携式伞扩头因为采用了液压扩张措施，以及膜袋型后植式伞扩头采用了管尺控制措施，可以避免中铰链部位的扶壁情形。其余的各类伞状扩大头都属于扶壁植入式，预收缩、非扶壁植入式的伞状扩大头尚且有较大的空白，在现有的伞状扩大头技术中尚未进行系统性的研发。现有技术中出现一种“变径钢筋笼”(CN109356151A)，其本质上也是采用了与本申请人之前申请的自携被动式伞状扩大头相同的复张方法。但该“变径钢筋笼”结构并没有建立钢筋笼与锚筋之间的有效传力机制，仅由两端的所谓“筋条”(实质是辐条)连接构成若干个竖筋架，每个竖筋架是以两个辐条基点为转动轴的四铰非静定结构，这两个特征导致其根本无法形成端承型扩大头，而是成为了“伪承压型”的扩大头，见附图38-a、38-b所示，这种扩张后的“钢筋笼”对锚杆锚索的抗拔力增加实质上并没有多少帮助。同时，该“变径钢筋笼”对预收缩状态的锁定，是通过螺旋箍筋抱紧竖筋架实现的，而箍筋抱紧竖筋架，是通过减小箍筋直径实现的，减小箍筋直径是通过在螺旋箍筋两端(或中间部位抽拉形成的端部)抽拔、收卷箍筋(减少箍筋周长)来实现的，这造成其箍筋与竖筋(受力筋)之间无法固定，竖筋的横向位移不受约束，违反了混凝土结构设计、施工规范中关于钢筋交叉点绑扎或焊接的基本要求，致使该“变径钢筋笼”实质上并未形成真正的钢筋笼，一旦承压，竖筋即产生压曲，无法发挥受力钢筋的作用，见图35所示，从该申请人用于宣传的视频资料中也明显可以看出，正是因为竖筋不能与箍筋固定，所以在锁定阶段(收紧箍筋)时竖筋已经发生了切向的弯曲变形，更无论到竖筋正式的工作承压阶段了，从而该种变径方法是事与愿违的，是无法保证工程的质量、安全的。并且，该申请其对所谓“筋条”变小状态的锁定、解锁，仍然采用了传统抽筋、放筋的方式，由于其“筋条”不能与箍筋固定，注定了是一种不可取的方式。伞状扩大头锚杆索是真正的端部承压型锚杆索，见附图36、附图37所示，作为端部承压型锚杆索的扩大头结构是至少是要承受50-100吨压力荷载的(在以往各种扩大头锚杆索承载力的2倍以上)，其每一层箍筋和每根折叠杆之间必须是固定连接的，也就是说，根本无法实施上述“变径钢筋笼”中的抽放箍筋的方法。因此，伞状扩大头锚杆索作为真正的端部承压型锚杆索，其所需要的非扶壁控制方法，在无现成的外部技术可用的情况下，需要开发适合真正端承型锚杆索、适合伞状扩大头的控制方法，并且，伞状扩大头本身型号众多，施工工艺众多，除了本申请人已经公开的伞状扩体装置复张方法以外，还需要一个具有通用性的预收缩、锁定及解锁方法，或者是不仅便捷而且可靠的、可供充分自由选择的系列方式方法。另外，之前的各类伞状扩大头锚索以及市场上的大部分扩大头锚索，当设计为下倾状态时，仅能在非扩孔段钻孔内安装对中支架，尚无针对扩孔段的对中措施，从而导致扩体装置的前端下坠，见图39-b所示，产生了基坑或边坡支护的安全隐患，且加大了锚索回收的难度(当要求回收锚索的情况下)，这在现有技术中也无法解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法，以解决现有技术中的上述缺陷，实现适合端承型锚杆索伞状扩大头的锁定及解锁，降低锚索回收难度的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：预收式全工况伞状扩体装置，若干根锚筋插入预收式全工况伞状扩体装置，预收式全工况伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋上的荷载转换装置、拉筋盘、穿筋盘：伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；每一根锚筋的前端均从后向前活动贯穿穿筋盘、拉筋盘；荷载转换装置固定在锚筋的前端，荷载转换装置与拉筋盘接触且无法穿过拉筋盘；荷载转换装置用于将锚筋所承受的拉力转换为对拉筋盘和整个伞状扩体装置的压力；每一根折叠杆均包括长杆、短杆，长杆的后端和短杆的前端通过中铰链铰接，长杆的前端通过前铰接装置与拉筋盘铰接，短杆的后端通过后铰接装置与穿筋盘铰接；当锚筋有多根时，各锚筋及折叠杆均环绕拉筋盘、穿筋盘的中轴线分布；当锚筋只有一根时，锚筋位于拉筋盘、穿筋盘的中轴线上；折叠杆通过箍筋或第一膜袋实现周向拉结：当通过箍筋周向拉结时，每根折叠杆均与每一层箍筋固定连接；当通过第一膜袋周向拉结时，第一膜袋与每根折叠杆固定连接，第一膜袋套设在伞状折叠杆组外面，第一膜袋的后端与穿筋盘连接，前端与拉筋盘连接。本申请中所有的前、后方向，是以施工中钻进方向一端为前、背离钻进方向的一端为后，换言之，导向帽尖端或伞状扩体装置的尖端或钻尖所指方向为前，反之为后。伞状折叠杆组正向组装是指拉筋盘在前、穿筋盘在后，反向组装是指拉筋盘在后、穿筋盘在前。中铰链位于拉筋盘与穿筋盘之间的情形为正向折叠，否则为反向折叠，即：当伞状折叠杆组呈折叠(即收拢)状态且为正向组装时，中铰链位于拉筋盘与穿筋盘之间者为正向折叠，中铰链位于拉筋盘的前侧或穿筋盘的后侧者为反向折叠；当伞状折叠杆组反向组装时，中铰链位于拉筋盘与穿筋盘之间者为正向折叠，中铰链位于拉筋盘的后侧或穿筋盘的前侧者为反向折叠。锚筋是指锚杆或锚索结构内传递并承担外部拉拔荷载的主筋材料，本专利技术所涉及的锚筋主要包括构成锚杆的钢筋、钢筋笼或钢管以及构成锚索的钢绞线，以及其他一些条束状特种纤维材料锚杆，或纤维增强复合抗拉材料比如玻璃纤维等，而钢筋既可以是普通螺纹钢筋，也可以是精轧螺纹钢筋，还可以是圆钢等。伞状扩体装置既可以在施工现场组装，也可以在伞状扩体装置后侧部位将锚筋做分段设置，以便于工厂化制作，即伞状扩体装置范围内的锚筋在专业生产厂内加工、组装好，运输到工程施工现场后与伞状扩体装置后侧的锚筋进行焊接(在不影响锚筋材质即强度与变形性质的前提下)或机械连接即可，机械连接方式包括锥形螺纹连接、直螺纹套筒连接、冷挤压套筒连接等，如图1所示。拉筋盘、穿筋盘可以采用钢材等金属材料，也可以采用玻璃纤维、尼龙等非金属材料。荷载转换装置的功能是将锚筋拉力转换为对拉筋盘和整个扩体装置的压力，针对不同的锚筋类型，荷载转换装置可以采用钢筋、钢环等绑焊在锚筋前端(在不影响锚筋材质即强度与变形性质的前提下)，也可以采用丝扣型钢筋连接套筒，或与锚筋外螺纹相配套的螺帽，或专门制作的直螺纹或锥形螺纹承载体，或锚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.预收式全工况伞状扩体装置，若干根锚筋(1)插入所述预收式全工况伞状扩体装置，所述预收式全工况伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋(1)上的荷载转换装置(2)、拉筋盘(3)、穿筋盘(4)，其特征在于：/n所述伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；/n每一根所述锚筋(1)的前端均从后向前活动贯穿穿筋盘(4)、拉筋盘(3)；/n所述荷载转换装置(2)固定在锚筋(1)的前端，荷载转换装置(2)与拉筋盘(3)接触且无法穿过拉筋盘(3)；荷载转换装置(2)用于将锚筋(1)所承受的拉力转换为对拉筋盘(3)和整个伞状扩体装置的压力；/n每一根折叠杆均包括长杆(5)、短杆(6)，长杆(5)的后端和短杆(6)的前端通过中铰链(39)铰接，长杆(5)的前端通过前铰接装置(7)与拉筋盘(3)铰接，短杆(6)的后端通过后铰接装置(8)与穿筋盘(4)铰接；/n当所述锚筋(1)有多根时，各锚筋(1)及折叠杆均环绕拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线分布；当锚筋(1)只有一根时，锚筋(1)位于拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线上；/n所述折叠杆通过箍筋(18)或第一膜袋(95)实现周向拉结：/n当通过箍筋(18)周向拉结时，每根折叠杆均与每一层箍筋(18)固定连接；/n当通过第一膜袋(95)周向拉结时，第一膜袋(95)与每根折叠杆固定连接，第一膜袋(95)套设在伞状折叠杆组外面，第一膜袋(95)的后端与穿筋盘(4)连接，前端与拉筋盘(3)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.预收式全工况伞状扩体装置，若干根锚筋(1)插入所述预收式全工况伞状扩体装置，所述预收式全工况伞状扩体装置包括由若干根折叠杆组成的伞状折叠杆组，以及从前向后依次套设在锚筋(1)上的荷载转换装置(2)、拉筋盘(3)、穿筋盘(4)，其特征在于：
所述伞状折叠杆组为正向折叠或反向折叠；
每一根所述锚筋(1)的前端均从后向前活动贯穿穿筋盘(4)、拉筋盘(3)；
所述荷载转换装置(2)固定在锚筋(1)的前端，荷载转换装置(2)与拉筋盘(3)接触且无法穿过拉筋盘(3)；荷载转换装置(2)用于将锚筋(1)所承受的拉力转换为对拉筋盘(3)和整个伞状扩体装置的压力；
每一根折叠杆均包括长杆(5)、短杆(6)，长杆(5)的后端和短杆(6)的前端通过中铰链(39)铰接，长杆(5)的前端通过前铰接装置(7)与拉筋盘(3)铰接，短杆(6)的后端通过后铰接装置(8)与穿筋盘(4)铰接；
当所述锚筋(1)有多根时，各锚筋(1)及折叠杆均环绕拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线分布；当锚筋(1)只有一根时，锚筋(1)位于拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线上；
所述折叠杆通过箍筋(18)或第一膜袋(95)实现周向拉结：
当通过箍筋(18)周向拉结时，每根折叠杆均与每一层箍筋(18)固定连接；
当通过第一膜袋(95)周向拉结时，第一膜袋(95)与每根折叠杆固定连接，第一膜袋(95)套设在伞状折叠杆组外面，第一膜袋(95)的后端与穿筋盘(4)连接，前端与拉筋盘(3)连接。


2.根据权利要求1所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，拉筋盘(3)能够以构造构件(21)作为滑轨沿前后方向进行移动，且/或穿筋盘(4)能够以锚筋(1)和/或构造构件(21)作为滑轨沿前后方向进行移动；
其中所述构造构件(21)的结构为：在拉筋盘(3)和穿筋盘(4)上穿设有若干构造构件(21)，构造构件(21)的前端固定在拉筋盘(3)上或活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸，构造构件(21)的后端固定在穿筋盘(4)上或活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸；
所述构造构件(21)的连接结构为：若干构造构件(21)均环绕拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线分布，或构造构件套设在锚筋外面，或构造构件(21)位于拉筋盘(3)、穿筋盘(4)的中轴线上并被若干根锚筋(1)和若干根折叠杆环绕。


3.根据权利要求2所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，
在拉筋盘(3)前侧、拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间、穿筋盘(4)后侧中的一处或多处设置有复位弹簧，当伞状折叠杆组的收拢状态被解除锁定时，在复位弹簧的回弹力作用下，中铰链(39)远离拉筋盘(3)与穿筋盘(4)的中轴线，伞状折叠杆组恢复扩张状态；
当构造构件(21)活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸时，在拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间和/或拉筋盘(3)前侧设置有复位弹簧：当在拉筋盘(3)的前侧设置复位弹簧时，还包括先导板(10)：所述先导板(10)固定连接在复位弹簧前侧的构造构件(21)上，或先导板(10)与位于拉筋盘(3)前侧的导向帽(22)合并设置；
当构造构件(21)活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸时，在拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间和/或穿筋盘(4)后侧设置有复位弹簧；当在穿筋盘(4)的后侧设置复位弹簧时，还包括后托板(9)：所述后托板(9)固定连接在复位弹簧后侧的构造构件(21)或锚筋(1)上；
当仅以锚筋(1)作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨，且在穿筋盘(4)的后侧设置有复位弹簧时，在复位弹簧后侧的锚筋(1)上固定连接有后托板(9)；
当构造构件(21)活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在拉筋盘(3)前方进行锁定但并未在拉筋盘(3)前方设置复位弹簧时，设置前碇板(122)；所述前碇板(122)固定在构造构件(21)的前端，或前碇板(122)与位于拉筋盘(3)前侧的导向帽(22)合并设置；
当构造构件(21)活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘(4)后方进行锁定但并未在穿筋盘(4)后方设置复位弹簧时，设置后碇板(123)；所述后碇板(123)固定在构造构件(21)的后端或穿筋盘(4)后侧的锚筋(1)上；
当仅以锚筋(1)作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨，伞状折叠杆组的收拢状态需要在穿筋盘(4)后方进行锁定但并未在穿筋盘(4)后方设置复位弹簧时，设置后碇板(123)，所述后碇板(123)固定在穿筋盘(4)后侧的锚筋(1)上；
当构造构件(21)活动穿过拉筋盘(3)并向前延伸，但在拉筋盘(3)前方既未设置复位弹簧和先导板(10)，也未设置前碇板(122)时，延伸段作为拉筋盘(3)前后移动的滑轨；
当构造构件(21)活动穿过穿筋盘(4)并向后延伸，但在穿筋盘(4)后方既未设置复位弹簧和后托板(9)，也未设置后碇板(123)时，延伸段作为穿筋盘(4)前后移动的滑轨。


4.根据权利要求2或3所述的预收式全工况伞状扩体装置，其特征在于，当伞状折叠杆组正向折叠时：设置若干个限位装置，所述限位装置位于拉筋盘(3)后侧和/或穿筋盘(4)前侧；所述限位装置包括前限位装置(14)、后限位装置(15)、整体式限位装置(25)中的一种或多种；所述限位装置用于调整拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间的间距，并配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；所述限位装置无法穿过拉筋盘(3)、穿筋盘(4)；
当伞状折叠杆组反向折叠时：还包括若干个限位止退组合装置，所述限位止退组合装置位于拉筋盘(3)前侧和/或穿筋盘(4)后侧；所述限位止退组合装置包括前止退装置(101)、前反向限位装置(99)、后止退装置(102)、后反向限位装置(100)；所述前反向限位装置(99)、后反向限位装置(100)用于调整拉筋盘(3)与穿筋盘(4)之间的间距，并配合复位弹簧，在水泥浆凝固之前对恢复扩张后的伞状折叠杆组的几何形状进行定型；当拉筋盘(3)向前移动时，能单向通过前止退装置(101)，但被前反向限位装置(99)阻挡；当穿筋盘(4)向后移动时，能单向通过后止退装置(102)，但被后反向限位装置(100)阻挡；
或将限位装置与构造构件(21)合并设置；或将前反向限位装置(99)和/或后反向限位装置(100)与构造构件(21)合并设置；或将前反向限位装置(99)与导向帽(22)合并设置；或将箍筋(18)或第一膜袋(95)替代限位装置使用；或将箍筋(18)或第一膜袋(95)替代前反向限位装置(99)和/或后反向限位装置(100)使用；
当伞状折叠杆组正向折叠并以构造构件(21)为滑轨，且仅允许拉筋盘(3)前后滑动时，则仅在拉筋盘(3)后侧安设前限位装置(14)，且构造构件(21)的后端与穿筋盘(4)固定；或仅安设整体式限位装置(25)，且将其后端与穿筋盘(4)固定；当仅允许穿筋盘(4)前后滑动时，则仅在穿筋盘(4)前侧安设后限位装置(15)，且构造...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓理，
申请(专利权)人：刘晓理，
类型：发明
国别省市：四川;51