[发明专利]装配式中空夹层钢管混凝土拱架及其施工方法

说明书

本发明公开一种装配式中空夹层钢管混凝土拱架及其施工方法，涉及钢管混凝土拱架连接技术领域，拱架包括中间弧形体和两个直拱腿，中间弧形体包括多个同轴并沿轴线方向依次设置的预制式弧形段，相邻的预制式弧形段之间通过第一锚固区外钢管和第一锚固区内钢管套接连接，且第一锚固区内钢管和第一锚固区外钢管之间形成有第一环形注浆通道，设置于中间弧形体两端的预制式弧形段均通过第二锚固区外钢管和第二锚固区内钢管与直拱腿套接连接，且第二锚固区外钢管和第二锚固区内钢管之间形成有第二环形注浆通道。该拱架能够简化钢管混凝土拱架的井下施工工艺，减小注浆工作量，保证钢管注浆饱满。

技术领域

本发明涉及钢管混凝土拱架连接技术领域，特别是涉及一种装配式中空夹层钢管混凝土拱架及其施工方法。

背景技术

随着我国浅部资源的减少，煤矿开采的深度逐渐增加，传统的砌碹支护、型钢支护以及锚网喷支护等已不能满足深层高地应力复杂岩体的支护要求，钢管混凝土拱架充分发挥了钢材与混凝土两种材料的优势，具有高强高刚等特性，在深部岩体巷道支护中得到广泛应用，并取得了良好的支护效果。

钢管混凝土拱架虽然在深部软岩巷道围岩稳定控制中具有显著优势，但其施工复杂，需要在井下拼装后进行整体注浆作业，井下注浆作业量较大，同时难以保证钢管内注浆饱满，易出现空鼓，使拱架受力后在空鼓位置出现局部应力集中，过早的产生破坏。因此，如何简化钢管混凝土拱架的井下施工工艺，减小注浆工作量，保证钢管注浆饱满成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种装配式中空夹层钢管混凝土拱架及施工方法，以简化钢管混凝土拱架的井下施工工艺，减少注浆工作量，保证钢管注浆饱满。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种装配式中空夹层钢管混凝土拱架，包括：中间弧形体，所述中间弧形体包括多个同轴并沿轴线方向依次设置的预制式弧形段，各所述预制式弧形段均包括第一内钢管和第一外钢管，所述第一内钢管和所述第一外钢管之间形成有第一环形夹层，所述第一环形夹层填充有第一夹层混凝土，任意相邻的两个所述预制式弧形段二者相对的两端二者之一的所述第一外钢管延伸形成第一锚固区外钢管、另一者的所述第一内钢管延伸形成第一锚固区内钢管，所述第一锚固区内钢管套设于所述第一锚固区外钢管内部，且所述第一锚固区内钢管和所述第一锚固区外钢管之间形成有第一环形注浆通道，所述第一锚固区外钢管的侧壁上设置有与其内部相连通的第一注浆口和第一出浆口；两个预制式直拱腿，所述预制式直拱腿包括同轴并内外嵌套设置的第二内钢管和第二外钢管，所述第二内钢管和所述第二外钢管之间形成有第二环形夹层，所述第二环形夹层填充有第二夹层混凝土，所述预制式直拱腿与所述中间弧形体二者同轴设置，且所述中间弧形体设置于两个所述预制式直拱腿之间，两个所述预制式直拱腿分别与设置于所述中间弧形体两端的两个所述预制式弧形段相对，且所述预制式直拱腿与其所对应的所述预制式弧形段二者相对的两端中，所述预制式直拱腿的所述第二内钢管延伸形成第二锚固区内钢管，所述预制式弧形段的所述第一外钢管沿截面形心垂直延伸形成第二锚固区外钢管，或者所述预制式直拱腿的所述第二外钢管延伸形成所述第二锚固区外钢管，所述预制式弧形段的所述第一内钢管沿截面形心垂直延伸形成所述第二锚固区内钢管，所述第二锚固区内钢管套设于所述第二锚固区外钢管内，且所述第二锚固区外钢管和所述第二锚固区内钢管之间形成有第二环形注浆通道，所述第二锚固区外钢管的侧壁上设置有与其内部相连通的第二注浆口和第二出浆口。

优选地，装配式中空夹层钢管混凝土拱架还包括两个直定位套管和多个弧形定位套管，任意相邻两个所述预制式弧形段之间均设置一所述弧形定位套管，所述弧形定位套管设置于所述第一锚固区外钢管内，且该所述第一锚固区外钢管对应的所述第一内钢管和所述第一锚固区内钢管分别自该所述弧形定位套管的两端嵌套于该所述弧形定位套管的内部；两个所述直定位套管与两个所述第二锚固区外钢管一一对应，一个所述直定位套管同轴嵌套于一个所述第二锚固区外钢管内部、且该所述第二锚固区外钢管对应的所述第二内钢管和所述第二锚固区内钢管分别自该所述直定位套管的两端嵌套于该所述直定位套管的内部。