[发明专利]地下工程三维钢筋聚丙烯纤混凝土支架

说明书

技术领域

本发明是一种优良的让压支架结构，尤其是能适用于高地压大变形巷道、跨采动压巷道、冲击地压巷道以及大断面硐室。

背景技术

在实际工程中，由于受施工条件限制、巷道地压分布不均匀等复杂因素的影响，随着网壳混凝土喷层受拉区增大，容易造成局部混凝土开裂甚至脱落，严重影响了巷道衬砌支护整体的稳定性。而聚丙烯纤维对混凝土具有阻裂、增韧、增加抗拉、抗弯和抗剪、耐疲劳强度的作用,可以明显改善混凝土的延性和耐久性,且价格低廉。

发明内容

为了克服传统锚喷支护方法喷层抗力的不足，充分发挥聚丙烯纤维混凝土在阻裂、增韧、增加抗拉、抗弯和抗剪、耐疲劳性能上的优势，本发明提供了一种新的支架结构，该新型结构不仅设计合理、承载力高、整体性强，而且纤维混凝土喷层降低了混凝土回弹量，是一种优良的新型支护结构。

具体的技术解决方案如下：

聚丙烯纤维混凝土支架结构由钢筋网壳和聚丙烯纤维混凝土喷层两部分组成，网壳支架是由几块三维钢筋构件拼装固定在围岩表面，形成外部支撑骨架，与岩石加固圈共同承受地压。此种支架结构的柔性好，用钢量少，而承载能力比格构钢筋拱架加金属网更高。聚丙烯纤维混凝土是柔性喷层，具有良好的韧性，随钢筋支架一起变形而不破裂。本发明的特色是将通常的钢筋网、聚丙烯纤维混凝土等各部分合并为整体，吸取地面大跨度网壳结构的优点，制成一种特殊的壳体支架。该支架与柔性混凝土喷层共同组成衬砌结构，属于半刚性支护结构类型。

本发明的有益技术效果是：

1、聚丙烯网壳支架本身具有较大的支护阻力，同时又具有良好的可缩性，该结构具有“先柔后刚”的特性。

2、该技术施工安全、工艺简单，网壳锚喷支护结构与围岩相互作用的整体性好，巷道返修后变形小，能够满足安全生产的需要。

3、该结构突破传统支护结构形式，设计合理，使复合衬砌的力学性能得到很大改进，在不降低支护的承载能力的情况下，降低了钢材的用量，同时纤维混凝土喷层降低了混凝土回弹量，减少混凝土的损耗量，又提高了工作效率。

4、既具有刚性支护结构的优点，能承受强大的松动地压，又具有柔性支护结构的优点，能允许围岩出现一定的变形，又能及时限制围岩过大变形而出现松动。

附图说明

图1是网壳结构图。

图中1.弧板型网壳构件，2.平板型网壳构件，3.联接板，4.螺栓，5.木垫板。

图2是聚丙烯纤维混凝土网壳桥型架结构图。

图中1桥型架2主弧筋3次弧筋4连接筋。

图3是聚丙烯纤维混凝土网壳的一个实施例。

图中1网壳2聚丙烯纤维混凝土3底板4拱支架5侧支架6联接板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

在图3所示实施例中，网壳(1)结构，喷层使用聚丙烯纤维混凝土(2)，确定混凝土喷层配合比为：水泥：砂子：石子：水＝1：1.84：1.84：0.45，聚丙烯纤维的掺量为：0.9kg/m3。每棚网壳(1)按巷道断面分为4片，由2片拱网壳(4)和2片侧网壳(5)拼装而成。网壳宽度为700mm，每片由2根φ24mm主弧筋、6根φ16mm次弧筋、若干φ8mm桥架及若干φ8mm连接筋焊接而成，该网壳两端各焊接一块带螺栓孔的联接板(3)，拱、侧网壳拼装时在两个接头处夹一块50mm的可缩垫板(5)，再用螺栓(4)联结而成，钢筋与端部钢板连接的筋板厚度为10mm的钢板制作，形状为直角三角形，两条直角边分别为40mm和60mm，40mm的直角边连接钢板上，60mm的直角边焊于相应的钢筋上，螺栓(4)采用φ24。由于设计网壳支架不封底，为了防止侧腿踢出，每片侧网壳应打两根斜向限位锚杆，并将托盘固定在网壳中间的两根中骨筋上，设计锚杆直径φ22mm，长2.0m，锚杆布置按800mm×800mm梅花状布置。