CN207177898U - 一种马头门支护结构及抗震马头门结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及交通、水利及矿山等工程技术领域，提供了一种马头门支护结构，其设置于马头门的壁面，包括依次设置于马头门壁面的初期支护层、泡沫混凝土层、防水层和二次衬砌层，以及设置于马头门顶部岩土内靠近初期支护层的多根超前小导管和于马头门顶部岩土内沿马头门顶壁的径向设置的多根锚杆。该马头门支护结构设置于马头门时使得马头门结构的支护性能更好，抗震性能更好。本实用新型还提供了一种抗震马头门结构，其设置有上述的马头门支护结构，该抗震马头门结构抗震性好。

Description

一种马头门支护结构及抗震马头门结构

技术领域

本实用新型涉及交通、水利及矿山等工程技术领域，具体而言，涉及一种马头门支护结构及抗震马头门结构。

背景技术

随着我国高速公路的飞速发展，越来越多的高等级公路通风竖井建设在崇山峻岭，必将涉及各种复杂的建设条件，特在是在7度以上的高地震烈度区修建通风竖井结构，而马头门结构是通风竖井的关键部位，马头门是竖井井筒与井底风道联接部位，在地震的作用下提高马头门结构的抗震性能至关重要，马头门结构的抗震措施是保障竖井工程安全的关键。

目前，国内外学者对通风竖井马头门结构的抗震性研究较少，研究成果主要是集中地震作用下马头门结构的受力特征等方面，而对于地震作用下马头门结构抗震设计的研究成果较少。地震被按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，最先到达震中，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

实用新型内容

本实用新型提供了一种马头门支护结构，旨在改善现有的马头门结构抗震性一般的问题。

本实用新型还提供了一种抗震马头门结构，其抗震性能好。

本实用新型是这样实现的：

一种马头门支护结构，马头门支护结构设置于马头门的壁面，包括依次设置于马头门壁面的初期支护层、泡沫混凝土层、防水层和二次衬砌层，以及设置于马头门顶部岩土内靠近初期支护层的多根超前小导管和于马头门顶部岩土内沿马头门顶壁的径向设置的多根锚杆。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，超前小导管长度为2.5-3.5m。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，初期支护层为钢筋混凝土层。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，初期支护层在马头门拱顶和拱腰处的厚度小于两侧边墙的厚度。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，防水层由多块紧密拼接的防水板组成。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，锚杆包括杆体、垫板、锁紧件和锚头，锚头设置于杆体的一端，垫板和锁紧件均设置于杆体远离锚头的一端，且锁紧件设置于垫板远离锚头的一侧。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，杆体包括套筒和注浆杆，套筒套设于注浆杆的外壁，注浆杆远离垫板的一端为弧形且开设有出浆孔；锚头包括套环、多个支撑翼以及与多个支撑翼对应的多个连接杆，套环套设于注浆杆远离垫板的一端，套环的外壁与多个支撑翼活动连接，每个支撑翼远离套环的一端通过一个连接杆与套筒远离垫板的一端活动连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，套筒的内壁设置有内螺纹，注浆杆的外壁设置有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互配合。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，注浆杆远离锚头的一端为锁紧端，锁紧端沿注浆杆的长度方向开设有开口，锁紧件为凸台，凸台可拆卸设置于锁紧端内。

一种抗震马头门结构，设置有上述的马头门支护结构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的马头门支护结构，由于包括初期支护层、泡沫混凝土层、防水层和二次衬砌层、超前小导管和多根锚杆，上述结果的相互配合使得本马头门支护结构对马头门的支护效果好，使得马头门的抗震效果好，且该结构的施工工艺简单。本实用新型所提供的抗震马头门结构，由于设置有本实用新型所提供的马头门支护结构，使得其抗震性能强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的马头门支护结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的马头门支护结构设置于马头门岩壁的部门剖视图；

图3是图1的锚杆的结构示意图；

图4是图2中Ⅳ区域的放大图；

图5是本实用新型提供的抗震马头门结构的结构示意图。

图标：100-马头门支护结构；110-初期支护层；120-泡沫混凝土层；130-防水层；140-二次衬砌层；150-超前小导管；160-锚杆；161-杆体；162-注浆杆；163-套筒；164-出浆孔；165-垫板；166-凸台；167-锚头；168-套环；169-支撑翼；171-连接杆；172-锁紧端；173-开口；174-外螺纹；20-锚孔；30-井底风道；40-竖井井壁。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种马头门支护结构100，马头门支护结构100是设置于马头门的壁面用于对马头门起支护作用的结构。其包括初期支护层110、泡沫混凝土层120、防水层130、二次衬砌层140、多根超前小导管150和多根锚杆160。

具体地，初期支护层110、泡沫混凝土层120、防水层130和二次衬砌层140依次设置于马头门的壁面，多根超前小导管150设置于马头门顶部岩土内靠近初期支护层110，多根锚杆160于马头门顶部岩土内沿马头门顶壁的径向设置。

首先设置超前小导管150并向其中注浆，其对马头门处的松散岩层起到加固作用，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。然后进行初期支护，向开挖后的马头门壁面设置初期支护层110，加固壁面，保证后期施工安全。初期支护完成后，向设置有初期支护层110的马头门壁面向更深入的岩土内打设锚孔，并将锚杆160设置于锚孔内，锚杆160能够对岩土施加预应力，从而改变岩土的应力大小，能够进一步防止施工过程岩土坍塌。锚杆160设置完成后，向马头门的壁面设置泡沫混凝土层120，主要用于增强马头门的抗震性。再向设置好泡沫混凝土层120的壁面设置防水层130，设置防水层130主要是为了方式水渗入井底风道或内，影响风道正常工作；防水层130设置完成后，再向设置有防水层130的壁面设置二次衬砌层140，设置二次衬砌层140进一步对马头门进行加固。上述设计得到的马头门支护结构100使得被支护的马头门的抗震性能好，且施工工艺简单。

进一步地，超前小导管150长度为2.5-3.5m，本身超前小导管150插入岩土内施工难度就略大，若过长则不易完全插入，但若超前小导管150过短则难以完全对所要支护的区域起到超前支护，故当其长度为2.5-3.5m时最为合适。

进一步地，初期支护层110为钢筋混凝土层。在开完完成后，先构件设置初期支护层110所要用到的钢筋网，钢筋网安装完成后向其中喷施混凝土。钢筋混凝土结构为现目前最简单且支护性较好的结构，不论从施工工人熟练度，还是从施工成本上来讲都是较优的选择。

进一步地，初期支护层110在马头门拱顶和拱腰处的厚度小于两侧边墙的厚度。该设计能够最大程度避免受到地震横波的影响，可以在地震横波作用时最大限度的避免马头门结构的破坏。同样的，泡沫混凝土层130、二次衬砌层140在马头门拱顶和拱腰处的厚度小于两侧边墙的厚度，其所要达到的效果与上述效果相同。

理论上来说初期支护层110越厚其抗压能力越好，但是由于施工具有一定难度，故初期支护层110的厚度在马头门拱顶处的厚度优选为30mm-45mm。需要说到的是，混凝土中添加速凝剂能够加快混凝土凝固的速度，若喷射的混凝土浆料内不含速凝剂，则厚度在此范围内可略大，若含速凝剂则在此范围内厚度可略小。

进一步地，防水层130由多块紧密拼接的防水板组成。将施工前就制作完成的防水板在设置防水层130时直接拼接安装能够大大减少施工时间。当然，需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，防水层130还可以是采用防水浆料直接涂抹于泡沫混凝土层120的表面，只不过相较于本实施例所提供的方式施工时间略长。

如图3和图4所示，进一步地，锚杆160包括杆体161、垫板165、锁紧件(图未标)和锚头167，锚头167设置于杆体161的一端，垫板165和锁紧件均设置于杆体161远离锚头167的一端，且锁紧件设置于垫板165远离锚头167的一侧。

锚杆160伸入锚孔20以后，向杆体161内注浆，并用锁紧件将锚杆160锁紧于锚孔20内，以使锚杆160达到对马头门岩土的支护。

进一步地，杆体161包括套筒163和注浆杆162，套筒163套设于注浆杆162的外壁，注浆杆162远离垫板165的一端为弧形且开设有出浆孔164；锚头167包括套环168、多个支撑翼169以及与多个支撑翼169对应的多个连接杆171，套环168套设于注浆杆162远离垫板165的一端，套环168的外壁与多个支撑翼169活动连接，每个支撑翼169远离套环168的一端通过一个连接杆171与套筒163远离垫板165的一端活动连接。

将锚杆160伸入锚孔20后，推动套筒163时支撑翼169展开，则支撑翼169远离连接杆171的一侧与锚孔20壁抵接，此时支撑翼169对岩土施加径向力以实现对岩土的预支护，此时能够在一定程度上减小岩土坍塌的概率，减小了后续施工的危险系数；然后向注浆杆162内注浆，注浆完成后，通过锁紧件将锚杆160锁紧于马头门的壁面。

由于锚孔20的底壁不可能是一个平面，大多都是不规则的弧形，将注浆杆162远离垫板165的一端设置为弧形是为了使得注浆杆162远离垫板165的一端更好地抵接于锚孔20的底壁，使支护效果更好。

进一步地，套筒163的内壁设置有内螺纹(图未示)，注浆杆162的外壁设置有外螺纹174，内螺纹与外螺纹174相互配合。在需要使得支撑翼169与锚孔20壁抵接时，则旋拧套筒163使套筒163更深入。由于打设的锚孔20虽经过清理，但孔内难免仍存在一些泥土屑，若不采用螺纹旋拧而是直接将套筒163向孔内推，则操作难度相较于螺纹旋拧的方式大。

进一步地，注浆杆162远离锚头167的一端为锁紧端172，锁紧端172沿注浆杆162的长度方向开设有开口173，锁紧件为凸台166，凸台166可拆卸设置于锁紧端172内。

本设计在注浆杆162注浆完成后，直接将凸台166打设至锁紧端172内，不仅放置注浆杆162内的浆液流出，还能将锚杆160锁紧于马头门的壁面，且施工方便。

综上所述，本实用新型提供的马头门支护结构，由于包括初期支护层、泡沫混凝土层、防水层和二次衬砌层、超前小导管和多根锚杆，上述结果的相互配合使得本马头门支护结构对马头门的支护效果好，使得马头门的抗震效果好，且该结构的施工工艺简单；而初期支护层、泡沫混凝土层、二次衬砌层在马头门拱顶和拱腰处的厚度小于两侧边墙的厚度则是能够最大程度避免受到地震横波的影响，可以在地震横波作用时最大限度的避免马头门结构的破坏；防水层的结构设计则是为了缩短施工时间；锚杆的锚头设计能够实现对马头门壁的预支护，提升后续施工的安全性，设置开口及凸台作为锁紧件的设计则是施工简单，操作方便。

如图5所示，本实用新型还提供了一种抗震马头门结构，该抗震马头门结构位于井底风道30与竖井井壁40的连接部，其设置有本实用新型所提供的马头门支护结构100。由于设置有本实用新型所提供的马头门支护结构100，该抗震马头门结构的抗震性能好。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种马头门支护结构，所述马头门支护结构设置于马头门的壁面，其特征在于，包括依次设置于马头门壁面的初期支护层、泡沫混凝土层、防水层和二次衬砌层，以及设置于马头门顶部岩土内靠近所述初期支护层的多根超前小导管和于马头门顶部岩土内沿马头门顶壁的径向设置的多根锚杆。

2.根据权利要求1所述的马头门支护结构，其特征在于，所述超前小导管长度为2.5-3.5m。

3.根据权利要求1所述的马头门支护结构，其特征在于，所述初期支护层为钢筋混凝土层。

4.根据权利要求3所述的马头门支护结构，其特征在于，所述初期支护层在马头门拱顶和拱腰处的厚度小于两侧边墙的厚度。

5.根据权利要求1所述的马头门支护结构，其特征在于，所述防水层由多块紧密拼接的防水板组成。

6.根据权利要求1所述的马头门支护结构，其特征在于，所述锚杆包括杆体、垫板、锁紧件和锚头，所述锚头设置于所述杆体的一端，所述垫板和所述锁紧件均设置于所述杆体远离所述锚头的一端，且所述锁紧件设置于所述垫板远离所述锚头的一侧。

7.根据权利要求6所述的马头门支护结构，其特征在于，所述杆体包括套筒和注浆杆，所述套筒套设于所述注浆杆的外壁，所述注浆杆远离所述垫板的一端为弧形且开设有出浆孔；所述锚头包括套环、多个支撑翼以及与多个所述支撑翼对应的多个连接杆，所述套环套设于所述注浆杆远离所述垫板的一端，所述套环的外壁与多个所述支撑翼活动连接，每个所述支撑翼远离所述套环的一端通过一个所述连接杆与所述套筒远离所述垫板的一端活动连接。

8.根据权利要求7所述的马头门支护结构，其特征在于，所述套筒的内壁设置有内螺纹，所述注浆杆的外壁设置有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相互配合。

9.根据权利要求7所述的马头门支护结构，其特征在于，所述注浆杆远离所述锚头的一端为锁紧端，所述锁紧端沿所述注浆杆的长度方向开设有开口，所述锁紧件为凸台，所述凸台可拆卸设置于所述锁紧端内。

10.一种抗震马头门结构，其特征在于，设置有如权利要求1-9任一项所述的马头门支护结构。