一种预应力锚索连续钢梁结构的制作方法

1.本实用新型属于岩石工程加固技术领域，涉及一种适于加固软弱围岩地下洞室的预应力锚索连续钢梁结构，有利于提升软弱围岩地下洞室的整体稳定性，并实现快速施工的目的。


背景技术：

2.地下工程一般选择在地质条件良好的地层内修建。但有限的地质勘探以及复杂的地质条件，导致地下洞室局部位于软弱围岩内。除加密普通锚杆、加厚混凝土喷层等常规措施，通常考虑采用预应力锚索将浅层松动圈岩石锚固到深部稳定岩层。当软弱围岩强度低引起围岩大变形时，还会采用刚性混凝土墙置换软弱围岩，再通过预应力锚索将混凝土墙拉住。刚性混凝土墙与孤立的预应力锚索形成一个主动支护体系，有利于提高软弱围岩的整体稳定。但混凝土墙和预应力锚索组合结构用于加固软弱围岩，需重点考虑避免软弱围岩大变形引起混凝土墙体开裂，另外混凝土墙体施工工序较多，包括立模、钢筋绑扎、浇筑、等强和拆模等，且都需要占用洞室工作面，对工期的影响需谨慎评估。


技术实现要素：

3.本实用新型是为了克服现有技术中的混凝土墙和预应力锚索组合结构的上述不足之处，采用连续钢梁代替混凝土墙体，加强了锚索支护的整体性，提供了适于加固软弱围岩地下洞室，对于围岩大变形具有更强适应性的一种预应力锚索连续钢梁结构。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.本实用新型的一种预应力锚索钢梁结构，所述结构适用于加固软弱围岩地下洞室，包括锚索、钢锚头、钢梁，所述钢梁包括若干沿着围岩布置的型钢，钢梁侧面布置若干钢锚头，所述锚索一端插入围岩，锚索另一端通过钢锚头固定于所述钢梁。
6.作为优选，所述钢梁包括四根沿着围岩水平布置的工字形的型钢，在锚索上下分别布置两根并排布置的型钢。
7.作为优选，位于锚索上方的型钢和位于下方的型钢之间留有容纳锚索通过的间隙，在间隙内设置隔离垫块。
8.作为优选，在钢梁外侧设置连接钢板，所述连接钢板同时连接所有型钢的翼缘顶面。
9.作为优选，钢锚头包括顶部垫板、底面垫板、中部钢管以及肋板，中部钢管两端分别连接顶部垫板和底面垫板，顶部垫板和底面垫板之间的夹角角度对应锚索的倾斜角度，所述肋板呈放射性布置在中部钢管周围，肋板两端分别连接顶部垫板和底面垫板。
10.作为优选，所述底面垫板连接钢梁，底面垫板边界超过最上排和最下排型钢的腹板。
11.作为优选，钢梁下方设置若干临时钢牛腿，所述临时钢牛腿采用锚筋固定在围岩上。
12.作为优选，围岩表面铺设喷混凝土层，无收缩材料填充钢梁和喷混凝土层之间的间隙。
13.因此，本实用新型具有如下有益效果：(1)采用具有足够刚度和强度的型钢钢梁，连接同一高程预应力锚索，共同承担、协调围岩变形，从而平衡锚索受力，降低锚索力超设计吨位的风险；(2)预应力锚索连续钢梁结构，将锚索提供的点支护力串联为条带支护力，更有利于提高洞室整体稳定；(3)相比混凝土结构，采用连续钢梁连接锚索对于围岩大变形具有更强适应性，且钢材强度高于混凝土，因此所需钢梁高度小，可以减少空间占用；(4)钢构件加工主要在工厂完成，不影响洞内施工。钢梁安装便捷，有利于节省工期。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的一种适于加固软弱围岩地下洞室的预应力锚索连续钢梁结构示意图。
15.图2为本实用新型提供的一种适于加固软弱围岩地下洞室的预应力锚索连续钢梁结构的剖视图。
16.图中标注：1、锚索；2、钢锚头；201、顶部垫板；202、底面垫板；203、中部钢管；204、肋板；3、临时钢牛腿；4、钢梁；5、无收缩材料灌注；6、喷混凝土层；7、围岩；8、隔离垫块；9、连接钢板。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。
18.如图1、图2所示，本实用新型的一种预应力锚索钢梁结构，所述结构适用于加固软弱围岩地下洞室，其特征是，包括锚索1、钢锚头2、钢梁4，所述钢梁4包括若干沿着围岩布置的型钢，钢梁4侧面布置若干钢锚头2，所述锚索1 一端插入围岩，锚索1另一端通过钢锚头2固定于所述钢梁4。
19.所述钢梁4包括四根沿着围岩水平布置的工字形的型钢，在锚索1上下分别布置两根并排布置的型钢。位于锚索1上方的型钢和位于下方的型钢之间留有容纳锚索1通过的间隙，在间隙内设置隔离垫块8。在钢梁4外侧设置连接钢板9，所述连接钢板9同时连接所有型钢的翼缘顶面。
20.钢锚头2包括顶部垫板201、底面垫板202、中部钢管203以及肋板204，中部钢管203两端分别连接顶部垫板201和底面垫板202，顶部垫板201和底面垫板202之间的夹角角度对应锚索1的倾斜角度，所述肋板204呈放射性布置的中部钢管203周围，肋板204两端分别连接顶部垫板201和底面垫板202。所述底面垫板202连接钢梁4，底面垫板202边界超过最上排和最下排型钢的腹板。
21.钢梁4下方设置若干临时钢牛腿3，所述临时钢牛腿3采用锚筋固定在围岩上。围岩7表面铺设喷混凝土层6，无收缩材料5填充钢梁4和喷混凝土层6之间的间隙。
22.本实用新型具采用具有足够刚度和强度的型钢钢梁，连接同一高程预应力锚索，共同承担、协调围岩变形，从而平衡锚索受力，降低锚索力超设计吨位的风险；预应力锚索连续钢梁结构，将锚索提供的点支护力串联为条带支护力，更有利于提高洞室整体稳定；相比混凝土结构，采用连续钢梁连接锚索对于围岩大变形具有更强适应性，且钢材强度高于
混凝土，因此所需钢梁高度小，可以减少空间占用；钢构件加工主要在工厂完成，不影响洞内施工。钢梁安装便捷，有利于节省工期。


技术特征：
1.一种预应力锚索连续钢梁结构，所述结构适用于加固软弱围岩地下洞室，其特征是，包括锚索(1)、钢锚头(2)、钢梁(4)，所述钢梁(4)包括若干沿着围岩布置的型钢，钢梁(4)侧面布置若干钢锚头(2)，所述锚索(1)一端插入围岩，锚索(1)另一端通过钢锚头(2)固定于所述钢梁(4)。2.根据权利要求1所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，所述钢梁(4)包括四根沿着围岩水平布置的工字形的型钢，在锚索(1)上下分别布置两根并排布置的型钢。3.根据权利要求2所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，位于锚索(1)上方的型钢和位于下方的型钢之间留有容纳锚索(1)通过的间隙，在间隙内设置隔离垫块(8)。4.根据权利要求2所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，在钢梁(4)外侧设置连接钢板(9)，所述连接钢板(9)同时连接所有型钢的翼缘顶面。5.根据权利要求1所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，钢锚头(2)包括顶部垫板(201)、底面垫板(202)、中部钢管(203)以及肋板(204)，中部钢管(203)两端分别连接顶部垫板(201)和底面垫板(202)，顶部垫板(201)和底面垫板(202)之间的夹角角度对应锚索(1)的倾斜角度，所述肋板(204)呈放射性布置在中部钢管(203)周围，肋板(204)两端分别连接顶部垫板(201)和底面垫板(202)。6.根据权利要求5所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，所述底面垫板(202)连接钢梁(4)，底面垫板(202)边界超过最上排和最下排型钢的腹板。7.根据权利要求1所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，钢梁(4)下方设置若干临时钢牛腿(3)，所述临时钢牛腿(3)采用锚筋固定在围岩上。8.根据权利要求1所述的一种预应力锚索连续钢梁结构，其特征是，围岩(7)表面铺设喷混凝土层(6)，无收缩材料(5)填充钢梁(4)和喷混凝土层(6)之间的间隙。

技术总结
本实用新型公开了一种预应力锚索连续钢梁结构、设计及施工方法，适于加固软弱围岩地下洞室，采用连续钢梁代替混凝土墙体，加强了锚索支护的整体性，对于围岩大变形具有更强适应性，相比混凝土结构，采用连续钢梁连接锚索对于围岩大变形具有更强适应性，且钢材强度高于混凝土，因此所需钢梁高度小，可以减少空间占用。所述结构包括锚索、钢锚头、钢梁，所述钢梁包括若干沿着围岩布置的型钢，钢梁侧面布置若干钢锚头，所述锚索一端插入围岩，锚索另一端通过钢锚头固定于所述钢梁。端通过钢锚头固定于所述钢梁。端通过钢锚头固定于所述钢梁。


技术研发人员：姚新刚 刘加进 洪佳敏 王锦锋 田迎春 胡正凯
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2021/11/16