本實(shí)用新型涉及巷道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維鋼筋網(wǎng)架與混凝土組合襯砌結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

巷道由于所處環(huán)境惡劣或受到采動(dòng)影響等原因，巷道圍巖向巷道內(nèi)發(fā)生位移產(chǎn)生底臌甚至坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，因此解決上述巷道圍巖支護(hù)問題一直是該領(lǐng)域的研究課題。

現(xiàn)有技術(shù)中，巷道的圍巖支護(hù)有很多方法，存在錨桿支護(hù)法，錨桿支護(hù)雖然支護(hù)強(qiáng)度較為可靠，但是施工周期長(zhǎng)、成本高，也存在錨桿混凝土混合支護(hù)法，上述支護(hù)方法的施工周期更長(zhǎng)，成本也比錨桿支護(hù)法更高，還存在U型鋼架支護(hù)法，雖然U型鋼架的支護(hù)強(qiáng)度較高，但是在U型鋼的支撐架的鋼材消耗量更大，并且巷道的圍巖變形的過程中，U型鋼的支撐架受力時(shí)，無法得到有效的分解轉(zhuǎn)化，很容易造成U型鋼的彎曲潰縮，因此必須通過增加U型鋼的使用量，方能消除上述問題，這樣就造成工程成本進(jìn)一步增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是提供一種三維鋼筋網(wǎng)架與混凝土組合襯砌結(jié)構(gòu)，能夠提高對(duì)巷道圍巖的支撐強(qiáng)度，減少施工成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本組合結(jié)構(gòu)實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

三維鋼筋網(wǎng)架與混凝土組合襯砌結(jié)構(gòu)，包括沿巷道周向圍設(shè)的三維鋼筋網(wǎng)架，所述三維鋼筋網(wǎng)架外噴射有混凝土層；

所述三維鋼筋網(wǎng)架包括主網(wǎng)格架和次網(wǎng)格架，所述主網(wǎng)格面位于巷道的內(nèi)壁布置，所述次網(wǎng)格架與主網(wǎng)格架之間間隔布置且二者通過架間連接筋連接；

所述主網(wǎng)格架包括沿巷道周向布置的主弧筋所述主弧筋沿著巷道的長(zhǎng)度方向間隔布置多個(gè)，所述主弧筋之間通過主縱向筋連接，所述主縱向筋長(zhǎng)度方向與巷道的長(zhǎng)度一致且沿著巷道周向方向間隔布置多個(gè)，所述主弧筋與主縱向筋構(gòu)成的網(wǎng)格面上還設(shè)置有主斜向弧筋，所述主斜向弧筋沿著巷道的長(zhǎng)度方向內(nèi)壁彎曲斜向布置；

所述次網(wǎng)格架包括向巷道中心方向布置的次弧筋，所述次弧筋沿巷道周向彎曲布置且沿著巷道的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置多個(gè)，所述次弧筋之間通過次縱向筋連接，所述次縱向筋長(zhǎng)度方向與巷道的長(zhǎng)度一致且沿著巷道周向方向間隔布置多個(gè)，所述次弧筋與次縱向筋構(gòu)成的網(wǎng)格面上還設(shè)置有次斜向弧筋，所述次斜向弧筋沿著巷道的長(zhǎng)度方向彎曲斜向布置。

本實(shí)用新型還存在的附加特征在于：

所述三維鋼筋網(wǎng)架沿著巷道的周向分為弧頂網(wǎng)架段、兩側(cè)腰網(wǎng)架段以及底部網(wǎng)架段，所述弧頂網(wǎng)架段、兩側(cè)腰網(wǎng)架段以及底部網(wǎng)架段之間順序連接構(gòu)成與巷道輪廓吻合的柱形結(jié)構(gòu)，所述弧頂網(wǎng)架段與兩側(cè)腰網(wǎng)架段之間以及兩側(cè)腰網(wǎng)架段與底部網(wǎng)架段之間均通過網(wǎng)架端部連接器連接為一體。

所述網(wǎng)架端部連接器包括第一、第二鋼板，所述第一、第二鋼板上均設(shè)置有用于插接主弧筋及次弧筋的第一、第二插孔，所述第一、第二鋼板之間的貼合面設(shè)置有木墊板，所述第一、第二鋼板以及木墊板之間通過連接螺栓連接為一體。

所述第一、第二鋼板的截面為直角梯形結(jié)構(gòu)，所述第一、第二鋼板的直腰邊所在的直腰面與木墊板的兩側(cè)面貼合，所述第一、第二插孔分別設(shè)置在第一、第二鋼板的斜腰邊所在的第一、第二斜腰面上，所述第一、第二插孔沿著巷道的長(zhǎng)度方向間隔布置多個(gè)，所述第一插孔的孔芯連線與第二插孔的孔芯連線平行。

所述架間連接筋的一端設(shè)置在主網(wǎng)格架中的主弧筋、主縱向筋以及主斜向弧筋結(jié)合點(diǎn)位置處，所述架間連接筋的另一端設(shè)置在次網(wǎng)格架中的次弧筋、次縱向筋以及次斜向弧筋的結(jié)合點(diǎn)位置處。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具備的技術(shù)效果為：利用上述三維鋼筋網(wǎng)架和混凝土層圍合的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巷道的有效支撐，巷道圍巖壓力釋放至首先釋放至主網(wǎng)格架上，主網(wǎng)格架上的主弧筋、主縱向筋以及主斜向弧筋構(gòu)成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，支撐強(qiáng)度高，并且通過架間連接筋傳遞至至次弧筋、次縱向筋以及次斜向弧筋構(gòu)成的網(wǎng)格狀次網(wǎng)格架上，整個(gè)三維鋼筋網(wǎng)架的強(qiáng)度極高，能夠提高對(duì)巷道圍巖的支撐強(qiáng)度，減少施工成本。

附圖說明

圖1是三維鋼筋網(wǎng)架與混凝土組合襯砌結(jié)構(gòu)布置在巷道的端面視圖；

圖2是三維鋼筋網(wǎng)架的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3和圖4是網(wǎng)架端部連接器的兩種視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1至圖4，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明：

三維鋼筋網(wǎng)架與混凝土組合襯砌結(jié)構(gòu)，包括沿巷道A周向圍設(shè)的三維鋼筋網(wǎng)架，所述三維鋼筋網(wǎng)架外噴射有混凝土層20；

所述三維鋼筋網(wǎng)架包括主網(wǎng)格架和次網(wǎng)格架，所述主網(wǎng)格面位于巷道A的內(nèi)壁布置，所述次網(wǎng)格架與主網(wǎng)格架之間間隔布置且二者通過架間連接筋17連接；

所述主網(wǎng)格架包括沿巷道A周向布置的主弧筋11，所述主弧筋11沿著巷道A的長(zhǎng)度方向間隔布置多個(gè)，所述主弧筋11之間通過主縱向筋12連接，所述主縱向筋12長(zhǎng)度方向與巷道A的長(zhǎng)度一致且沿著巷道A周向方向間隔布置多個(gè)，所述主弧筋11與主縱向筋12構(gòu)成的網(wǎng)格面上還設(shè)置有主斜向弧筋13，所述主斜向弧筋13沿著巷道A的長(zhǎng)度方向內(nèi)壁彎曲斜向布置；

所述次網(wǎng)格架包括向巷道A中心方向布置的次弧筋14，所述次弧筋14沿巷道A周向彎曲布置且沿著巷道A的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置多個(gè)，所述次弧筋14之間通過次縱向筋15連接，所述次縱向筋15長(zhǎng)度方向與巷道A的長(zhǎng)度一致且沿著巷道A周向方向間隔布置多個(gè)，所述次弧筋14與次縱向筋15構(gòu)成的網(wǎng)格面上還設(shè)置有次斜向弧筋16，所述次斜向弧筋16沿著巷道A的長(zhǎng)度方向彎曲斜向布置；

結(jié)合圖1和圖2所示，利用上述三維鋼筋網(wǎng)架和混凝土層圍合的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巷道的有效支撐，巷道圍巖壓力釋放至首先釋放至主網(wǎng)格架上，主網(wǎng)格架上的主弧筋11、主縱向筋12以及主斜向弧筋13構(gòu)成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，支撐強(qiáng)度高，并且通過架間連接筋17傳遞至至次弧筋14、次縱向筋15以及次斜向弧筋16構(gòu)成的網(wǎng)格狀次網(wǎng)格架上，整個(gè)三維鋼筋網(wǎng)架的強(qiáng)度極高，能夠提高對(duì)巷道圍巖的支撐強(qiáng)度，減少施工成本；

上述的各個(gè)筋條構(gòu)成的桁架狀結(jié)構(gòu)，從而使得三維鋼筋的強(qiáng)度極強(qiáng)，在實(shí)施對(duì)巷道A的支撐時(shí)，確保對(duì)巷道A的支撐強(qiáng)度。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述三維鋼筋網(wǎng)架沿著巷道A的周向分為弧頂網(wǎng)架段、兩側(cè)腰網(wǎng)架段以及底部網(wǎng)架段，所述弧頂網(wǎng)架段、兩側(cè)腰網(wǎng)架段以及底部網(wǎng)架段之間順序連接構(gòu)成與巷道A輪廓吻合的柱形結(jié)構(gòu)，所述弧頂網(wǎng)架段與兩側(cè)腰網(wǎng)架段之間以及兩側(cè)腰網(wǎng)架段與底部網(wǎng)架段之間均通過網(wǎng)架端部連接器30連接為一體；

結(jié)合圖1所示，上述的巷道A的述三維鋼筋網(wǎng)架分段施工，并且各個(gè)連接段跟別通過網(wǎng)架端部連接器30連接為一體，當(dāng)上述的巷道A頂部圍巖壓力釋放時(shí)，傳遞至弧頂網(wǎng)架段，并且通過弧頂網(wǎng)架段傳遞至兩側(cè)腰網(wǎng)架段上端的網(wǎng)架端部連接器30上，可將連接器30設(shè)置成可伸縮式的結(jié)構(gòu)，或者直接將網(wǎng)架端部連接器30設(shè)置成彈簧結(jié)構(gòu)，從而可充分吸收弧頂網(wǎng)架段施加的壓力，避免整個(gè)三維鋼筋網(wǎng)架由于受力集中導(dǎo)致的潰縮問題；

上述的巷道A的兩側(cè)壁圍巖壓力釋放時(shí)，從而傳遞至上端以及腰網(wǎng)架段與底部網(wǎng)架段上的網(wǎng)架端部連接器30上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力的釋放；

同理，底部網(wǎng)架段承受應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力傳遞至底部網(wǎng)架段兩端的網(wǎng)架端部連接器30上，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力的釋放及分解，可充分轉(zhuǎn)化三維鋼筋網(wǎng)架的力系，提高三維鋼筋網(wǎng)架的對(duì)巷道A的支撐強(qiáng)度。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，結(jié)合圖3和圖4所示，所述網(wǎng)架端部連接器30包括第一、第二鋼板31、32，所述第一、第二鋼板31、32上均設(shè)置有用于插接主弧筋11及次弧筋14的第一、第二插孔33、34，所述第一、第二鋼板31、32之間的貼合面設(shè)置有木墊板35，所述第一、第二鋼板31、32以及木墊板35之間通過連接螺栓36連接為一體；

上述的三維鋼筋網(wǎng)架的各個(gè)連接段的相鄰端上的主弧筋11和次弧筋14分別插置在第一、第二鋼板31、32的板面上的第一、第二插孔33、34內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)相鄰連接段之間的連接；

上述的三維鋼筋網(wǎng)架的各個(gè)連接段在承受巷道A圍巖壓力釋放時(shí)，從而主弧筋11和次弧筋14傳遞至第一、第二鋼板31、32的板面上，利用第一、第二鋼板31、32之間的木墊板35可在第一、第二鋼板31、32承受相互的擠壓力時(shí)二產(chǎn)生變形，從而避免由于剛性連接，而導(dǎo)致的主弧筋11和次弧筋14或者第一、第二鋼板31、32變形的問題，由于木墊板35本身的特性，可充分吸收第一、第二鋼板31、32承受主弧筋11和次弧筋14傳遞的能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)力系的分解、轉(zhuǎn)化，使得整個(gè)三維鋼筋網(wǎng)架強(qiáng)度足以支撐巷道A的圍巖；

上述的各個(gè)連接段在承受巷道A圍巖壓力釋放時(shí)，主弧筋11和次弧筋14傳遞至第一、第二鋼板31、32上的第一、第二插孔33、34孔壁各個(gè)方向的力矩，從而很容易使得第一、第二插孔33、34變形，因此該處的網(wǎng)架端部連接器30的第一、第二鋼板31、32采用高強(qiáng)度、高耐磨的碳鋼嗎，從而能夠有效抵擋主弧筋11和次弧筋14施加至第一、第二插孔33、34的力矩。

進(jìn)一步地，所述第一、第二鋼板31、32的截面為直角梯形結(jié)構(gòu)，所述第一、第二鋼板31、32的直腰邊所在的直腰面與木墊板35的兩側(cè)面貼合，所述第一、第二插孔33、34分別設(shè)置在第一、第二鋼板31、32的斜腰邊所在的第一、第二斜腰面311、321上，所述第一、第二插孔33、34沿著巷道A的長(zhǎng)度方向間隔布置多個(gè)，所述第一插孔33的孔芯連線與第二插孔34的孔芯連線平行；

上述的三維鋼筋網(wǎng)架的各個(gè)連接段的連接面為一與巷道A縱切面處在夾角的斜面，三維鋼筋網(wǎng)架的主弧筋11和次弧筋14的端部構(gòu)成一個(gè)斜面亦即上述三維鋼筋網(wǎng)架的各個(gè)連接段的連接面，為確保網(wǎng)架端部連接器30的第一、第二鋼板31、32實(shí)施對(duì)主弧筋11和次弧筋14有效連接，因此使得布置第一、第二插孔33、34的第一、第二斜腰面311、321與三維鋼筋網(wǎng)架的各個(gè)連接段的連接面平行，從而能夠確保主弧筋11和次弧筋14伸入第一、第二插孔33、34的深度一致，從而確保對(duì)主弧筋11和次弧筋14固定的牢靠度，避免由于插接深度不一致的問題，出現(xiàn)連接不牢靠的問題。

具體地，所述架間連接筋17的一端設(shè)置在主網(wǎng)格架中的主弧筋11、主縱向筋12以及主斜向弧筋13結(jié)合點(diǎn)位置處，所述架間連接筋17的另一端設(shè)置在次網(wǎng)格架中的次弧筋14、次縱向筋15以及次斜向弧筋16的結(jié)合點(diǎn)位置處；

上述的架間連接筋17布置的方式是在主弧筋11、主縱向筋12以及主斜向弧筋13結(jié)合點(diǎn)位置處，次弧筋14、次縱向筋15以及次斜向弧筋16的結(jié)合點(diǎn)位置處由一點(diǎn)發(fā)射狀布置多個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)格架和次網(wǎng)格架之間的穩(wěn)定連接。

下面對(duì)整個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)扥施工步驟做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹：

對(duì)于弧頂網(wǎng)架段，設(shè)計(jì)其弧度為60°—120°，曲率半徑為2.65-2.95m；對(duì)于兩側(cè)腰網(wǎng)架段，設(shè)計(jì)其弧度為50°—55°，曲率半徑為3.40-3.70m；對(duì)于底部網(wǎng)架段，設(shè)計(jì)其弧度為60°—80°，曲率半徑為4.80-5.10m；

每段的網(wǎng)架段架立完畢后，在各部網(wǎng)架搭接處設(shè)立網(wǎng)架端部連接器30，網(wǎng)架端部連接器30的第一、第二鋼板31、32的高為20-30cm；上底為5-8cm；下底為10-12cm；長(zhǎng)為80-120cm。

第一、第二鋼板31、32在與鋼筋接觸面有一定的坡度，且在接觸面上加工了二排第一、第二插孔33、34，上排5個(gè)第一插孔33對(duì)應(yīng)主網(wǎng)格架的主弧筋11，下排4個(gè)第二插孔34孔對(duì)應(yīng)次網(wǎng)格架的次弧筋14，孔洞大小與主弧筋11及次弧筋14的直徑相當(dāng)，當(dāng)鋼筋接入后焊接加固。橫向孔距20-30cm，豎向孔距20-30cm；在第一、第二鋼板31、32間填充了一塊木墊板35，以達(dá)到讓壓的效果；同時(shí)在第一、第二鋼板31、32以及木墊板35接觸面相對(duì)應(yīng)的位置處的四個(gè)角端，加工了四個(gè)小孔，然后在網(wǎng)架連接好后，插入連接螺栓36，并在另一端通過螺母擰緊，使得原本不連續(xù)的兩組支架形成一個(gè)整體共同受力。連接螺栓36為國(guó)標(biāo)粗牙60°，型號(hào)為M16-M20；螺母的螺紋規(guī)格為C級(jí)六角螺母，螺母規(guī)格為GB/T41-2000，M16-M20。

整體網(wǎng)架全部架設(shè)完成后，安裝到位，然后將噴射混凝土噴射，使得三維鋼筋網(wǎng)架與混凝土組合襯砌結(jié)構(gòu)成為一個(gè)受力整體，既具有剛度效應(yīng)又能起到柔性讓壓的效果。

使用方法：

(1)、先行按照設(shè)計(jì)要求開挖巷道斷面，開挖成三心拱的斷面形式。對(duì)于頂部斷面，開挖弧度為60°—120°，曲率半徑為2.68-2.98m；對(duì)于側(cè)部斷面，開挖弧度為50°—55°，曲率半徑為3.43-3.73m；對(duì)于底部斷面，開挖弧度為60°—80°，曲率半徑為4.83-5.13m。

開挖完成后清理巷道斷面以及巷道內(nèi)部，將碎石有序運(yùn)出；將超挖部位填充完整以及將不規(guī)則斷面處清理平整，完成初步巷道支護(hù)斷面的施工。

(2)、按照設(shè)計(jì)將所對(duì)應(yīng)的各部分鋼筋進(jìn)行剪切，彎曲等加工，將加工好的鋼筋堆放成一堆，然后現(xiàn)場(chǎng)再在架設(shè)模具上進(jìn)行加工，將對(duì)應(yīng)各部分的鋼筋焊接至預(yù)先設(shè)計(jì)部位，最后完成一架一架的鋼筋網(wǎng)架架立。

(3)、按照設(shè)計(jì)將在地面架設(shè)完畢的鋼筋網(wǎng)架安裝，架與架之間通過既定網(wǎng)架端部連接裝置連接，上好螺絲和螺母，使得整聯(lián)網(wǎng)架套裝組合完畢，再?gòu)牡孛孢\(yùn)至所需支護(hù)巷道處進(jìn)行架設(shè)。對(duì)于頂部網(wǎng)架，設(shè)計(jì)其弧度為60°—120°，曲率半徑為2.65-2.95m；對(duì)于側(cè)部網(wǎng)架，設(shè)計(jì)其弧度為50°—55°，曲率半徑為3.40-3.70m；對(duì)于底部網(wǎng)架，設(shè)計(jì)其弧度為60°—80°，曲率半徑為4.80-5.10m。

整個(gè)三維鋼筋網(wǎng)架是由弧頂網(wǎng)架段、兩側(cè)腰網(wǎng)架段以及底部網(wǎng)架段組合而成，在將其架設(shè)到預(yù)定位置處，其一聯(lián)與一聯(lián)之間也采用焊接的方式連接，全部巷道面架設(shè)到位后采用噴射混凝土噴射，使得整體三維鋼筋網(wǎng)架被噴射混凝土包裹，再及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)三維鋼筋網(wǎng)架和混凝土的共同受力。

需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。