一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌

摘要

本发明公开了一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，包括拱形隧道和底板，底板与拱形隧道之间固定连接，其特征在于：所述拱形隧道靠近所述底板的一侧设有纤维混凝土喷层，纤维混凝土喷层背离拱形隧道的一侧设有四角锥钢筋网壳；采用本发明方案，第一，四角锥钢筋网壳支护结构围岩压力随支护时间的推移而逐步增大，28d后趋于稳定，说明网壳结构具有较好的变形能力，能够与围岩共同工作，通过释放部分围岩压力，提高围岩自承载能力；第二，现场实测表明，弧筋及连接筋内力分布合理并具有小范围的安全储备，四角锥网壳适用于深埋软岩巷道的永久支护。

说明书

技术领域

本发明属于隧道支护领域，更具体地说，本发明涉及一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌。

背景技术

随着煤炭资源向深部开采的快速发展，软岩巷道的变形问题尤为突出，由于其地质复杂、地压大，预先的支护形式往往不能完全满足围岩变形，因此，需根据工程实际情况，适当加以改进支护结构的薄弱部分，探寻造成软岩巷道破坏的原因是全周边支护抗力不足还是局部弱支护，这才是解决此类问题的关键，我国软岩煤巷支护常用的型钢或U型钢结合锚杆、锚索支护，甚至采取注浆联合底(拱)脚锚杆和回填等综合措施，这些措施在应用中均取得了一定的效果，但它们在力学性能、施工工艺及适用性等方面仍存不足，如围岩控制效果不理想、可缩性差、费用高、劳动强度大等；软岩巷道局部弱支护在工程上常出现，而弱支护机理还需进一步完善，深入研究弱支护机理并寻找合理支护形式；对于软岩巷道支护设计，改进支护结构尤为重要；根据空间壳体力学原理，设计出四角锥组合钢筋网壳锚喷支护结构，应用于顾北煤矿试验巷道，基本消除了弱支护部位的产生，解决了同类条件下深埋煤巷软岩支护的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供消除弱支护的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，包括拱形隧道和底板，底板与拱形隧道之间固定连接，所述拱形隧道靠近所述底板的一侧设有纤维混凝土喷层，纤维混凝土喷层背离拱形隧道的一侧设有四角锥钢筋网壳。

本发明公开的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，所述纤维混凝土层内设有木垫板，木垫板与所述四角锥钢筋网壳固定连接。

本发明公开的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，所述四角锥钢筋网壳靠近所述纤维混凝土层的一层设有锚杆，锚杆的一端与四角钢筋网壳之间固定连接，锚杆另一端穿过所述纤维混凝土喷层插入拱形隧道内部。

本发明公开的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，所述四角锥钢筋网壳包括底部网架、侧部网架和顶部网架，其中，底部网架和侧部网架呈矩形状，顶部网架呈拱桥状，底部网架与底板和纤维混凝土层之间均为固定连接，侧部网架和顶部网架均与纤维混凝图层之间固定连接。

本发明公开的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，所述四角锥钢筋网壳总宽5100mm，每榀四角锥钢筋网壳由顶部网架1片、侧部网架4片和底部网架1片拼装组成；每片网架由外弧筋为Φ20、内弧筋为Φ18、连接筋为Φ16的钢筋焊接而成。

本发明公开的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，所述四角锥钢筋网壳拼装时，为保证支架的可缩性，在两联结板连接处放置有所述木垫板，木垫板与两拼接网架之间均为螺纹连接。

本发明公开的一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，所述木垫板的厚度为50mm。

采用本发明方案，第一，网壳锚喷支护结构围岩压力随支护时间的推移而逐步增大，28d后趋于稳定，说明网壳结构具有较好的变形能力，能够与围岩共同工作，通过释放部分围岩压力，提高围岩自承载能力；第二，现场实测表明，弧筋及连接筋内力分布合理并具有小范围的安全储备，四角锥网壳适用于深埋软岩巷道的永久支护；第三，监测表明，巷道表面变形量不大，收敛最大值为18mm。帮部和拱顶的收敛量接近，说明网壳锚喷支护结构与围岩协调工作，有效地控制了巷道变形，第10d巷道断面收敛率为最大值1.6mm/d，而后很快下降；28d后断面收敛率小于0.2mm/d，说明变形已趋向稳定。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的示意图；

图2为本发明的四角锥钢筋网壳的俯视图；

图3为本发明的四角锥钢筋网壳的主视图；

图4为本发明的四角锥钢筋网壳的安装示意图；

图中标记为：1、底板；2、锚杆；3、拱形隧道；4、四角锥钢筋网壳；5、纤维混凝土喷层；6、木垫板；7、底部网架；8、侧部网架；9、顶部网架；

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

图1为本发明的示意图；图2为本发明的四角锥钢筋网壳的俯视图；图3为本发明的四角锥钢筋网壳的主视图；图4为本发明的四角锥钢筋网壳的安装示意图；如图1、图2、图3和图4一种利用四角锥钢筋网壳的隧道反拱衬砌，包括拱形隧道3和底板1，底板1与拱形隧道3之间固定连接，所述拱形隧道3靠近所述底板1的一侧设有纤维混凝土喷层5，纤维混凝土喷层5背离拱形隧道3的一侧设有四角锥钢筋网壳4；纤维混凝土层5内设有木垫板6，木垫板6与所述四角锥钢筋网壳4固定连接；四角锥钢筋网壳4靠近所述纤维混凝土层5的一层设有锚杆2，锚杆2的一端与四角钢筋网壳4之间固定连接，锚杆2另一端穿过所述纤维混凝土喷层5插入拱形隧道3内部；四角锥钢筋网壳4包括底部网架7、侧部网架8和顶部网架9，其中，底部网架7和侧部网架8呈矩形状，顶部网架9呈拱桥状，底部网架7与底板1和纤维混凝土层5之间均为固定连接，侧部网架8和顶部网架9均与纤维混凝图层5之间固定连接；四角锥钢筋网壳4总宽5100mm，每榀四角锥钢筋网壳4由顶部网架1片、侧部网架4片和底部网架1片拼装组成；每片网架由外弧筋为Φ20、内弧筋为Φ18、连接筋为Φ16的钢筋焊接而成；四角锥钢筋网壳4拼装时，为保证支架的可缩性，在两联结板连接处放置有所述木垫板6，木垫板6与两拼接网架之间均为螺纹连接，木垫板6的厚度为50mm。

拱形巷道3刷大至设计断面后，紧接着先安设底板1，先用3～5根锚杆2将一片四角锥钢筋网壳4构件固定于拱形巷道纤维混凝土层5，然后再用螺栓与另一片四角锥钢筋网壳4对接，并在其中插入木垫板6，最后用锚杆2固定，直至将所有的四角锥钢筋网壳4组装、固定完毕，然后在每片网壳的下部、每侧拱肩接头部位的上及下方各安设一根锚杆2，施工完毕。

采用本发明方案，第一，四角锥钢筋网壳支护结构围岩压力随支护时间的推移而逐步增大，28d后趋于稳定，说明网壳结构具有较好的变形能力，能够与围岩共同工作，通过释放部分围岩压力，提高围岩自承载能力；第二，现场实测表明，弧筋及连接筋内力分布合理并具有小范围的安全储备，四角锥网壳适用于深埋软岩巷道的永久支护；第三，监测表明，巷道表面变形量不大，收敛最大值为18mm。帮部和拱顶的收敛量接近，说明网壳锚喷支护结构与围岩协调工作，有效地控制了巷道变形，第10d巷道断面收敛率为最大值1.6mm/d，而后很快下降；28d后断面收敛率小于0.2mm/d，说明变形已趋向稳定。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。