[發明專利]一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置

有效

• 申請號: 201710129849.2
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106884651B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 王衍森;孟陳祥;楊維好;楊然
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，包括兩個端承構件、波紋管、承拉桿件、兩個錨頭。所述承拉桿件由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成，左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩個端承構件分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。井壁底板澆筑前，預埋本發明加載裝置。底板混凝土達到一定強度后，利用加載機構給底板混凝土施加橫向預壓應力。最后注漿封堵加載裝置的內部空間，使承拉構件、加載裝置等與底板混凝土融為一體。本發明應用于富水地層中注漿法、凍結法等施工的斜井井壁、隧道及硐室底板襯砌結構，可大幅提高底板混凝土結構在外部高水壓、高圍巖壓力下的抗彎拉性能。

技術領域

本發明涉及一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，適用于礦山建設、水利、交通、市政等領域里高水壓、強膨脹地層中斜井、隧道、巷道、硐室等的支護工程。

背景技術

大埋深、高水壓地層中，斜井井壁設計與施工面臨著防水要求，井壁底板必須能在高水壓下，確保上表面不發生受拉破壞。然而，混凝土耐壓不耐拉的特性決定了斜井井壁底板設計厚度往往很大且含鋼量很高，甚至必須設計成小曲率半徑仰拱，極大地增加了施工難度。即便如此，井壁底板混凝土仍屢屢因頂面開裂而誘發突涌水甚至淹井事故。

目前，含水地層中斜井井壁多設計成平直底板或底面為一定弧度的“上平下曲”混凝土板結構。受施工工藝限制，底板很難做成曲率半徑很小的仰拱結構，這造成了井壁底板結構往往難以滿足抵抗下部高水壓的需要，從而留下了底板中部鼓起，發生彎拉破壞的風險。因此，對于含水地層中的非圓形界面的斜井井壁，急需采取防止底板彎拉破壞的措施。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，為了克服現有技術存在的缺陷，基于預應力混凝土結構的理念，并針對現有的斜井井壁施工工藝，提出了一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，用于井壁混凝土底板預應力加載，在大幅提高井壁底板的抗拉性能的同時，切實有效地減小井壁底板厚度及其用鋼量，從而達到既保證工程安全，又降低工程造價的目的。

本發明一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，包括兩個端承構件、波紋管、承拉桿件、兩個錨頭。所述承拉桿件由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成；左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩端露出設定的長度，兩個端承構件分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。

進一步優化方案是：還包括一個加載盒，加載盒帶蓋，所述波紋管分為兩段，在加載盒兩側并與加載盒貫通，所述加載機構位于加載盒內。

所述加載盒上設有注漿孔，以便在預應力施加完畢，與注漿管(10)相連并開展注漿封堵，波紋管外端部設有排氣孔，在波紋管內注漿時用于排氣。

所述端承構件為槽鋼、工字鋼或鋼板。

所述加載機構，可以選擇以下幾種結構型式，用于預應力加載：

第一種加載機構是內螺紋套筒，其內螺紋分為左右兩部分，兩部分的螺紋紋路相逆；左承拉桿、右承拉桿的端部分別帶有與內螺紋套筒紋路相配的公螺紋，分別旋擰在內螺紋套筒內。通過旋擰內螺紋套筒，實施張拉，給兩側的承拉桿施加拉應力。

第二種加載機構，由U型聯接件、擋板和兩個螺母構成。U型聯接件的弓背與左承拉桿連接，擋板固定在右承拉桿的端部，擋板兩端帶有兩個孔，分別套入U型聯接件的兩腳中，U型聯接件的兩腳帶公螺紋，兩個螺母分別旋擰在U型聯接件的兩腳上。通過旋擰螺母，給承拉桿施加預應力。

第三種加載機構，由工作錨、工具錨和兩個千斤頂構成。所述左承拉桿為兩根，其端部對稱固定在工作錨兩側；左承拉桿另一端與錨頭采用以下兩種形式之一連接：

一種是兩根左承拉桿從錨頭上同一孔洞穿過并固定，另一種是兩根左承拉桿分別從錨頭上的兩個孔洞穿過并固定。