[发明专利]地下工程约束混凝土支护预应力钢绞线施工方法与结构

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程领域，具体的说，是涉及一种地下工程约束混凝土支护预应力钢绞线施工方法与结构。

背景技术

目前随着经济技术的发展，地下工程的支护体系越来越完善，目前比较成熟的支护体系“围岩-填充体-支护结构”三者形成一个共同的力学承载体系，但是在填充体部分中有一种更加创新的体系是三维预应力钢绞线壁后填充支架支护体系，包括支架、锚杆、锚索和三维预应力钢绞线系统，支架形成支护体系的内承载结构层，锚杆和锚索形成外承载结构层，锚杆和锚索伸入到围岩中，支架和围岩之间填充由填充材料形成中间承载结构层，支架和锚杆锚索之间通过三维预应力钢绞线系统做环向、径向和轴向的三维连接，并施加预应力。这样可较充分发挥围岩、填充体和支架本身的承载能力，有效的控制围岩变形，提高巷道的稳定性。

但是对三维预应力钢绞线施加预应力没有形成合理有效的机制，也因为施工流程冗杂的现象，造成施工效率低下。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地下工程约束混凝土支护预应力钢绞线施工方法与结构。本发明所提供的施工方法简单易行，所需要的器械均为现有装置，通过设计全新的穿孔方式，实现了支护体系的高效架设。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地下工程约束混凝土支护预应力钢绞线施工方法，包括如下步骤：

步骤一：开挖隧道，锚喷施工后，架设钢管混凝土拱架，施做底拱，完成约束钢管混凝土拱架安装；

步骤二：钢绞线起始端固定一个锚固夹头，锚固夹头将钢绞线卡在拱架的穿索孔上，然后依次按照锚杆或锚索穿索孔-拱架穿索孔-锚杆或锚索穿索孔-拱架穿索孔的顺序进行穿孔，从而形成“W”型的连续网格；

步骤三：将穿出“W”型连续网格的钢绞线连接到张拉机具，启动张拉机具对钢绞线施加预应力，待预应力达到要求的量值后停止张拉；

步骤四：然后将钢绞线依次继续穿出下一个“W”型连续网格；并重复步骤二和步骤三，最后将全部的钢绞线施加上相应的预应力。

优选的，在“W”型连续网格的最后一个拱架穿索孔外给钢绞线设置活动锚固夹头，活动锚固夹头将钢绞线固定于拱架的穿索孔上。

优选的，活动锚固夹头套在钢绞线外，钢绞线在张拉机具的拉伸下能通过锚固夹头向外延伸。

优选的，活动锚固夹头和穿索孔之间设置有垫圈、垫圈和活动锚固夹头三者由内向外依次紧贴在一起，垫圈承受活动锚固夹头受到钢绞线的回拉力，并将其均匀地传给穿索孔。

优选的，步骤二中，所述钢绞线的起始端卡在钢管混凝土拱架的拱腿起始端的穿索孔。

优选的，步骤二中，被钢绞线穿过穿索孔的锚杆或锚索固定于中间层填充物和围岩上。

本发明还提供了一种地下工程约束混凝土支护结构，该结构包括中间层填充物与钢管混凝土拱架，所述钢管混凝土拱架具有拱腿，且钢管混凝土拱架上设有穿索孔，中间层填充物上设有锚杆或锚索，钢绞线的一端固定于拱腿的下端，钢绞线的另一端按照锚杆或锚索穿索孔-钢管混凝土拱架穿索孔-锚杆或锚索穿索孔-钢管混凝土拱架穿索孔的顺序进行穿孔最后固定于钢管混凝拱架上，钢绞线形成“W”型的支护网格结构。

上述结构中，优选的是，固定于拱腿上的端部与固定锚固夹头相连接，固定于钢管混凝土拱架上端的钢绞线的端部与活动锚固夹头相连接，所述活动锚固夹头与钢管混凝土拱架的穿索孔之间设有垫圈，且穿孔完成后的钢绞线被张拉机具施加预应力。

本发明还提供了另一种地下工程约束混凝土支护结构，该结构包括中间层填充物与钢管混凝土拱架，所述钢管混凝土拱架具有拱腿，且钢管混凝土拱架上设有穿索孔，中间层填充物上设有锚杆或锚索，钢绞线的一端固定于拱腿的下端，钢绞线的另一端按照锚杆或锚索穿索孔-钢管混凝土拱架穿索孔-锚杆或锚索穿索孔-钢管混凝土拱架穿索孔的顺序进行穿孔最后固定于锚杆或锚索上，钢绞线形成“W”型的支护网格结构。

上述结构中，优选的是，固定于拱腿上的钢绞线的端部与固定锚固夹头相连接，固定于钢管混凝土拱架上端的钢绞线的端部与活动锚固夹头相连接，所述活动锚固夹头与钢管混凝土拱架的穿索孔之间设有垫圈，且被穿孔完成后的钢绞线被张拉机具施加预应力。

本发明的有益效果是：

(1)一次可以同时从拱架两端的拱腿向中间对钢绞线施加预应力，使施工效率有所提高，甚至在稳定性、安全和设备允许的情况下，可以同时安装多品拱架与锚杆锚索的预应力钢绞线。