CN108678791A - 一种新型复合式锁脚锚杆节点装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道工程、土质围岩技术领域，尤其涉及一种新型复合式锁脚锚杆节点装置。本发明包括拱架、锁脚锚管和锚杆，还包括节点连接装置，拱架与节点连接装置表面垂直可拆卸连接；锁脚锚管贯穿节点连接装置与锚杆套接，锁脚锚管与拱架垂直。本发明通过增加锁脚锚管直径，能有效提高锁脚锚管抗剪抗弯刚度，承担洞周拱架切线压力，限制初期支护洞周方向位移；通过放置深部围岩预应力锚杆，能有效在仰拱闭合前提供断面径向围岩深部约束力，限制初期支护径向方向位移；通过通过整合式节点设计，有效链接拱架‑锁脚锚管‑预应力锚杆，施工简便，受力状态明确，能发挥预期作用。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程中土质围岩，锁脚锚杆(管)拱架连接技术领域，尤其涉及一种新型复合式锁脚锚杆节点装置。
背景技术
锚杆在隧道工程中是重要的一环，起到稳固洞周围岩，减小松动变形，改善衬砌受力的重要作用。锚杆分为系统锚杆及锁脚锚杆(管)，系统锚杆是布设在洞周上稳固围岩，锁脚锚杆(管)是起到固定钢拱架的作用。
目前现有施工多采用锚管与拱架通过L形钢筋进行焊接。焊接工作量大，其隧道内用电有较大的安全隐患，且焊接质量不能有效保证的情况下，不能很好的限制拱架位移。目前多采用混凝土垫板作为拱架拱脚，效果不良。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种有效提高锁脚锚管抗剪抗弯刚度，承担洞周拱架切线压力，限制初期支护洞周方向位移的锁脚锚管、锚杆的；本发明的目的之二是提供一种能有效在仰拱闭合前提供断面径向围岩深部约束力，限制初期支护径向方向位移的锁脚锚管；本发明的目的之三是提供一种施工操作简便的锁脚锚管。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，至少包括拱架、锁脚锚管和锚杆，还包括节点连接装置；节点连接装置至少包括两相对且平行的表面，两组拱架分别与节点连接装置两相对且平行的表面垂直可拆卸连接，所述的锁脚锚管贯穿节点连接装置与锚杆套接，锁脚锚管与拱架垂直。
所述的锚杆套接在锁脚锚管内，所述的锁脚锚管的内径为42mm～200mm。
所述的锚杆和锁脚锚管在节点连接装置上设置有至少2组。
所述的节点连接装置包括上端板、下端板、外端板、内端板及第一支撑筋；所述的上端板和下端板通过第一支撑筋连接，外端板和内端板分别固定在与上端板相邻且垂直的一相对侧面上，上端板和下端板分别与两组拱架可拆卸连接，外端板和内端板上均开有同轴的圆形通孔，锁脚锚管贯穿外端板和内端板上同轴的圆形通孔。
所述的上端板、下端板、外端板及内端板均为矩形，上端板和下端板通过分别设置在矩形四个角的四根第一支撑筋固定连接，上端板、下端板、外端板及内端板连接构成矩形框架结构。
所述的外端板和内端板之间或任意两个第一支撑筋之间固定安装有第二支撑筋。
所述的第二支撑筋设置有2～10根。
所述的外端板上还固定有加强段承力环，外端板上开有与加强段承力环外径匹配的承力环固定孔，加强段承力环固定在承力环固定孔内。
所述的加强段承力环内的通孔是锁脚锚管贯穿外端板的圆形通孔。
所述的上端板和下端板的中心均开有一贯通的矩形槽，上端板和下端板的矩形槽外侧还分别设置有螺栓孔。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将锁脚锚管的直径范围扩展到42mm～200mm，通过增加锁脚锚管直径，能有效提高抗剪抗弯刚度，承担洞周拱架切线压力，限制初期支护洞周方向位移。
(2)本发明将锁脚锚管直接插入围岩，通过放置深部围岩锚杆，能有效在仰拱闭合前提供断面径向围岩深部约束力，限制初期支护径向方向位移。
(3)本发明通过通过整合式节点设计，有效链接拱架-锁脚锚管-锚杆，施工简便，受力状态明确，能发挥预期作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的左视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的正视图；
图4是本发明的使用状态图。
图中，1-上端板；2-下端板；3-外端板；4-内端板；5-第一支撑筋；6-锚杆；7-锁脚锚管；8-加强段承力环；9-螺栓孔；10-上台阶拱架；11-中台阶拱架；12-节点连接装置；13-第二支撑筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1、图2、图3和图4所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，至少包括拱架、锁脚锚管7和锚杆6，其特征在于：还包括节点连接装置12；节点连接装置12至少包括两相对且平行的表面，两组拱架分别与节点连接装置12两相对且平行的表面垂直可拆卸连接，所述的锁脚锚管7贯穿节点连接装置12与锚杆6套接，锁脚锚管7与拱架垂直。
在实际使用时，首先进行隧道开挖，施做初期支护，根据施工的实际需求，在工厂提前预制锁脚锚管并紧密固定连接在节点连接装置12上；在围岩上钻略大于无缝钢管直径孔后，将连接在的节点连接装置12上的锁脚锚管7插入围岩上钻好的孔内，再将拱架与节点连接装置12连接。然后，将锁脚锚管贯穿节点连接装置12与锚杆6套接，保持锁脚锚管7与拱架垂直，打设预应力锚杆并压力注浆，待预应力混凝土达到国家标准规定的可进行预应力张拉的预应力注浆锚杆混凝土强度后，进行预应力张拉。
锚杆6可采用端头压力注浆式预应力中空锚杆、预应力锚索、端承锚索及一般粘结锚杆。
在实际使用时，拱架包括上台阶拱架10和中台阶拱架11，上台阶拱架10和中台阶拱架11分别可拆卸连接在节点连接装置12的一平行相对侧面上，尤其拱架与节点连接装置12为螺栓连接，方便新型复合式预应力锁脚锚管与拱架连接系统的使用和维修、安装。
本发明的节点连接装置12既作为连接锁脚锚管、锚杆6、钢拱架的连接构件，也作为预应力张拉的一个台座。能有效提高抗剪抗弯刚度，承担洞周拱架切线压力，限制初期支护洞周方向位移；本发明将锁脚锚管7放置围岩深部，能有效在仰拱闭合前提供断面径向围岩深部约束力，限制初期支护径向方向位移；本发明通过通过整合式节点设计，有效链接拱架-锁脚锚管-锚杆，施工简便，受力状态明确，能发挥预期作用。
实施例二：
如图1、图2、图3和图2所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，在实施例一的基础上，所述的锚杆6套接在锁脚锚管7内，所述的锁脚锚管7的内径为42mm～200mm。
优选的是所述的锚杆6和锁脚锚管7在节点连接装置12上设置有至少2组。
在实际使用时，将锚杆6为端头，采用压力注浆式预应力中空锚杆，并将锚杆6套接在锁脚锚管7内的方法，将锚杆放置围岩深部，更加有效的在仰拱闭合前提供断面径向围岩深部约束力，限制初期支护径向方向位移；锁脚锚管一般采用42mm无缝钢管，这里扩大直径指从42mm～200mm各种无缝钢管，通过增加锁脚锚管直径，能有效提高抗剪抗弯刚度，承担洞周拱架切线压力，限制初期支护洞周方向位移。在实际工程实施中，可以根据需要，以节点连接装置12为连接节点，在节点连接装置12设置多组锚杆6和锁脚锚管7，节点连接装置12尺寸大小，可根据锚杆6和锁脚锚管7个数确定，以满足不同工程的需求。
实施例三：
如图图1和图4所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，在实施例一的基础上，所述的节点连接装置12包括上端板1、下端板2、外端板3、内端板4及第一支撑筋5；所述的上端板1和下端板2通过第一支撑筋5连接，外端板3和内端板4分别固定在与上端板1相邻且垂直的一相对侧面上，上端板1和下端板2分别与两组拱架可拆卸连接，外端板3和内端板4上均开有同轴的圆形通孔，锁脚锚管7贯穿外端板3和内端板4上同轴的圆形通孔。
优选的是所述的上端板1、下端板2、外端板3及内端板4均为矩形，上端板1和下端板2通过分别设置在矩形四个角的四根第一支撑筋5固定连接，上端板1、下端板2、外端板3及内端板4连接构成矩形框架结构。
在实际使用时，上端板1和下端板2均为矩形在矩形的四个角分别开有通孔；上端板1和下端板2通过分别设置在四个角的第一支撑筋5连接，每一第一支撑筋5的上下两端分别固定连接在上端板1和下端板2对应角所开的与第一支撑筋5相匹配的通孔内，且第一支撑筋5的上下两端端面分别与上端板1和下端板2的表面齐平；外端板3和内端板4的外表面与上端板1和下端板2的侧面平齐。
通过上端板1、下端板2和外端板3、内端板4的设置及第一支撑筋5的整合式的设计，有效链接拱架-锁脚锚管-预应力锚杆，施工简便，受力状态明确，能发挥预期作用。
实施例四：
如图1和图4所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，在实施例一的基础上，所述的外端板3和内端板4之间或任意两个第一支撑筋5之间固定安装有第二支撑筋13。
优选的是所述的第二支撑筋13设置有2～10根。
在实际使用时，第一支撑筋5和第二支撑筋13的设置使得节点连接装置12的强度得到了有效的加强。第二支撑筋13设置的具体根数，可根据实际受力情况设定，以确保工程施工的安全。
实施例五：
如图1、图3和图4所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，在实施例一的基础上，所述的外端板3上还固定有加强段承力环8，外端板3上开有与加强段承力环8外径匹配的承力环固定孔，加强段承力环8固定在承力环固定孔内。
优选的是所述的加强段承力环8内的通孔是锁脚锚管7贯穿外端板3的圆形通孔。
加强段承力环8的设计，增强了节点连接装置12在预应力张拉时的承受能力，根据实际需要，在外端板3上的任何位置均可设置加强段承力环8，并且加强段承力环8设置的个数，也可以根据工程的需要而增加。
实施例六：
如图2和图4所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，在实施例一的基础上，所述的上端板1和下端板2的中心均开有一贯通的矩形槽，上端板1和下端板2的矩形槽外侧还分别设置有螺栓孔9。
在实际使用时，上端板1和下端板2中心矩形槽的开设，给在现场实际安装螺栓提供工作空间，使得操作更加方便。螺栓孔9的设置，也可以根据工程的需求，开启不同孔径、不同间距，以满足工程I20a～I24各类工字钢的螺栓连接孔径和间距，螺栓孔9之间的间距不同，使得节点连接装置12与拱架之间的连接的稳固性更好，安装施工更便利。
实施例七：
如图1、图2、图3和图4所示的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，在实施例一的基础上，所述的节点连接装置12包括上端板1、下端板2、外端板3、内端板4、第一支撑筋5和加强段承力环8；所述的上端板1和下端板2均为矩形并在矩形的中心开有一贯通的矩形槽，矩形的四个角分别开有通孔；上端板1和下端板2通过分别设置在四个角的第一支撑筋5连接，每一第一支撑筋5的上下两端分别固定连接在上端板1和下端板2对应角所开的与第一支撑筋5相匹配的通孔内，且第一支撑筋5的上下两端端面分别与上端板1和下端板2的表面齐平；所述的外端板3和内端板4为均为矩形结构，在外端板3和内端板4上均开有孔径相同且相互对应的圆形通孔，外端板3和内端板4分别固定安装在与上端板1相邻的一相对侧面上，外端板3和内端板4的外表面与上端板1和下端板2的侧面平齐；所述的加强段承力环8固定设置在外端板3上，在外端板3上加强段承力环8的相对应位置开有与加强段承力环8内径相同的通孔；所述的上端板1和下端板2上还分别设置有螺栓孔9；所述的螺栓孔9在上端板1和下端板2上分别设置有四组；所述的拱架包括上台阶拱架10和中台阶拱架11，上台阶拱架10和中台阶拱架11分别通过设置在上端板1和下端板2的螺栓孔9连接在节点连接装置12的上端板1和下端板2的表面；所述的外端板3和内端板4之间或任意两个第一支撑筋5之间固定安装有第二支撑筋13；所述的第二支撑筋13设置有2～10根；所述的锁脚锚管7通过外端板3和内端板4上设置的中心圆形通孔贯穿节点连接装置12的外端板3和内端板4与锚杆6套接，锚杆6套接在锁脚锚管7内，锁脚锚管7与上台阶拱架10和中台阶拱架11垂直。
在实际使用时，首先进行隧道开挖，施做初期支护，根据施工的实际需求，在工厂提前预制锁脚锚管并紧密固定连接在节点连接装置12上，在制作时，在节点连接装置12内部的前后端板间、第一支撑筋5之间均紧密焊接有第二支撑筋13，以增强节点连接装置12的强度；在围岩上钻略大于无缝钢管直径孔后，将连接在的节点连接装置12上的锁脚锚管7，插入围岩上钻好的孔内，再将上台阶拱架10与节点连接装置12中的上端板1用螺栓固定连接，待下台阶开挖后，将中台阶拱架11与节点连接装置12中的下端板2用螺栓固定连接，然后，将锁脚锚管与锚杆6套接，保持锁脚锚管7与拱架垂直，打设预应力锚杆并压力注浆，待预应力混凝土达到国家标准规定的可进行预应力张拉的预应力注浆锚杆混凝土强度后，进行预应力张拉。
本发明通过增加锁脚锚管直径，能有效提高抗剪抗弯刚度，承担洞周拱架切线压力，限制初期支护洞周方向位移；通过放置深部围岩锚杆，能有效在仰拱闭合前提供断面径向围岩深部约束力，限制初期支护径向方向位移；通过通过整合式节点设计，有效链接拱架-锁脚锚管-锚杆，施工简便，受力状态明确，能发挥预期作用。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，至少包括拱架、锁脚锚管(7)和锚杆(6)，其特征在于：还包括节点连接装置(12)；节点连接装置(12)至少包括两相对且平行的表面，两组拱架分别与节点连接装置(12)两相对且平行的表面垂直可拆卸连接，所述的锁脚锚管(7)贯穿节点连接装置(12)与锚杆(6)套接，锁脚锚管(7)与拱架垂直。
2.如权利要求1所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的锚杆(6)套接在锁脚锚管(7)内，所述的锁脚锚管(7)的内径为42mm～200mm。
3.如权利要求1或2所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的锚杆(6)和锁脚锚管(7)在节点连接装置(12)上设置有至少2组。
4.如权利要求1所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的节点连接装置(12)包括上端板(1)、下端板(2)、外端板(3)、内端板(4)及第一支撑筋(5)；所述的上端板(1)和下端板(2)通过第一支撑筋(5)连接，外端板(3)和内端板(4)分别固定在与上端板(1)相邻且垂直的一相对侧面上，上端板(1)和下端板(2)分别与两组拱架可拆卸连接，外端板(3)和内端板(4)上均开有同轴的圆形通孔，锁脚锚管(7)贯穿外端板(3)和内端板(4)上同轴的圆形通孔。
5.如权利要求4所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的上端板(1)、下端板(2)、外端板(3)及内端板(4)均为矩形，上端板(1)和下端板(2)通过分别设置在矩形四个角的四根第一支撑筋(5)固定连接，上端板(1)、下端板(2)、外端板(3)及内端板(4)连接构成矩形框架结构。
6.如权利要求4或5所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的外端板(3)和内端板(4)之间或任意两个第一支撑筋(5)之间固定安装有第二支撑筋(13)。
7.如权利要求6所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的第二支撑筋(13)设置有2～10根。
8.如权利要求4或5所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的外端板(3)上还固定有加强段承力环(8)，外端板(3)上开有与加强段承力环(8)外径匹配的承力环固定孔，加强段承力环(8)固定在承力环固定孔内。
9.如权利要求8所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的加强段承力环(8)内的通孔是锁脚锚管(7)贯穿外端板(3)的圆形通孔。
10.如权利要求4所述的一种新型复合式锁脚锚杆节点装置，其特征在于：所述的上端板(1)和下端板(2)的中心均开有一贯通的矩形槽，上端板(1)和下端板(2)的矩形槽外侧还分别设置有螺栓孔(9)。
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- 2018-07-12 CN CN201810763770.XA patent/CN108678791B/zh active Active
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