地下工程的悬吊梁结构及施工方法与流程

本发明涉及地下工程技术领域，尤其涉及一种地下工程的悬吊梁结构及施工方法。

背景技术：

现有地下硐室中的钢梁多采用钢立柱、钢筋混凝土立柱、牛腿、预埋梁窝等形式来支撑硐室中的起吊梁，这些结构虽然具有结构可靠、适应荷载变化范围宽的特点，但对于承受荷载较小的梁存在诸多不足。

如采用钢立柱结构支撑梁，首先需要增加硐室跨度及高度，同时需要形成门架式或行架结构体系来支撑吊车梁。梁柱支撑体系结构要相应增加硐室尺寸，进而增加了开挖工程量及钢结构材料量，无疑增加了硐室工程量及钢结构材料量，也增加了硐室围岩稳定性控制成本。如采用预留梁窝支撑起吊梁，首先施工期间要预留梁窝，同时也需要若干根长梁横跨整个硐室跨度；对于采用锚喷支护的硐室，预留梁窝质量较低。

针对地下工程硐室中的起吊梁结构，采用传统梁柱支撑体系存在以下缺点：

1、地下工程稳定性与硐室跨度、高度成负相关性，硐室跨度越大，其对硐室稳定性影响越大；传统梁柱支撑体系布置需增加硐室的尺寸。

2、对于采用锚喷支护的硐室，预留梁窝质量低，梁支撑可靠性也降低；对于采用混凝土支护的硐室，预留梁窝施工相对复杂、影响施工进度。

3、采用长梁柱体系的钢构件往往长度大，从地面下放构件组织实施较困难，有时受罐笼提升设施尺寸受限。

综上所述，传统梁柱支撑体系对较小荷载起吊梁应寻求可替代结构，以便合理节省工程量及材料量。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种地下工程的悬吊梁结构，以解决现有较小载荷起吊梁工程量和材料量大，成本高的问题。

本发明还旨在提出一种地下工程的悬吊梁结构的施工方法，以应用上述地下工程的悬吊梁结构。

根据本发明实施例的一种地下工程的悬吊梁结构，适于安装在硐室内，所述悬吊梁结构包括：设在所述硐室内壁上的硐室支护体及围岩；多个悬吊锚杆，多个所述悬吊锚杆分别锚固在所述硐室支护体及围岩上；悬吊梁，所述悬吊梁连接在多个所述悬吊锚杆上以悬吊在所述硐室内；充填体，所述充填体填充在所述硐室支护体及围岩和已与所述悬吊锚杆相连的所述悬吊梁之间；起吊梁，所述起吊梁连接在所述悬吊梁上。

根据本发明实施例的地下工程的悬吊梁结构，通过该结构能够有效合理减小硐室跨度和高度，充分利用地下工程空间特点，采用锚固件和悬吊梁替代传统梁柱支撑体系结构，大大减少硐室工程量和节省钢材量，避免了预留梁窝的复杂施工。整个悬吊梁结构的短跨体系，解决了长梁柱构件从地面下放组织实施困难的问题；位置可调性好，便于施工现场依据实际情况调整。

在一些实施例中，所述充填体为浇筑在所述硐室支护体及围岩和所述悬吊梁之间的胶凝材料。

在一些实施例中，所述硐室支护体为锚网喷支护体、浇筑混凝土支护体和浇筑钢筋混凝土支护体中的至少一种。

在一些实施例中，所述悬吊锚杆为杆体锚固件和钢绞线锚固件中至少一种。

在一些实施例中，所述起吊梁通过连接件连接在所述悬吊梁上，或者所述起吊梁焊接连接在所述悬吊梁上。

在一些实施例中，所述悬吊梁和所述起吊梁均水平设置，所述起吊梁垂直或斜交连接在所述悬吊梁的底部。

在一些实施例中，所述悬吊梁为多个且位于同一高度，所述起吊梁与多个所述悬吊梁相连。

根据本发明实施例的一种悬吊梁结构的施工方法，以建造如上述中任一项所述的地下工程的悬吊梁结构，该施工方法包括：

步骤s1：选择硐室内悬吊梁结构的锚固区域，选择悬吊锚杆、悬吊梁、起吊梁的规格和数量；

步骤s2：将多个所述悬吊锚杆锚固在所述硐室的围岩和支护体上；

步骤s3：将所述悬吊梁固定连接在多个所述悬吊锚杆上；

步骤s4：在所述硐室支护体及围岩和所述悬吊梁之间充填材料以形成充填体；

步骤s5：待所述充填体完全凝固后，将所述起吊梁安装连接在所述悬吊梁上。

在一些实施例中，在步骤s3中，待所述悬吊锚杆达到设计承载力后，连接所述悬吊梁。

根据本发明实施例的悬吊梁结构的施工方法，本发明具有以下优点：

1、地下工程稳定性与硐室跨度、高度成负相关性，硐室跨度越大，其对硐室稳定性影响越大；本发明能够有效合理减小硐室跨度和高度。

2、充分利用了地下工程空间特点，用悬吊锚杆和悬吊梁替代了传统梁柱支撑体系结构，节省了硐室工程量和钢材量，避免了预留梁窝的复杂施工。

3、采用悬吊梁结构的短跨体系，避免了长梁柱构件从地面下放组织实施的困难。

4、采用悬吊梁结构后安装，其位置可调性好，便于施工现场依据实际情况调整。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明中悬吊梁结构的施工方法的流程框图。

附图标记：

悬吊梁结构100、

硐室支护体及围岩10、多个悬吊锚杆20、悬吊梁30、充填体40、起吊梁50、连接件60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元梁或具有相同或类似功能的元梁。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元梁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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元梁内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1，描述本发明实施例的地下工程的悬吊梁结构。

如图1所示，根据本发明实施例的地下工程的悬吊梁结构100，适于安装在硐室内，悬吊梁结构100包括：硐室支护体及围岩10、多个悬吊锚杆20、悬吊梁30、充填体40、起吊梁50。

硐室支护体及围岩10设在硐室内壁上。多个悬吊锚杆20分别锚固在硐室支护体及围岩10上。悬吊梁30连接在多个悬吊锚杆20上以悬吊在硐室内，从而增加悬吊梁30和硐室支护体及围岩10之间的连接强度。充填体40填充在硐室支护体及围岩10和已与悬吊锚杆20相连的悬吊梁30之间。起吊梁50连接在悬吊梁30上。由于硐室支护体及围岩10的顶部呈拱形或其它不规则形状，因此硐室支护体及围岩10上各部分不平坦，悬吊梁30通过悬吊锚杆20连接在硐室支护体及围岩10上后，两者之间存在空隙，就导致悬吊梁30的连接不稳定，而充填体40可以用来填充悬吊梁30和硐室支护体及围岩10之间的空隙，充填体40能给悬吊锚杆20提供稳固约束，又能为悬吊梁30提供平整稳固接触面，硐室支护体及围岩10使得悬吊梁30和硐室支护体及围岩10的连接更稳定、结合更强，对锚固的要求也相对较低。

值得说明的是，硐室支护体及围岩10上各部分与悬吊梁30连接时的空隙的形状不同，由于充填体40多为流态材料填充到空隙中，因此材料在凝固后能够形成不同形状的充填体40，以适配不同形状的空隙，从而确保悬吊梁30和硐室支护体及围岩10的稳定连接，通过该方式，充填体40的适应性强，可以满足不同的使用需求。

本发明中，悬吊梁30通过多个悬吊锚杆20固定在硐室支护体及围岩10上，通过充填体40保证彼此间的稳定连接，整个悬吊梁结构100操作简单，使用方便。

根据本发明实施例的地下工程的悬吊梁结构100，通过该结构能够有效合理减小硐室跨度和高度，充分利用地下工程空间特点，采用锚固件和悬吊梁替代传统梁柱支撑体系结构，大大减少硐室工程量和节省钢材量，避免了预留梁窝的复杂施工。整个悬吊梁结构的短跨体系，解决了长梁柱构件从地面下放组织实施困难的问题；位置可调性好，便于施工现场依据实际情况调整。

在一些实施例中，充填体40为浇筑在硐室支护体及围岩10和悬吊梁30之间的胶凝材料。胶凝材料形成的充填体40为流态材料，使用时可将胶凝材料充填到硐室支护体及围岩10和悬吊梁30的空隙内，在凝固后就可得到相应的固态的充填体40，从而保证硐室支护体及围岩10和悬吊梁30的稳定连接。胶凝材料的胶结性强，可以进一步提高硐室支护体及围岩10和悬吊梁30的连接性。在具体示例中，胶凝材料可以是混凝土，浇筑后形成坚固的混凝土块体，也可以为细石混凝土材料形成，整体的强度更高。在其他示例中，胶凝材料还可以是石膏，同样在浇筑后形成坚固的石膏块体，以此保证硐室支护体及围岩10和悬吊梁30的可靠连接。当然，胶凝材料的还可以是其他材料，不限于此，这里就不再一一进行阐述。

在一些实施例中，硐室支护体为锚网喷支护体、浇筑混凝土支护体和浇筑钢筋混凝土支护体中的至少一种。这些结构都是地下工程施工技术领域常见结构，此处不再赘述。

在一些实施例中，悬吊锚杆20为杆体锚固件和钢绞线锚固件中至少一种。这些结构都是锚固技术领域常见结构，此处不再赘述。

在一些实施例中，起吊梁50通过连接件60连接在悬吊梁30上，例如连接件60为螺栓，这种连接方式的结构简单，价格低廉，连接稳定。而且还能实现起吊梁50和悬吊梁30之间的可拆卸，有利于起吊梁50的维修和更换。

或者，起吊梁50焊接连接在悬吊梁30上。采用该方式，起吊梁50固定在悬吊梁30上且不易拆卸，因此两者的连接性更强，连接更稳定。

在一些实施例中，悬吊梁30和起吊梁50均水平设置，从而保证了悬吊梁30的底部能够提供出水平的安装面，方便起吊梁50的安装和固定，起吊梁50呈水平设置，则有利于在起吊梁50上连接负载，为负载提供水平的工作面或安装面。起吊梁50垂直或斜交连接在悬吊梁30的底部，例如，起吊梁50与悬吊梁30的底部垂直相连，结构简单，连接可靠。又例如，起吊梁50与悬吊梁30的底部斜交相连，起吊梁50可以为多个，多个起吊梁50呈斜交连接在悬吊梁30的底部，这种连接结构，稳定性更强，使得两者的连接也更可靠。

在一些实施例中，悬吊梁30为多个且位于同一高度，因此多个悬吊梁30的底部构成一整个水平工作面或安装面，有利于安装起吊梁50。起吊梁50与多个悬吊梁30相连，通过增加悬吊梁30的数量使得起吊梁50的连接更稳定、连接强度更高，

在一些实施例中，悬吊梁30为型钢构件，或者为自制构件。也就是说，悬吊梁30可以是标准的型钢构件，制作简单，取用方便。悬吊梁30也可以是自制构件，从而能够适应各种使用要求，更加符合实际，也更实用。

如图1所示，下面描述本发明的一个具体实施例。

一种地下工程的悬吊梁结构100，适于安装在硐室内，悬吊梁结构100包括：硐室支护体及围岩10、多个悬吊锚杆20、悬吊梁30、充填体40、起吊梁50。

硐室支护体及围岩10设在硐室内壁上，多个悬吊锚杆20分别锚固在硐室支护体及围岩10上，悬吊梁30连接在多个悬吊锚杆20上，充填体40填充在硐室支护体及围岩10和已与悬吊锚杆20相连的悬吊梁30之间，起吊梁50连接在悬吊梁30上。其中，充填体40为混凝土材料，浇筑在悬吊梁30和硐室支护体及围岩10之间的空隙中，在混凝土凝固后形成固体并适配硐室支护体及围岩10的不规则顶部和悬吊梁30上，从而保证悬吊梁30和起吊梁50的底部水平。

此外，起吊梁50通过连接件60连接在悬吊梁30的底部，连接件60为螺栓，螺栓为多个并间隔开设在起吊梁50上，从而提高起吊梁50和悬吊梁30之间的连接强度。

综上所述，本发明弥补了传统梁柱支撑体系对较小荷载起吊梁的不足，有效合理地节省了硐室跨度和高度，具有施工方便、利于控制硐室围岩稳定、节省工程投资、可实现性好、技术可靠、经济合理的优点。

如图2所示，根据本发明实施例的一种悬吊梁结构的施工方法，以建造如上述中任一项的地下工程的悬吊梁结构100，该施工方法包括：

步骤s1：选择硐室内悬吊梁结构100的锚固区域，选择悬吊锚杆20、悬吊梁30、起吊梁50的规格和数量。

也就是说，应用悬吊梁结构100前，应详细了解硐室围岩稳定性及局部锚固点围岩性质；应将悬吊梁结构锚固点选择在围岩性质良好的区域，本发明对于采用锚喷支护和浇筑混凝土支护的硐室均可采用。

悬吊梁锚固点区域确定建立在对硐室围岩评估基础上，应将锚固区域选择在围岩性质良好、无局部软弱区域，以确保锚固区域围岩稳固。

依据工艺要求的起吊梁荷载及储备安全系数，计算确定悬吊梁30和锚固点荷载，再据此选择悬吊锚杆20和悬吊梁30的规格和数量。

步骤s2：将多个悬吊锚杆20锚固在硐室的硐室支护体及围岩10上。悬吊锚杆20施工应有可靠的施工平台，按照选定锚固区域、设计的锚固件参数施工，保证每个悬吊锚杆20锚固牢可靠。

步骤s3：将悬吊梁30固定连接在多个悬吊锚杆20上。该过程中，悬吊锚杆20达到设计承载力后，连接固定悬吊梁30；悬吊梁30测量精度应能满足起吊梁50安装要求。

步骤s4：在硐室支护体及围岩10和悬吊梁30之间充填材料以形成充填体40。悬吊梁30安装后，进行充填体40施工，须保证充填体40与硐室顶板粘结牢固可靠；充填体40可采用细石混凝土或其他材料，但需满足强度及耐久性要求。

步骤s5：待充填体40完全凝固后，将起吊梁50安装连接在悬吊梁30上。需要说明的是，安装精度须满足起吊设备安装要求。

综上所述，实施悬吊梁结构100的主要实施流程为：悬吊结构锚固点确定——梁荷载计算及锚固荷载计算——悬吊锚杆20、悬吊梁30、起吊梁50选型确定——悬吊锚杆20施工——悬吊梁30固定施工——浇筑充填体40——安装起吊梁50。

根据本发明实施例的悬吊梁结构的施工方法，本发明具有以下优点：

1、地下工程稳定性与硐室跨度、高度成负相关性，硐室跨度越大，其对硐室稳定性影响越大；本发明能够有效合理减小硐室跨度和高度。

2、充分利用了地下工程空间特点，用悬吊锚杆20和悬吊梁30替代了传统梁柱支撑体系结构，节省了硐室工程量和钢材量，避免了预留梁窝的复杂施工。

3、采用悬吊梁结构100的短跨体系，避免了长梁柱构件从地面下放组织实施的困难。

4、采用悬吊梁结构100后安装，其位置可调性好，便于施工现场依据实际情况调整。

根据本发明实施例的悬吊梁结构100的其他构成例如硐室支护体及围岩10和悬吊锚杆20等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。