专利名称：让压型约束砼拱架高强立体支护体系的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地下工程支护领域，特别涉及一种深部地下硐巷支护体系。
背景技术：
随着社会经济的发展，地下岩体工程如煤矿巷道、公路铁路隧道及大型水电站的修建越来越多，所面临的深部巷道及硐室群大埋深、大断面的情况也逐渐增多，与之相对应的支护问题也越来越突出。针对深部软岩洞室变形大、支护难的特点，国内外对深部高应力软岩大断面洞室的支护方式进行了专门的研究，经历了从普通的锚喷支护、喷射钢纤维支护、柔性钢支架支护到锚网喷与柔性钢支架联合支护等形式，但这些支护形式的效果都不是很理想，大多支护阻力不足，支护强度不高。总体而言，在深部高应力软岩和破碎岩体条件下巷道及硐室群表现出的大变形、难支护问题，现有的支护技术很难完全满足深部高应力巷道及硐室群的支护需要，严重影响了深部岩体工程的生产和安全。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述支护方面的不足，提供一种支护强度高，稳定性好和受力合理的适用于深部软岩地下硐巷(巷道、隧道等)等地下工程支护的让压型约束砼拱架高强立体支护体系。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案让压型约束砼拱架高强立体支护体系，主要由约束砼拱架、让压节点、纵向梁、锚杆或锚索组成，约束砼拱架为与巷道形状一致的封闭式结构，间隔布置，相邻约束砼拱架之间用纵向梁连接，纵向梁上设置有锚杆或锚索孔，锚杆或锚索穿过纵向梁再锚入到岩层中，并施加预应力，对围岩形成挤压作用；锚杆或锚索通过纵向梁与约束砼拱架共同作用，形成一个立体支护体系。并且，约束砼拱架与围岩之间设置有调平释能层，以使拱架与围岩紧密接触并使拱架承受均匀压力。所述约束砼拱架由多段约束砼通过套筒或让压节点连接组合而成，形状为直墙拱形、圆形或马蹄形。所述约束砼为钢管约束材料中填充核心砼形成的构件，其中，核心砼为钢纤维混凝土材料，约束砼截面形状根据实际应用需要为矩形、圆形形状。所述让压节点由让压材料和套筒构成，其中，套筒套装在约束砼拱架上，在套筒内两约束砼的接头间隙充填有让压材料，让压材料为具有定量让压性能的让压环或高分子材料。所述纵向梁为矿用钢梁槽钢、工字钢或具有规则形状的约束砼。所述锚杆为高强锚杆或注浆锚杆，所述锚索为高强锚索或注浆锚索。所述调平释能层由装有粉碎煤矸石的编织袋充填而成。本实用新型具有以下优点1.约束砼拱架具有高强的承载能力，并且护表面积大，塑性和韧性性能较好，抗变形能力强，对大变形、高围压的深部软岩硐巷具有显著支护效果。[0013]2.通过纵向梁的连接，使约束砼拱架和锚杆或锚索共同作用，形成空间的三维支护体系，在发挥约束砼拱架高强支撑能力的同时，通过拱架能更有效的将锚杆或锚索预应力扩散到洞室围岩中，可以为围岩提供三向支护力，将围岩变形控制在允许范围内，避免因过度变形而导致围岩本身的承载力丧失，从而保证硐巷围岩的稳定性。3.支护体系支护强度高，整体支护性能调节空间大，约束砼与纵向梁、锚杆或锚索配合使用，可结合现场地质情况调整拱架间距、纵向梁排距、约束砼尺寸及锚杆或锚索型号和间排距等参数以进行力学性能的耦合，对围岩进行有效的支护。4.让压节点能起到有效的让压作用，在支护系统承载力达到一定限度后，允许围岩产生一定的变形以释放压力，保证了支护体系的整体稳定和安全。
图1为本实用新型实施例一的结构示意图；图2为本实用新型中约束砼拱架架间纵向梁连接示意图；图3为图1中A-A截面图。图4为图1中A结构放大示意图；图5为本实用新型实施例二的结构示意图。其中1 一约束仝拱架；2—让压节点；3—套筒；4一纵向梁；5—调平释能层；6—锚杆；7—约束轮;8—约束钢管；9一5全；10—让压环；11一巷道地坪；12—围岩。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。参照图f 2，本实用新型的具体实施方式
是，让压型约束砼拱架高强立体支护体系，主要由约束砼拱架1、让压节点2、纵向梁4、锚杆6组成，约束砼拱架I为与巷道形状一致的封闭式直墙拱加反底拱形结构，其间隔一定距离布置，相邻约束砼拱架I之间用纵向梁4连接，纵向梁4上设置有锚杆孔，锚杆6穿过纵向梁4再锚入到围岩12中，并施加预应力，对围岩12形成挤压作用，锚杆6通过纵向梁4与约束砼拱架I形成一个立体支护体系。约束砼拱架I与围岩12之间设置有调平释能层5，以使拱架I与围岩12紧密接触并使拱架I承受均匀压力。其中，约束砼7为约束钢管8内部填充钢纤维砼9组成的构件，截面形状为方形(图3);单个约束砼拱架I由4段约束砼7连接组合而成，上拱段与直墙段约束砼7通过让压节点2连接，反底拱段与直墙段约束砼7通过套筒3连接；让压节点2由让压环10和方形套筒3构成，让压环10设置在套筒3内两约束砼7的接头间隙位置(图4);纵向梁4为矿用槽钢，长度与相邻拱架间距一致；锚杆6可根据实际情况和需要选用高强锚杆或注浆锚杆；调平释能层5由装有粉碎煤矸石的编织袋充填而成。在本实用新型中，拱架间距、纵向梁布置密度以及锚杆或锚索间排距等参数可根据实际情况调整，如图5所示实施例二，针对呈现明显非对称变形特征的深部软岩巷道，可将纵向梁4、锚杆6布置成非对称形式，并使用注浆锚杆进行围岩注浆加固，在关键部位进行加强支护。由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
权利要求1.让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于主要由约束砼拱架、让压节点、 纵向梁、锚杆或锚索组成，其中，约束砼拱架为与巷道形状一致的封闭式结构，间隔布置，相邻约束砼拱架之间用纵向梁连接，纵向梁上设置有锚杆或锚索孔，锚杆或锚索穿过纵向梁再锚入到岩层中，锚杆或锚索通过纵向梁与约束砼拱形成一个立体支护体系；约束砼拱架与围岩之间设置有调平释能层。
2.根据权利要求1所述的让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于所述约束砼拱架由多段约束砼通过套筒或让压节点连接组合而成，形状为直墙拱形、圆形或马蹄形。
3.根据权利要求1或2所述的让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于所述约束砼为钢管中填充核心砼形成的构件，其中，核心砼为钢纤维混凝土材料，约束砼截面形状为矩形、圆形。
4.根据权利要求1或2所述的让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于所述让压节点由让压材料和套筒构成，其中，套筒套装在约束砼拱架上，在套筒内两约束砼的接头间隙充填有让压材料，让压材料为具有定量让压性能的让压环或高分子材料。
5.根据权利要求1所述的让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于所述纵向梁为矿用钢梁槽钢、工字钢或具有规则形状的约束砼。
6.根据权利要求1所述的让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于所述锚杆为高强锚杆或注浆锚杆，所述锚索为高强锚索或注浆锚索。
7.根据权利要求1所述的让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其特征在于所述调平释能层由装有粉碎煤矸石的编织袋充填而成。
专利摘要本实用新型公开了一种让压型约束砼拱架高强立体支护体系，其主要由约束砼拱架、让压节点、纵向梁、锚杆或锚索组成。其中，约束砼拱架为与巷道形状一致的封闭式结构，由约束砼通过套筒和让压节点连接组合而成，其间隔一定距离布置，并通过纵向梁连接；锚杆或锚索穿过纵向梁锚入岩层中，并施加预应力，对围岩形成挤压作用；拱架通过纵向梁与锚杆或锚索成为一个整体结构，其共同作用形成空间立体支护体系。本实用新型适用于深部软岩地下硐巷等地下工程支护，具有支护强度高、稳定性好、受力合理等优点并具有让压功能，能有效控制硐巷围岩的稳定性。
文档编号E21D21/00GK202882943SQ20122053572
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者王 琦, 李术才, 李智, 王德超, 王洪涛, 李为腾, 张红军, 张露晨 申请人:山东大学