CN206681751U - 一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，包括设置在巷道围岩的破碎区表面的第一混凝土层，第一混凝土层外的钢筋网，伸入至巷道围岩且锚固端位于弹性区的长锚索及锚固端设置在塑性区的中空注浆锚杆，设置在钢筋网外层的U型钢支架，钢筋网与U型钢支架之间布置分区注浆系统，设置在U型钢支架表面的第二混凝土层，所述中空注浆锚杆尾部露在第二混凝土层外，所述长锚索与中空注浆锚杆交错设置并均匀设置在巷道内壁的围岩内。本支护系统充分协调深部岩体和浅部岩体的变形，实现深部岩体和浅部围岩统一的承载结构，极大地提高了破碎围岩巷道稳定性，减少地下巷道工程维修频率和费用，具有较高的社会和经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及巷道围岩控制技术领域，尤其涉及一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统。
背景技术
地下隧道工程开挖后，地下围岩应力重分布将使隧道出现不同程度的变形。如何解决地下隧道围岩与支护结构的稳定性，是地下隧道工程建设中的关键技术问题。常规的支护技术有主动支护技术和被动支护技术，即预紧力锚杆（锚索）支护和巷道支架支护：
锚杆支护促使围岩由荷载体转化为从承载体，锚杆在巷道周边围岩内部对围岩加固，形成围岩承载体，锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一的承载结构，有利于围岩的稳定。预应力锚索与普通锚杆相比锚索长度加长，能锚入深部较稳定的岩层中，同时施加较大的预紧力，承载效应更好。支架支护技术在巷道开掘后，巷道空间上方岩层的重量将由巷道支架与巷道周围岩体共同承担，巷道支架与围岩体组成一个共同的承载体系。支架受载的大小不仅取决于本身的力学特性（承载能力、刚度和结构特征），而且与围岩本身的力学性质和结构有密切关系。在承载初期，支架“被动地承担”围岩传递的应力；而当支架承载力与围岩表面应力协调后，支架也体现“支架-围岩”共同承载效应。
隧道埋深小、岩体较完整情况下，常规单一支护技术能够满足控制需要。当隧道处于高应力、破碎带或软弱围岩中时，隧道开挖后呈现出初期变形大、变形周期长等特征，围岩支护难度大，常规的支护理念和单一的支护技术难以适用。
实用新型内容
为解决破碎围岩巷道控制技术难题，本实用新型在充分分析常规的支护理念和单一支护技术基础上，提出了一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统。该支护系统通过岩体深部主动预应力加固与浅部被动可伸缩U型钢支架耦合支护效应，显著提高破碎区巷道抵抗变形能力。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：
一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，包括设置在巷道围岩的破碎区表面的第一混凝土层，设置在第一混凝土层外的钢筋网，与钢筋网连接伸入至巷道围岩且锚固端位于巷道围岩弹性区的高强长锚索，伸入巷道围岩且锚固端设置巷道围岩塑性区的中空注浆锚杆，设置在钢筋网外层的可伸缩U型钢支架，所述钢筋网与U型钢支架之间布置分区注浆系统，所述U型钢支架表面设置有第二混凝土层，所述中空注浆锚杆尾部露在第二混凝土层外，所述长锚索与中空注浆锚杆交错设置并均匀设置在巷道的顶板及左右两帮的围岩内。
进一步地，所述分区注浆系统在巷道的顶板、左帮、右帮设置三个注浆区，每个注浆区均由多个注浆嘴、多根分区注浆管及一个注浆管汇总盒构成。
进一步地，所述的分区注浆管直径φ10~20mm。
进一步地，所述第一混凝土层厚度为30-50mm，所述第二混凝土层厚度为100-150mm。
进一步地，所述高强长锚索采用高强让压托盘紧固。
进一步地，所述高强长锚索长度6-10m，直径φ21.6mm，抗拉强度1860MPa。
进一步地，所述高强让压托盘外形为方形或圆形，方形尺寸200~300mm×200~300mm，圆形直径φ200~300mm，所述的托盘预紧力为150~200kN。
进一步地，所述中空注浆锚杆直径20-50mm，中空注浆锚杆沿轴向均匀设置若干梅花形出浆小孔。
进一步地，所述钢筋网为焊接金属网，钢筋直径为φ5~ 8mm，钢筋网网格尺寸为100~200mm×100~200mm。
进一步地，所述U型钢支架采用U18以上型号，所述的U型钢支架根据巷道断面分为3~5节，所述的U型钢支架间采用φ10~20mm钢筋拉杆互相联接。
本实用新型支护系统首先采用高强长锚索配合大直径让压托盘实现围岩深部预应力加固，破碎区围岩释放残余变形能量后，利用高强可伸缩U型钢强化破碎围岩浅部支护；同时，利用分区注浆系统和中空注浆锚杆对破碎区围岩注浆加固，闭合岩体裂隙、强化围岩承载能力、协调深部围岩和浅部围岩变形，实现岩体深部主动预应力加固与浅部被动可伸缩U型钢支架耦合支护效应，显著提高破碎区巷道抵抗变形能力。
本实用新型的有益效果在于：充分协调深部岩体和浅部岩体的变形，实现深部岩体和浅部围岩统一的承载结构，极大地提高了破碎围岩巷道稳定性，减少地下巷道工程维修频率和费用，具有较高的社会和经济效益。
附图说明
图1为本实用新型巷道支护系统断面示意图。
图2为本实用新型巷道支护系统纵剖面示意图。
图3为本实用新型分区注浆系统断面示意图。
图4为本实用新型分区注浆系统断面展开示意图。
图5为本实用新型大直径让压托盘侧视图。
图中，1、巷道；2-1、破碎区；2-2、塑性区；2-3、弹性区；3、中空注浆锚杆；4-1、长锚索；4-2、让压托盘；5、钢筋网；6、U型钢支架；7、拉杆；8、巷道顶板；9、巷道帮部；11-1、注浆嘴；11-2、分区注浆管；11-3、注浆管汇总盒。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型的用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统作进一步阐述。
一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，包括设置在巷道1围岩的破碎区2-1表面的第一混凝土层，设置在第一混凝土层外的钢筋网5，与钢筋网5连接伸入至巷道围岩且锚固端位于巷道围岩弹性区2-3的高强长锚索4-1，伸入巷道围岩且锚固端设置巷道围岩塑性区2-2的中空注浆锚杆3，设置在钢筋网5外层的可伸缩U型钢支架6，所述钢筋网5与U型钢支架6之间布置分区注浆系统，所述U型钢支架6表面设置有第二混凝土层，所述中空注浆锚杆3尾部露在第二混凝土层外面，所述长锚索4-1与中空注浆锚杆3交错设置并均匀设置在巷道的顶板及左右两帮围岩。所述分区注浆系统在巷道的顶板8、左、右巷道帮部9设置三个注浆区，每个注浆区均由注浆嘴11-1、分区注浆管11-2及注浆管汇总盒11-3构成。所述的分区注浆管11-2直径φ10~20mm。所述第一混凝土层厚度为30-50mm，所述第二混凝土层厚度为100-150mm。所述高强长锚索4-1采用高强让压托盘4-2紧固。所述高强长锚索4-1长度6-10m，直径φ21.6mm，抗拉强度1860MPa。所述高强让压托盘4-2外形为方形或圆形，方形尺寸200~300mm×200~300mm，圆形直径φ200~300mm，所述的托盘预紧力为150~200kN。所述中空注浆锚杆3直径20-50mm，中空注浆锚杆3沿轴向均匀设置若干梅花形出浆小孔。所述钢筋网5为焊接金属网，钢筋直径为φ5~ 8mm，钢筋网网格尺寸为100~200mm×100~200mm。所述U型钢支架6采用U18以上型号，所述的U型钢支架6根据巷道断面分为3~5节，所述的U型钢支架6间采用φ10~20mm钢筋拉杆7互相联接。
下面是以某巷道为例的使用本实用新型支护系统的实施例：
1、根据图1、图2和图5，首先对开挖巷道实施深部预应力加固，具体措施如下：
（1）巷道1开挖后，围岩由浅到深依次为破碎区2-1、塑性区2-2和弹性区2-3，破碎区围岩由于巷道开挖卸载后丧失结构稳定性，此时应立即喷射30~50mm厚混凝土封闭裸露自由围岩，然后紧跟迎头挂直径φ6mm、网格尺寸为150 mm×150mm焊接钢筋网5。
（2）根据钻孔窥视或分层沉降仪初步确定锚索和锚索长度：沿巷道径向施工直径φ21.6mm、抗拉强度1860MPa、长度为8m的大孔径预应力高强长锚索4-1，锚固端位于弹性区2-3，锚索4-1配套高强让压托盘4-2，托盘4-2为方形，尺寸为250mm×250mm，对锚索4-1张拉，预紧力为150~200kN。滞后迎头20~50m施工中空注浆锚杆3，锚杆3规格φ32×3.25mm，沿轴向加工直径φ6mm、间距为150mm的梅花形注浆孔，锚杆3尾部外露150mm，并加工用于连接注浆管路丝扣。
2、根据图1、图3和图4，滞后迎头50m沿巷道轴向架设U型钢支架6，实现深部岩体和浅部围岩统一的承载结构，具体措施如下：
（1）沿巷道轴向架设高强可伸缩U25型钢支架6，支架6分为3节，支架6排拒500mm，支架6之间焊接φ15mm钢筋拉杆7互相联接成整体。
（2）分别于巷道顶板8和巷道帮部9布设分区注浆系统，分区注浆系统包括注浆嘴11-1、分区注浆管11-2及注浆管汇总盒11-3，分区注浆管11-2直径φ10mm，巷道顶板8和巷道帮部9分别安设1个注浆管汇总盒11-3。
（3）巷道表面喷射一层100mm厚混凝土，封闭钢筋网5和U型钢支架6，使U型钢与锚网支护体系形成统一承载结构。
3、根据图3和图4，采用分区注浆系统和中空注浆锚杆对围岩破碎区注浆加固，具体措施如下：
（1）分区注浆系统采用双液浆，所述的双液浆水灰比0.8:1～1.1，水玻璃：水泥浆体积比为1:1，采用P42.5强度等级新鲜普通硅酸盐水泥；水玻璃模数2.4～3.3，波美度Be30~40°，浆液粘度80s~90s，注浆体水泥掺量不小于7%，注浆压力0.4~1.0MPa。
（2）中空注浆锚杆采用单液浆，水泥强度等级P42.5，水灰比0.5～1.0，注浆压力2~3MPa。
Claims (10)
1.一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，包括设置在巷道围岩的破碎区表面的第一混凝土层，设置在第一混凝土层外的钢筋网，与钢筋网连接伸入至巷道围岩且锚固端位于巷道围岩弹性区的高强长锚索，伸入巷道围岩且锚固端设置巷道围岩塑性区的中空注浆锚杆，设置在钢筋网外层的可伸缩U型钢支架，所述钢筋网与U型钢支架之间布置分区注浆系统，所述U型钢支架表面设置有第二混凝土层，所述中空注浆锚杆尾部露在第二混凝土层外，所述长锚索与中空注浆锚杆交错设置并均匀设置在巷道的顶板及左、右两帮的围岩内。
2.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述分区注浆系统在巷道的顶板、左帮、右帮设置三个注浆区，每个注浆区均由多个注浆嘴、多根分区注浆管及一个注浆管汇总盒构成。
3.根据权利要求2所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述的分区注浆管直径φ10~20mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述第一混凝土层厚度为30-50mm，所述第二混凝土层厚度为100-150mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述高强长锚索采用高强让压托盘紧固。
6.根据权利要求1或5所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述高强长锚索长度6-10m，直径φ21.6mm，抗拉强度1860Mpa。
7.根据权利要求5所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述高强让压托盘外形为方形或圆形，方形尺寸200~300mm×200~300mm，圆形直径φ200~300mm，所述的托盘预紧力为150~200kN。
8.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述中空注浆锚杆直径φ20-50mm，中空注浆锚杆沿轴向均匀设置若干梅花形出浆小孔。
9.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述钢筋网为焊接金属网，钢筋直径φ5~ 8mm，钢筋网网格尺寸为100~200mm×100~200mm。
10.根据权利要求1所述的一种用于破碎围岩巷道锚注一体化支护系统，其特征在于，所述的高强可伸缩U型钢支架采用U18以上型号，所述的U型钢支架根据巷道断面分为3~5节，所述的U型钢支架采用φ10~20mm钢筋拉杆互相联接。
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| GR01 | Patent grant | ||
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