專利名稱：讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于地下工程支護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種深部地下硐巷支護(hù)體系。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，地下巖體工程如煤礦巷道、公路鐵路隧道及大型水電站的修建越來越多，所面臨的深部巷道及硐室群大埋深、大斷面的情況也逐漸增多，與之相對應(yīng)的支護(hù)問題也越來越突出。針對深部軟巖洞室變形大、支護(hù)難的特點，國內(nèi)外對深部高應(yīng)力軟巖大斷面洞室的支護(hù)方式進(jìn)行了專門的研究，經(jīng)歷了從普通的錨噴支護(hù)、噴射鋼纖維支護(hù)、柔性鋼支架支護(hù)到錨網(wǎng)噴與柔性鋼支架聯(lián)合支護(hù)等形式，但這些支護(hù)形式的效果都不是很理想，大多支護(hù)阻力不足，支護(hù)強度不高?？傮w而言，在深部高應(yīng)力軟巖和破碎巖體條件下巷道及硐室群表現(xiàn)出的大變形、難支護(hù)問題，現(xiàn)有的支護(hù)技術(shù)很難完全滿足深部高應(yīng)力巷道及硐室群的支護(hù)需要，嚴(yán)重影響了深部巖體工程的生產(chǎn)和安全。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述支護(hù)方面的不足，提供一種支護(hù)強度高，穩(wěn)定性好和受力合理的適用于深部軟巖地下硐巷(巷道、隧道等)等地下工程支護(hù)的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，主要由約束砼拱架、讓壓節(jié)點、縱向梁、錨桿或錨索組成，約束砼拱架為與巷道形狀一致的封閉式結(jié)構(gòu)，間隔布置，相鄰約束砼拱架之間用縱向梁連接，縱向梁上設(shè)置有錨桿或錨索孔，錨桿或錨索穿過縱向梁再錨入到巖層中，并施加預(yù)應(yīng)力，對圍巖形成擠壓作用；錨桿或錨索通過縱向梁與約束砼拱架共同作用，形成一個立體支護(hù)體系。并且，約束砼拱架與圍巖之間設(shè)置有調(diào)平釋能層，以使拱架與圍巖緊密接觸并使拱架承受均勻壓力。所述約束砼拱架由多段約束砼通過套筒或讓壓節(jié)點連接組合而成，形狀為直墻拱形、圓形或馬蹄形。所述約束砼為鋼管約束材料中填充核心砼形成的構(gòu)件，其中，核心砼為鋼纖維混凝土材料，約束砼截面形狀根據(jù)實際應(yīng)用需要為矩形、圓形形狀。所述讓壓節(jié)點由讓壓材料和套筒構(gòu)成，其中，套筒套裝在約束砼拱架上，在套筒內(nèi)兩約束砼的接頭間隙充填有讓壓材料，讓壓材料為具有定量讓壓性能的讓壓環(huán)或高分子材料。所述縱向梁為礦用鋼梁槽鋼、工字鋼或具有規(guī)則形狀的約束砼。所述錨桿為高強錨桿或注漿錨桿，所述錨索為高強錨索或注漿錨索。所述調(diào)平釋能層由裝有粉碎煤矸石的編織袋充填而成。本實用新型具有以下優(yōu)點1.約束砼拱架具有高強的承載能力，并且護(hù)表面積大，塑性和韌性性能較好，抗變形能力強，對大變形、高圍壓的深部軟巖硐巷具有顯著支護(hù)效果。[0013]2.通過縱向梁的連接，使約束砼拱架和錨桿或錨索共同作用，形成空間的三維支護(hù)體系，在發(fā)揮約束砼拱架高強支撐能力的同時，通過拱架能更有效的將錨桿或錨索預(yù)應(yīng)力擴散到洞室圍巖中，可以為圍巖提供三向支護(hù)力，將圍巖變形控制在允許范圍內(nèi)，避免因過度變形而導(dǎo)致圍巖本身的承載力喪失，從而保證硐巷圍巖的穩(wěn)定性。3.支護(hù)體系支護(hù)強度高，整體支護(hù)性能調(diào)節(jié)空間大，約束砼與縱向梁、錨桿或錨索配合使用，可結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況調(diào)整拱架間距、縱向梁排距、約束砼尺寸及錨桿或錨索型號和間排距等參數(shù)以進(jìn)行力學(xué)性能的耦合，對圍巖進(jìn)行有效的支護(hù)。4.讓壓節(jié)點能起到有效的讓壓作用，在支護(hù)系統(tǒng)承載力達(dá)到一定限度后，允許圍巖產(chǎn)生一定的變形以釋放壓力，保證了支護(hù)體系的整體穩(wěn)定和安全。

圖1為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中約束砼拱架架間縱向梁連接示意圖；圖3為圖1中A-A截面圖。圖4為圖1中A結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖5為本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 一約束仝拱架；2—讓壓節(jié)點；3—套筒；4一縱向梁；5—調(diào)平釋能層；6—錨桿；7—約束輪;8—約束鋼管；9一5全；10—讓壓環(huán)；11一巷道地坪；12—圍巖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。參照圖f 2，本實用新型的具體實施方式
是，讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，主要由約束砼拱架1、讓壓節(jié)點2、縱向梁4、錨桿6組成，約束砼拱架I為與巷道形狀一致的封閉式直墻拱加反底拱形結(jié)構(gòu)，其間隔一定距離布置，相鄰約束砼拱架I之間用縱向梁4連接，縱向梁4上設(shè)置有錨桿孔，錨桿6穿過縱向梁4再錨入到圍巖12中，并施加預(yù)應(yīng)力，對圍巖12形成擠壓作用，錨桿6通過縱向梁4與約束砼拱架I形成一個立體支護(hù)體系。約束砼拱架I與圍巖12之間設(shè)置有調(diào)平釋能層5，以使拱架I與圍巖12緊密接觸并使拱架I承受均勻壓力。其中，約束砼7為約束鋼管8內(nèi)部填充鋼纖維砼9組成的構(gòu)件，截面形狀為方形(圖3);單個約束砼拱架I由4段約束砼7連接組合而成，上拱段與直墻段約束砼7通過讓壓節(jié)點2連接，反底拱段與直墻段約束砼7通過套筒3連接；讓壓節(jié)點2由讓壓環(huán)10和方形套筒3構(gòu)成，讓壓環(huán)10設(shè)置在套筒3內(nèi)兩約束砼7的接頭間隙位置(圖4);縱向梁4為礦用槽鋼，長度與相鄰拱架間距一致；錨桿6可根據(jù)實際情況和需要選用高強錨桿或注漿錨桿；調(diào)平釋能層5由裝有粉碎煤矸石的編織袋充填而成。在本實用新型中，拱架間距、縱向梁布置密度以及錨桿或錨索間排距等參數(shù)可根據(jù)實際情況調(diào)整，如圖5所示實施例二，針對呈現(xiàn)明顯非對稱變形特征的深部軟巖巷道，可將縱向梁4、錨桿6布置成非對稱形式，并使用注漿錨桿進(jìn)行圍巖注漿加固，在關(guān)鍵部位進(jìn)行加強支護(hù)。由技術(shù)常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實用新型包含。
權(quán)利要求1.讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于主要由約束砼拱架、讓壓節(jié)點、 縱向梁、錨桿或錨索組成，其中，約束砼拱架為與巷道形狀一致的封閉式結(jié)構(gòu)，間隔布置，相鄰約束砼拱架之間用縱向梁連接，縱向梁上設(shè)置有錨桿或錨索孔，錨桿或錨索穿過縱向梁再錨入到巖層中，錨桿或錨索通過縱向梁與約束砼拱形成一個立體支護(hù)體系；約束砼拱架與圍巖之間設(shè)置有調(diào)平釋能層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于所述約束砼拱架由多段約束砼通過套筒或讓壓節(jié)點連接組合而成，形狀為直墻拱形、圓形或馬蹄形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于所述約束砼為鋼管中填充核心砼形成的構(gòu)件，其中，核心砼為鋼纖維混凝土材料，約束砼截面形狀為矩形、圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于所述讓壓節(jié)點由讓壓材料和套筒構(gòu)成，其中，套筒套裝在約束砼拱架上，在套筒內(nèi)兩約束砼的接頭間隙充填有讓壓材料，讓壓材料為具有定量讓壓性能的讓壓環(huán)或高分子材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于所述縱向梁為礦用鋼梁槽鋼、工字鋼或具有規(guī)則形狀的約束砼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于所述錨桿為高強錨桿或注漿錨桿，所述錨索為高強錨索或注漿錨索。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其特征在于所述調(diào)平釋能層由裝有粉碎煤矸石的編織袋充填而成。
專利摘要本實用新型公開了一種讓壓型約束砼拱架高強立體支護(hù)體系，其主要由約束砼拱架、讓壓節(jié)點、縱向梁、錨桿或錨索組成。其中，約束砼拱架為與巷道形狀一致的封閉式結(jié)構(gòu)，由約束砼通過套筒和讓壓節(jié)點連接組合而成，其間隔一定距離布置，并通過縱向梁連接；錨桿或錨索穿過縱向梁錨入巖層中，并施加預(yù)應(yīng)力，對圍巖形成擠壓作用；拱架通過縱向梁與錨桿或錨索成為一個整體結(jié)構(gòu)，其共同作用形成空間立體支護(hù)體系。本實用新型適用于深部軟巖地下硐巷等地下工程支護(hù)，具有支護(hù)強度高、穩(wěn)定性好、受力合理等優(yōu)點并具有讓壓功能，能有效控制硐巷圍巖的穩(wěn)定性。
文檔編號E21D21/00GK202882943SQ20122053572
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者王 琦, 李術(shù)才, 李智, 王德超, 王洪濤, 李為騰, 張紅軍, 張露晨 申請人:山東大學(xué)