[實用新型]三維非對稱支護系統

有效

• 申請號: 201220029158.8
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN202500581U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 李為騰;李術才;王琦;李智;王德超;王洪濤;王漢鵬;江貝
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14;E21D11/04;E21D21/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術領域

本實用新型涉及一種深部工程支護系統，尤其涉及一種用于深部巷道的三維非對稱支護系統。

背景技術

隨著社會經濟的發展，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。地應力增加，漏水量加大，地溫升高的特征明顯，深部軟巖及節理破碎巖體支護難度日益增大。針對深井巷道變形大、支護難的特點，國內外對深部高應力軟巖大斷面巷道的支護方式進行了專門的研究，經歷了從普通的錨噴支護、噴射鋼纖維支護、柔性鋼支架支護到錨網噴與柔性鋼支架聯合支護等形式，但這些支護形式的效果都不是很理想。

深部巷道非對稱變形破壞問題凸顯，尤其是在最大主應力方向與水平面存在明顯夾角、傾斜巖層、地質構造影響區、沿空巷道、井底車場、馬頭門等復雜硐室和受地下水影響明顯的軟巖巷道等情況下，巷道圍巖變形呈現出明顯的非對稱特征。近年來，針對該問題的研究并不多見，深部巷道的非對稱變形破壞的相關研究還很不成熟，尚未見對非對稱地應力作用下的巷道圍巖變形破壞支護機理及支護對策方面的較為系統的研究。

總體來說，在深部高應力軟巖和破碎巖體條件下巷道及硐室群表現出的非對稱大變形，難支護問題，采用目前常用的支護方式進行支護，很難滿足深部高應力巷道及硐室群的支護需要，嚴重影響了深部巖體工程的生產和安全。

發明內容

本實用新型的目的在于針對現有技術不足而提供一種三維非對稱支護系統，該系統針對性強，支護能力強，結構簡單，裝置連接方便，護表面積大，穩定性好，受力合理協調。適用于各種巷道及硐室群的支護，尤其適用于深部非對稱變形巷道的支護。

本實用新型采取的技術方案為：

三維非對稱支護系統，包括多個鋼管混凝土單架，該單架一般情況下是閉合的，特殊情況也可設計成非閉合單架，多個鋼管混凝土單架通過縱向連接梁連接在一起圍成巷道形狀的支架，支架和巷道圍巖之間鋪設有金屬網，縱向連接梁上布有錨索孔，錨索穿過縱向連接梁的錨索孔和金屬網向外延伸，同時在巷道圍巖中按設計間排距安設有錨桿。

所述的鋼管混凝土單架由矩形截面空心鋼管內部填裝混凝土組成。矩形截面空心鋼管由多節鋼管通過支架節點連接起來，便于運輸、搬動，支護工藝簡單、實用。鋼管混凝土單架一般為環形、直墻拱形或馬蹄形。

所述的矩形截面空心鋼管管壁開有注漿孔和排氣孔。

所述的三維非對稱支護體系的支護構件布置方式根據具體工程地質條件設計為非對稱的。主要是指錨桿與錨索的布置及型號尺寸、鋼管混凝土單架的截面尺寸和強度剛度設計為非對稱的，局部加強，局部減弱。

所述的混凝土為膨脹混凝土。

所述的縱向連接梁為一種截面形式為“II”形的鋼梁，通過縱向節點與鋼管混凝土單架連接。

所述的錨桿為高強預緊力錨桿，通過預緊力使錨桿對圍巖產生擠壓兜護作用。

所述的錨索為高強預緊力錨索，穿過縱向連接梁的錨索孔錨固到圍巖中，通過預緊力使錨索對圍巖產生擠壓兜護作用。

本實用新型所述的三維非對稱支護系統，由于包括鋼管混凝土單架、縱向連接梁、錨桿、錨索和金屬網，為圍巖支護提供了一種高剛度和高強度的結構，同時可以根據具體地質條件將縱向連接梁、錨桿和錨索布置成非對稱的，在關鍵部位加強支護，具有針對性強，支護能力強，結構簡單，裝置連接方便，護表面積大，穩定性好和受力合理協調的優點。

由于設置了縱向連接梁，使支護體系形成了空間的三維支護結構，一方面可以為圍巖提供三維支護力，另一方面可以有效防止矩形鋼管混凝土支架的沿巷道軸向的傾覆。

所述鋼管混凝土單架的鋼管截面為矩形，與圓柱狀外形鋼管相比，矩形鋼管具有以下顯著優點：①能夠與巖面密切接觸，相對具有更大的護表面積，②便于各管件之間和管柱之間的組裝與連接，③便于與預應力錨索、托盤等構件配合使用，增強支架對上覆巖層的支護強度。

本實用新型三維非對稱支護系統適用于各種巷道及硐室群的支護，尤其適用于深部非對稱變形巷道的支護。

附圖說明

圖1為本實用新型三維非對稱支護系統的結構示意圖(正視圖)；

圖2為本實用新型三維非對稱支護系統的結構示意圖(側視圖)；

圖3為矩形截面鋼管混凝土單架橫截面示意圖。

圖例說明：1-鋼管混凝土單架；2-縱向連接梁；3-錨桿；4-錨索；5-金屬網；6-支架節點；7-縱梁節點；8-巷道；9-矩形截面空心鋼管；10-混凝土；11-注漿孔；12-排氣孔。

具體實施方式