专利名称：筋固岩体结构的制作方法
技术领域：
本发明属于岩土工程中支护领域，涉及一种筋固岩体结构。
背景技术：
随着资源开采深度的增加，地应力增大、地质条件恶化，导致岩土工程中支护的难 度加大，如矿井深部巷道围岩支护，巷道开挖后，开挖扰动区内的围岩受到的压剪应力超过 其长期强度，如不及时有效地支护，围岩很快由表及里发生破裂失稳，难以承载岩壁的作用 力而有效地阻挡巷道壁岩石的位移和脱落。 现有技术岩土工程支护普遍采用锚栓支护，由于锚栓受力变形及螺母不同程度的 退丝现象，使锚栓的锚固力下降，严重影响锚栓的主动支护作用，而且锚栓支护适用范围有 限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用锚固装置与植入装置、表面结合装置等多种联接 装置相结合，将筋固结构和被筋固体联接在一起，产生预应力，有效提高岩土工程支护的可 靠性和安全性的筋固岩体结构。 本发明采用的技术方案一种筋固岩体结构，包括筋固结构、被筋固体，所述的筋 固结构和被筋固体通过联接装置联接在一起。 所述的筋固结构的主应力筋固件与联接装置相互联接的中心点为节点，两个节点
之间的纵向距离为节间，在节点处设置一个联接装置，在相邻的两个联接装置之间的主应
力筋固件上设置一个拉紧装置；联接装置设置在主应力筋固件的两端和中部节点处，或单
独设置在主应力筋固件的两端，主应力筋固件的跨度和被筋固体的跨度相互对应。 所述的联接装置包括锚固装置、植入装置、表面结合装置、龙骨架，选用其中任一
种或任几种的组合。 所述的主应力筋固件选用拉杆、撑杆、压杆、腹杆，为单肢、双肢、多肢；拉杆和撑杆 的一端铰接在锚固装置上，拉杆的另一端铰接在铰卡垫上，撑杆的另一端铰接在植入装置 上。 所述的筋固结构的拉紧装置的两个曲套穿过螺杆对应套装在主应力筋固件上，螺 杆上设置有垫板及螺母。 所述的锚固装置的卡腋垫内斜置螺接锚栓，锚栓上部包埋在被筋固体内，锚栓下 部螺接螺母，与卡腋垫一同设置在被筋固体外，卡腋垫联接主应力筋固件，卡腋垫内腔填充 混凝土。 所述的植入装置的螺杆一端打入被筋固体孔内，另一端设置在被筋固体外，其上 设置有上卡垫、下卡垫分别联接主应力筋固件，螺杆螺接螺母，上卡垫、下卡垫及被筋固体 孔内填充混凝土，植入装置与主应力筋固件的法向力对应。 所述的表面结合装置的螺杆上设置有上卡垫、下卡垫分别联接主应力筋固件，上卡垫螺接螺母，上卡垫、下卡垫内填充混凝土。 所述的龙骨架包括天龙骨架、地龙骨架、中间骨架、腋龙骨架，天龙骨架设置在被 筋固体上方，地龙骨架设置在被筋固体下方，中部设置有中间骨架，承台上设置有围档，承 台联接柱桩及主应力筋固件，柱桩打入被筋固体内，主应力筋固件通过多个锚固装置与被 筋固体联接，多个锚固装置用承台联成整体。 所述的筋固结构裸露在被筋固体外，或通过混凝土局部或全部包埋，成为被筋固 体、筋固结构、混凝土为一体的整体结构， 一次或分次浇注成型；所述的被筋固体为井巷、岩 质边坡和基坑支护、洞室围岩及建筑物、建筑构件。
本发明所具有的积极有益效果 1.采用锚固装置与植入装置、表面结合装置等多种联接装置相结合，发挥锚栓的 主动支护作用，可广泛适用于平顶或不平顶井巷、岩质边坡、箱形、矩形的拐角处，以及抗弯 曲构件，或抗剪能力构件等岩土工程支护； 2.通过联接装置可形成横向和竖向预应力，使主应力筋固件所产生的工作力有效 地转化为被筋固力，促成筋固结构与被筋固体共同均匀承受载荷，共同变形，将围岩应力分 散，保护围岩原始结构和密实程度； 3.联接装置将筋固结构和被筋固体联接在一起，产生预应力，既可自动适应岩体 的变形，又可限制岩体变形的进一步发展，改善边坡岩体应力状态； 4.联接装置结构简单，预应力分配合理，提高了岩土工程支护的可靠性和安全 性； 5.施工方便，造价低，便于山地城市建设、交通、水利、矿山和国防等建设及设施工 程中井巷、岩质边坡和基坑支护、洞室围岩加固及危岩治理等。
图1为本发明结构示意图的主视图；图2为本发明结构示意图的仰视图；图3为图2中A-A剖视图；图4为本发明的主应力筋固件选用拉杆结构示意5为本发明的主应力筋固件选用撑杆结构示意6为本发明的拉紧装置结构示意图；图7为本发明的锚固装置结构示意图；图8为本发明的植入装置结构示意图；图9为本发明的表面结合装置结构示意图；图10为本发明的龙骨架结构示意图；图11为本发明通过混凝土局部或全部包埋结构。
具体实施例方式
参阅图1、图2所示，一种筋固岩体结构，主要由筋固结构1、被筋固体2、联接装 置3等部分构成，其筋固结构1为裸体结构，裸露在被筋固体2夕卜，主要包括主应力筋固件 101、拉紧装置102等零部件；其主应力筋固件101可根据施工地况选用拉杆、撑杆、压杆、腹杆等现有技术杆件，该杆件可以是单肢、双肢、多肢；其被筋固体2为井巷、岩质边坡和基坑 支护、洞室围岩等岩土工程，以及建筑物、建筑构件等建设工程；所述的筋固结构1和被筋 固体2通过联接装置3联接在一起共同承力，其中主应力筋固件101用于对应被筋固体2 的主要工作力和破坏力，拉紧装置102用于克服附加力，使主应力筋固件101所产生的工作 力有效地转化为被筋固力。 所述的主应力筋固件101与联接装置3相互联接的中心点称为节点，两个节点之 间的纵向距离称为节间，节间纵向长度、节点个数根据被筋固体2的跨度、载荷、构造情况 确定，一般在节点处安装一个联接装置3，在相邻的两个联接装置3之间的主应力筋固件 101上安装一个拉紧装置102，由此联接成筋固结构1构架，具体在主应力筋固件101上安 装几个联接装置3和几个拉紧装置102，可根据施工场地被筋固体2的纵向长度而设置。
参阅图3所示，所述的联接装置3主要包括锚固装置301、植入装置302、表面结合 装置303等联接结构，可根据被筋固体2为平顶或不平顶井巷、抗弯曲构件，或抗剪能力构 件等岩土工程地况，选用其中任一种或任几种的组合。 同时参阅图4所示，当被筋固体2为平顶井巷，或抗弯曲构件，或在被筋固体2上 设置悬挂、悬挑结构时，所述的主应力筋固件101可选用拉杆1011或压杆，拉杆1011设置 在被筋固体2的受拉区，拉杆1011可以为一整体结构，也可以采用焊接或螺接在一起，拉杆 1011上安装有拉紧装置102，拉杆1011的圆弧部分为起始和终止锚固端，两端分别与联接 装置3 —同安装在节点上，联接装置3可以设置在主应力筋固件101的两端和中部节点处， 也可以单独设置在主应力筋固件101的两端，根据拉杆1011的纵向长度、主应力筋固件101 的跨度和被筋固体2的跨度相互对应设置，以增加被筋固体2的抗弯曲能力，提高筋固岩体 结构的整体强度、刚度及稳定性。 参阅图5所示，当被筋固体2为不平顶井巷时，所述的主应力筋固件101可选用拉 杆1011和撑杆1012并用，拉杆1011和撑杆1012的一端铰接在锚固装置301上，拉杆1011 的另一端铰接在铰卡垫1013上，撑杆1012的另一端铰接在植入装置302上；当需要增加被 筋固体2的抗剪能力时，主应力筋固件101可选用现有抗剪腹杆。 参阅图6所示，所述的拉紧装置102包括垫板1021、曲套1022、螺杆1023、-螺母 1024等零部件；将两个曲套1022穿过一根螺杆1023，对应套装在主应力筋固件101上，螺 杆1023上设置有垫板1021，通过螺母1024锁紧；通过调节螺母1024可使拉紧装置102的 拉力縮小两主应力筋固件101之间的距离，产生预应力，获得主应力筋固件101的张力，拉 紧装置102起到预应力和张力共同工作的作用。 参阅图7所示，所述的锚固装置301包括锚栓3011、卡腋垫3012、螺母3013等零 部件；其卡腋垫3012内斜置螺接锚栓3011，锚栓3011上部包埋在被筋固体2内，锚栓3011 下部螺接螺母3013，与卡腋垫3012 —同设置在被筋固体2外，卡腋垫3012联接主应力筋固 件101，旋紧螺母3013组装后产生预应力，并在卡腋垫3012内腔填充混凝土 4，预应力及混 凝土 4对主应力筋固件101施加张力，增强筋固结构1的主动支护作用；锚固装置301的锚 固力与主应力筋固件101的主应力相对应。 参阅图8所示，所述的植入装置302包括螺杆3021、上卡垫3022、下卡垫3023、螺 母3024等零部件；其螺杆3021 —端打入被筋固体2孔内，另一端设置在被筋固体2夕卜，其 上设置有上卡垫 、下卡垫3023，上卡垫3022、下卡垫3023分别联接主应力筋固件101，螺杆3021上螺接有两个螺母3024，旋紧螺母3024使上卡垫3022、下卡垫3023的撑开产生 竖向预拉力，并在上卡垫3022、下卡垫3023及被筋固体2孔内填充混凝土 4，通过上卡垫 3022、下卡垫3023的上下预拉力加大两主应力筋固件101之间的距离，对主应力筋固件101 施加撑紧张力，促使筋固结构1与被筋固体2共同承载岩体变形；植入装置302和主应力筋 固件IOI的法向力对应使用。 参阅图9所示，所述的表面结合装置303包括螺杆3031、上卡垫3032、下卡垫 3033、螺母3034等零部件；其螺杆3031不打入被筋固体2内，螺杆3031上设置有上卡垫 3032、下卡垫3033，上卡垫3032、下卡垫3033分别联接主应力筋固件101，上卡垫3032螺接 有螺母3034，旋紧螺母3034使上卡垫3032和下卡垫3033向下产生预撑力，带动主应力筋 固件101起撑紧作用，同时在上卡垫3032、下卡垫3033内填充的混凝土 4与主应力筋固件 101共同承力；由于表面结合装置303完全设置在被筋固体2夕卜，简化了的联接装置3的结 构与施工。 参阅图10所示，所述的联接装置3还包括龙骨架304结构，用于被筋固体2为如 岩质边坡的支护；所述的龙骨架304包括天龙骨架3041、地龙骨架3042、承台3043、柱桩 3044、围档3045、中间骨架3046等零部件；其天龙骨架3041设置在边坡岩体的上方，承台 3043设置在被筋固体2夕卜，联接柱桩3034及主应力筋固件101，柱桩3034打入被筋固体2 内，主应力筋固件101通过多个锚固装置301与被筋固体2联接，当需要时也可将多个锚固 装置301用承台3043联成整体；地龙骨架3042设置在边坡岩体的下方，承台3043上设置 有围档3045，其余结构同天龙骨架3041 ;并可根据边坡长度、跨度设置与天龙骨架3041相 同的中间骨架3046。 所述的龙骨架304还可包括腋龙骨架，图中未画出，可通过楔榫、燕尾、槽轨等结 构组装，主要用于被筋固体2为箱形、矩形的拐角处的支护。 参阅图11所示，所述的筋固结构1也可以不用联接装置3，通过混凝土4局部或全 部包埋，使其成为被筋固体2、筋固结构1、混凝土4为一体的整体结构；混凝土4可以一次 浇注，也可以分次浇注，当采用分次浇注时，使用专用模板，喷射混凝土档板，隔板等，留出 专用浇口浇注成型。 本发明的工作原理；通过联接装置3结构形成的横向和竖向预应力，使主应力筋 固件101所产生的工作力有效地转化为被筋固力，在混凝土凝固前，就可以促成筋固结构1 与被筋固体2共同均匀承受载荷，共同变形，将围岩应力分散，保护围岩原始结构和密实程度。
权利要求
一种筋固岩体结构，包括筋固结构、被筋固体，其特征在于所述的筋固结构(1)和被筋固体(2)通过联接装置(3)联接在一起。
2. 根据权利要求l所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的筋固结构(1)的主应力筋 固件(101)与联接装置(3)相互联接的中心点为节点，两个节点之间的纵向距离为节间，在 节点处设置一个联接装置(3)，在相邻的两个联接装置(3)之间的主应力筋固件(101)上设 置一个拉紧装置(102);联接装置(3)设置在主应力筋固件(101)的两端和中部节点处，或 单独设置在主应力筋固件(101)的两端，主应力筋固件(101)的跨度和被筋固体(2)的跨 度相互对应。
3. 根据权利要求l所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的联接装置(3)包括锚固装 置(301)、植入装置(302)、表面结合装置(303)、龙骨架(304)，选用其中任一种或任几种的组合。
4. 根据权利要求2所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的主应力筋固件(101)选用 拉杆、撑杆、压杆、腹杆，为单肢、双肢、多肢；拉杆(1011)和撑杆(1012)的一端铰接在锚固 装置(301)上，拉杆(1011)的另一端铰接在铰卡垫(1013)上，撑杆(1012)的另一端铰接 在植入装置(302)上。
5. 根据权利要求2所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的筋固结构(1)的拉紧装置 (102)的两个曲套(1022)穿过螺杆(1023)对应套装在主应力筋固件(101)上，螺杆(1023) 上设置有垫板(1021)及螺母(画)。
6. 根据权利要求3所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的锚固装置(301)的卡腋垫 (3012)内斜置螺接锚栓(3011)，锚栓(3011)上部包埋在被筋固体(2)内，锚栓(3011)下 部螺接螺母(3013)，与卡腋垫(3012) —同设置在被筋固体(2)夕卜，卡腋垫(3012)联接主应 力筋固件(101)，卡腋垫(3012)内腔填充混凝土 (4)。
7. 根据权利要求3所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的植入装置(302)的螺杆(3021) —端打入被筋固体(2)孔内，另一端设置在被筋固体(2)夕卜，其上设置有上卡垫(3022) 、下卡垫(3023)分别联接主应力筋固件(101)，螺杆(3021)螺接螺母(3024)，上卡 垫(3022)、下卡垫(3023)及被筋固体(2)孔内填充混凝土 (4)，植入装置(302)与主应力 筋固件(101)的法向力对应。
8. 根据权利要求3所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的表面结合装置(303)的螺 杆(3031)上设置有上卡垫(3032)、下卡垫(3033)分别联接主应力筋固件(101)，上卡垫 (3032)螺接螺母(3034)，上卡垫(3032)、下卡垫(3033)内填充混凝土 (4)。
9. 根据权利要求3所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的龙骨架(304)包括天龙骨 架(3041)、地龙骨架(3042)、中间骨架(3046)、腋龙骨架，天龙骨架(3041)设置在被筋固 体(2)上方，地龙骨架(3042)设置在被筋固体(2)下方，中部设置有中间骨架(3046)，承 台(3043)上设置有围档(3045)，承台(3043)联接柱桩(3034)及主应力筋固件(101)，柱 桩(3034)打入被筋固体(2)内，主应力筋固件(101)通过多个锚固装置(301)与被筋固体 (2)联接，多个锚固装置(301)用承台(3043)联成整体。
10. 根据权利要求l所述的筋固岩体结构，其特征在于所述的筋固结构(1)裸露在被 筋固体(2)夕卜，或通过混凝土 (4)局部或全部包埋，成为被筋固体(2)、筋固结构(1)、混凝 土 (4)为一体的整体结构，一次或分次浇注成型；所述的被筋固体(2)为井巷、岩质边坡和基坑支护、洞室围岩及建筑物、建筑构件c
全文摘要
本发明涉及一种筋固岩体结构。包括筋固结构、被筋固体，所述的筋固结构和被筋固体通过联接装置联接在一起；通过联接装置可形成横向和竖向预应力，使主应力筋固件所产生的工作力有效地转化为被筋固力，促成筋固结构与被筋固体共同均匀承受载荷，共同变形，将围岩应力分散，保护围岩原始结构和密实程度；既可自动适应岩体的变形，又可限制岩体变形的进一步发展，改善边坡岩体应力状态；联接装置结构简单，预应力分配合理，提高了岩土工程支护的可靠性和安全性；施工方便，造价低，可广泛用于山地城市建设、交通、水利、矿山和国防等建设及设施工程中井巷、岩质边坡和基坑支护、洞室围岩加固及危岩治理等。
文档编号E21D21/00GK101737069SQ200810180449
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者陈居礼 申请人:陈居礼