深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构及其施工方法

本发明涉及巷道工程施工领域，具体地，涉及一种深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构及其施工方法。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，新型巷道建设的要求也越来越高，修建巷道的地质条件也更加复杂，以往的人工或机械开挖，然后施作初期支护并进行仰拱回填或现浇巷道仰拱，最后再施作二次支护的施工方法并不适用于一些复杂地质条件下巷道的修建。

2、对于复杂地质条件下巷道的修建，由于巷道受力情况更为复杂，巷道易出现一系列变形破坏现象，所以对支护结构的要求也更高。在深部软岩条件下，巷道底鼓是最常见也是最难解决的问题，因为其一旦出现便不易稳定且难以控制，最终导致巷道开裂、倒塌、破坏。采用传统的锚杆、喷射混凝土等支护形式往往无法满足支护要求，而对于已有的控制手段如底板锚杆、底板注浆等也都有各自的局限和适用条件。

3、而深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构及其一系列施工方法在解决上述难题的同时，将工程建设与智能化、信息化相结合，在满足安全性的基础上倡导绿色、简便、快捷，符合工程建设的新要求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术及施工方法存在的问题，本发明有三个目的，第一目的是提供了一种预制装配式仰拱结构，该结构结合了注浆、钢架、锚杆等多种支护形式，一方面能够提供足够的支护强度，且相邻仰拱拼装单元中间预留有变形缝，可有效防止仰拱底鼓问题。

2、本发明的第二目的是提供了一种防底鼓预制装配式仰拱结构的深部软岩巷道，其仰拱结构采用工厂化、标准化预制，质量可靠且整体性强，解决巷道受力不均、容易变形开裂的问题。

3、本发明的第三目的是提供了一种深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构的施工方法，该方法针对不同巷道的埋深、大小、长短以及巷道周边地层的不同围岩级别，对仰拱进行计算，从而预制仰拱结构的尺寸，在满足安全性的前提下，最为经济实用的快速安装仰拱，达到加快施工效率，缩短工期的效果。

4、根据本发明提供的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，包括多组用于沿巷道延伸方向排列的仰拱拼装单元；

5、所述仰拱拼接单元包括弧形预制块和梁板；

6、所述弧形预制块包括外凸侧面和内凹侧面；所述外凸侧面，用于埋入巷道的坑道中；所述内凹侧面的两侧端用于支持固定所述梁板。

7、优选地，所述弧形预制块两侧布设仰拱钢架，所述仰拱钢架与边墙钢架进行横向连接，形成封闭圆环结构。

8、优选地，相邻的两个仰拱拼装单元通过螺栓进行纵向连接。

9、优选地，在弧形预制块安装完成且与边墙钢架连接牢固后，所述梁板通过螺栓与所述弧形预制块的连接。

10、优选地，所述梁板的上侧面设置有混凝土层。

11、优选地，所述弧形预制块在中线区域形成中间通道，并在中间通道两侧形成两侧通道；

12、所述两侧通道用于排水或电线铺设，所述中间通道用于避难和逃生。

13、优选地，相邻两仰拱拼装单元纵向连接时，预留变形缝；

14、在进行纵向连接时，所述梁板上设置的螺栓孔与弧形预制块留有的通道错开并具有预设定的距离。

15、优选地，所述边墙钢架与弧形预制块连接处打入两根锚杆，同时弧形预制块下方形成多个锚杆布置孔和锚索布置孔，以用于打入锚杆或锚索进行加固。

16、优选地，所述弧形预制块的下方顺次铺设有防水层及基底垫层。

17、本发明提供的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构施工方法，包括如下步骤：

18、步骤s1：开挖仰拱安装坑道，铺设仰拱基底垫层及防水层；与此同时，根据巷道的埋深、大小、长短以及巷道周边地层的围岩级别，确定弧形预制块的尺寸；

19、步骤s2：安装弧形预制块，并在纵向接缝面预留螺栓孔；

20、步骤s3：弧形预制块安装到位后，将两侧预留的边墙钢架与弧形预制块两侧的仰拱钢架进行连接固定，在横向上形成封闭圆环结构；

21、步骤s4：在弧形预制块上方通过螺栓连接一梁板，以保证后续填充不会影响弧形预制块原有形状，并增加其整体性；

22、步骤s5：通过螺栓和预留螺栓孔纵向连接两相邻仰拱拼装单元，保证纵向整体稳定性；

23、步骤s6：巷道整体装配式仰拱结构组装完成后，在其上铺设一层混凝土，保证巷道地面水平，便于运输通行，然后浇筑仰拱填充现浇层、沟槽及道床；

24、步骤s7：根据实际工程情况和地质情况，判断是否增加锚杆、锚索支护，若需要，则可通过弧形预制块底部预留的锚杆、锚索位置孔打入锚杆、锚索进行加固。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、1、适用性强，本发明根据巷道的埋深、大小、长短以及巷道周边地层的围岩等级的不同，对仰拱进行计算，从而调整弧形预制块的尺寸，适用于不同的工程和各种地质情况；

27、2、功能性强，本发明中弧形预制块预留三个通道，减轻质量、节约材料、方便安装的同时，可作综合管廊使用，解决排水、通风、线路布置以及避难、逃生的应急通道施工等问题；

28、3、自主性强，本发明可根据工程实际的地质情况，对支护进行调整，如遇围岩级别较差，可通过弧形预制块底部预留的位置孔增加锚杆、锚索支护；如围岩级别较好，也可选择不进行锚杆、锚索支护，在足够安全的前提下，可达到最经济的效果；

29、4、安全性高，本发明通过分析计算，可针对各种工程和地质情况，在进行仰拱开挖的同时预制相应的装配式仰拱结构，仰拱开挖完成并铺设基底垫层和防水层之后，可直接进行装配式仰拱的安装，缩短工期，加快施工效率；另一方面，装配式仰拱结构采用标准化工厂预制，质量可靠，与边墙进行连接之后，形成一个封闭环装结构，整体性强，再加之纵向连接时预留的变形缝和锚杆，可以有效解决巷道受力不均、容易变形开裂以及底鼓的问题。

技术特征：

1.一种深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，包括多组用于沿巷道延伸方向排列的仰拱拼装单元；

2.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，所述弧形预制块两侧布设仰拱钢架，所述仰拱钢架与边墙钢架进行横向连接，形成封闭圆环结构。

3.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，相邻的两个仰拱拼装单元通过螺栓进行纵向连接。

4.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，在弧形预制块安装完成且与边墙钢架连接牢固后，所述梁板通过螺栓与所述弧形预制块的连接。

5.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，所述梁板的上侧面设置有混凝土层。

6.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，所述弧形预制块在中线区域形成中间通道，并在中间通道两侧形成两侧通道；

7.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，相邻两仰拱拼装单元纵向连接时，预留变形缝；

8.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，所述边墙钢架与弧形预制块连接处打入两根锚杆，同时弧形预制块下方形成多个锚杆布置孔和锚索布置孔，以用于打入锚杆或锚索进行加固。

9.根据权利要求1所述的深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构，其特征在于，所述弧形预制块的下方顺次铺设有防水层及基底垫层。

10.一种深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种深部软岩巷道防底鼓预制装配式仰拱结构及其施工方法，包括多组用于沿巷道延伸方向排列的仰拱拼装单元；所述仰拱拼接单元包括弧形预制块和梁板；所述弧形预制块包括外凸侧面和内凹侧面；所述外凸侧面，用于埋入巷道的坑道中；所述内凹侧面的两侧端用于支持固定所述梁板。本发明能够根据巷道的埋深、大小、长短以及巷道周边地层的围岩等级的不同，对仰拱进行计算，从而调整弧形预制块的尺寸，适用于不同的工程和各种地质情况。

技术研发人员：仇圣华,刘德欣,陈涛,胡潇,花开心
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13