一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，包括兩個端承構件、波紋管、承拉桿件、兩個錨頭。所述承拉桿件由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成，左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩個端承構件分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。井壁底板澆筑前，預埋本發明專利技術加載裝置。底板混凝土達到一定強度后，利用加載機構給底板混凝土施加橫向預壓應力。最后注漿封堵加載裝置的內部空間，使承拉構件、加載裝置等與底板混凝土融為一體。本發明專利技術應用于富水地層中注漿法、凍結法等施工的斜井井壁、隧道及硐室底板襯砌結構，可大幅提高底板混凝土結構在外部高水壓、高圍巖壓力下的抗彎拉性能。

Prestressed loading device for inclined shaft lining concrete bottom plate

The present invention discloses a prestressed concrete loading device for inclined shaft lining concrete bottom board, comprising two end bearing components, a corrugated pipe, a tie rod piece and two anchor heads. The bearing rods from the left and right bearing rod bearing and rod loading mechanism, the left and right bearing rod bearing rod by the loading mechanism integrates into the bellows, two end bearing component is respectively sheathed in the bearing rods at both ends, two anchor head are respectively the left and right two end bearing member locking position. The loading device of the present invention is embedded before the lining plate is poured. When the floor concrete reaches a certain strength, the lateral compressive stress is applied to the floor concrete by the loading mechanism. Finally, the grouting will seal the inner space of the loading device, and make the tension member and the loading device integrate with the bottom slab concrete. The invention is applied to the water rich strata grouting method, freezing method construction of inclined shaft, tunnel and chamber floor lining structure, can greatly improve the concrete floor structure in high pressure and high external pressure of surrounding rock under flexural performance.

【技術實現步驟摘要】
一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置
本專利技術涉及一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，適用于礦山建設、水利、交通、市政等領域里高水壓、強膨脹地層中斜井、隧道、巷道、硐室等的支護工程。
技術介紹
大埋深、高水壓地層中，斜井井壁設計與施工面臨著防水要求，井壁底板必須能在高水壓下，確保上表面不發生受拉破壞。然而，混凝土耐壓不耐拉的特性決定了斜井井壁底板設計厚度往往很大且含鋼量很高，甚至必須設計成小曲率半徑仰拱，極大地增加了施工難度。即便如此，井壁底板混凝土仍屢屢因頂面開裂而誘發突涌水甚至淹井事故。目前，含水地層中斜井井壁多設計成平直底板或底面為一定弧度的“上平下曲”混凝土板結構。受施工工藝限制，底板很難做成曲率半徑很小的仰拱結構，這造成了井壁底板結構往往難以滿足抵抗下部高水壓的需要，從而留下了底板中部鼓起，發生彎拉破壞的風險。因此，對于含水地層中的非圓形界面的斜井井壁，急需采取防止底板彎拉破壞的措施。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，為了克服現有技術存在的缺陷，基于預應力混凝土結構的理念，并針對現有的斜井井壁施工工藝，提出了一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，用于井壁混凝土底板預應力加載，在大幅提高井壁底板的抗拉性能的同時，切實有效地減小井壁底板厚度及其用鋼量，從而達到既保證工程安全，又降低工程造價的目的。本專利技術一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，包括兩個端承構件、波紋管、承拉桿件、兩個錨頭。所述承拉桿件由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成；左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩端露出設定的長度，兩個端承構件分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。進一步優化方案是：還包括一個加載盒，加載盒帶蓋密閉，所述波紋管分為兩段，在加載盒兩側并與加載盒貫通，所述加載機構位于加載盒內。所述加載盒上設有注漿孔，以便在預應力施加完畢，與注漿管(10)相連并開展注漿封堵，波紋管外端部設有排氣孔，在波紋管內注漿時用于排氣。所述端承構件為槽鋼、工字鋼或鋼板。所述加載機構，可以選擇以下幾種結構型式，用于預應力加載：第一種加載機構是內螺紋套筒，其內螺紋分為左右兩部分，兩部分的螺紋紋路相逆；左承拉桿、右承拉桿的端部分別帶有與內螺紋套筒紋路相配的公螺紋，分別旋擰在內螺紋套筒內。通過旋擰內螺紋套筒，實施張拉，給兩側的承拉桿施加拉應力。第二種加載機構，由U型聯接件、擋板和兩個螺母構成。U型聯接件的弓背與左承拉桿連接，擋板固定在右承拉桿的端部，擋板兩端帶有兩個孔，分別套入U型聯接件的兩腳中，U型聯接件的兩腳帶公螺紋，兩個螺母分別旋擰在U型聯接件的兩腳上。通過旋擰螺母，給承拉桿施加預應力。第三種加載機構，由工作錨、工具錨和兩個千斤頂構成。所述左承拉桿為兩根，其端部對稱固定在工作錨兩側；左承拉桿另一端與錨頭采用以下兩種形式之一連接：一種是兩根左承拉桿從錨頭上同一孔洞穿過并固定，另一種是兩根左承拉桿分別從錨頭上的兩個孔洞穿過并固定。所述工作錨中部設有錐形孔，所述右承拉桿頭部先穿過工作錨的中部錐形孔，然后穿過工具錨上預設的錐型孔，并通過夾子將右承拉桿自鎖在工作錨和工具錨上。所述兩個千斤頂放置于工作錨(14)與工具錨(15)之間，對稱放置。本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，用于斜井井壁底板加載預應力，解決了在井壁底板的狹小空間內，實施預應力加載的難題。通過施加預壓應力，可大幅提高井壁底板結構在外部高水壓、高圍巖壓力下的抗彎拉性能，提高安全性，大幅降低工程造價。附圖說明圖1是平直底板型底板的斜井井壁橫截面示意圖。圖2是“頂面平直-底面仰拱”型底板的斜井井壁橫截面示意圖。圖3是本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置（端承構件為槽鋼，加載機構為內螺紋套筒）縱剖面示意圖。圖4是圖3的Ⅰ-Ⅰ剖面圖。圖5是圖4中Ⅱ-Ⅱ剖面圖。圖6是本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置（加載機構為U型聯接件）縱剖面示意圖。圖7是與U型聯接件配套的擋板131示意圖。圖8是本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置局部結構示意圖（加載機構由工作錨、工具錨和兩個千斤頂構成的錨具結構）。圖9是本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置結構示意圖（加載預應力后，加載機構的工具錨和兩個千斤頂已拆除，兩根左承拉桿從錨頭上同一孔洞穿過并固定）。圖10是本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置結構示意圖（加載預應力后，加載機構的工具錨和兩個千斤頂已拆除，兩根左承拉桿分別從錨頭上的兩個孔洞穿過并固定）。圖11是工作錨14的正視圖。圖12是圖11的IV-IV剖面圖。圖13是工作錨配套組件夾子的縱剖圖。圖14是工作錨配套組件夾子的端面圖。圖15是本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置沿井筒軸向的排列示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術作進一步詳細說明。本專利技術中，所涉及的斜井井壁預應力底板結構，如圖1、2所示，是由本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置1（以下簡稱加載裝置）、鋼骨架2以及包裹在周圍的混凝土3組成。其中，加載裝置1的端承構件和承拉桿件可與原鋼骨架2直接組合，使加載裝置1和原鋼骨架2形成一個新的空間體系，也可根據需要用加載裝置1替代部分受拉側鋼筋。所述的包裹在周圍的混凝土3即為普通井壁澆筑所需的混凝土。所述的鋼骨架2即在井壁混凝土澆筑前綁扎的鋼筋或型鋼等金屬骨架。本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置1，包括兩個端承構件4、波紋管5、承拉桿件6、兩個錨頭7。所述承拉桿件6由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成，左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩端露出設定的長度，兩個端承構件4分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭7分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。還包括一個加載盒8，加載盒帶蓋密閉，其頂面盒蓋可開啟并設有注漿孔17，以便在預應力施加完畢，與注漿管10相連并開展注漿封堵。所述波紋管5分為兩段，在加載盒兩側并與加載盒貫通，所述加載機構位于加載盒內。波紋管左右兩端端部設有排氣孔11，在波紋管內注漿時用于排氣。本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置1垂直于斜井井筒的軸向靈活布置，沿著斜井井筒的軸向既可等間距也可不等間距布置。安裝完畢后，澆注混凝土底板，待混凝土凝固后，打開加載盒蓋，根據設定的參數值，通過加載機對底板加載預應力。蓋上加載盒蓋，接上注漿管10，對螺紋管內加注混凝土。本專利技術中加載裝置1的加載機構可以選用（但不限于）以下幾種型式，下面結合附圖具體詳細描述。實施例1如圖3、4、5所示，斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置1，兩個端承構件4為槽鋼，分別設置在承拉桿件6的左右兩端。所述承拉桿件6由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成。加載機構是內螺紋套筒12，其內螺紋分為左右兩部分，兩部分的螺紋紋路相逆。左承拉桿、右承拉桿的頭部分別帶有與內螺紋套筒紋路相配的公螺紋，旋擰在內螺紋套筒內。通過旋擰內螺紋套筒，實施張拉，給兩側的承拉桿施加拉應力。承拉桿件6穿入波紋管5中，兩端露出設定的長度，兩個錨頭7分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。加載機構剛好置于加載盒8內。本實施例中，斜井井壁采用平直底板(見圖1)；端承構件4為槽鋼，加載機構為內螺紋套筒（見圖3）。應用本專利技術斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置1的具體施工方法：（1）斜井本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，包括兩個端承構件（4）、波紋管（5）、承拉桿件（6）、兩個錨頭（7）；其特征是：所述承拉桿件由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成，左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩端露出設定的長度，兩個端承構件分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。

【技術特征摘要】
1.一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，包括兩個端承構件（4）、波紋管（5）、承拉桿件（6）、兩個錨頭（7）；其特征是：所述承拉桿件由左承拉桿、右承拉桿和加載機構構成，左承拉桿和右承拉桿由加載機構連為一體，穿入波紋管中，兩端露出設定的長度，兩個端承構件分別穿套在承拉桿件左右兩端，兩個錨頭分別將左、右兩個端承構件鎖定位置。2.根據權利要求1所述一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，其特征是：包括一個加載盒（8），加載盒帶蓋密閉，所述波紋管分為兩段，在加載盒兩側并與加載盒貫通，所述加載機構位于加載盒內；所述加載盒上設有注漿孔（17），波紋管外端部設有排氣孔（11）。3.根據權利要求1所述一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，其特征是：所述端承構件為槽鋼、工字鋼或鋼板。4.根據權利要求1所述一種斜井井壁混凝土底板預應力加載裝置，其特征是：所述加載機構是內螺紋套筒（12），其內螺紋分為左右兩部分，兩部分的螺紋紋路相逆；左承拉桿、右承拉桿的端部分別帶有與內螺紋套筒紋路相配的公螺紋，分別...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王衍森，孟陳祥，楊維好，楊然，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32