一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，包括两个端承构件、波纹管、承拉杆件、两个锚头。所述承拉杆件由左承拉杆、右承拉杆和加载机构构成，左承拉杆和右承拉杆由加载机构连为一体，穿入波纹管中，两个端承构件分别穿套在承拉杆件左右两端，两个锚头分别将左、右两个端承构件锁定位置。井壁底板浇筑前，预埋本发明专利技术加载装置。底板混凝土达到一定强度后，利用加载机构给底板混凝土施加横向预压应力。最后注浆封堵加载装置的内部空间，使承拉构件、加载装置等与底板混凝土融为一体。本发明专利技术应用于富水地层中注浆法、冻结法等施工的斜井井壁、隧道及硐室底板衬砌结构，可大幅提高底板混凝土结构在外部高水压、高围岩压力下的抗弯拉性能。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置
本专利技术涉及一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，适用于矿山建设、水利、交通、市政等领域里高水压、强膨胀地层中斜井、隧道、巷道、硐室等的支护工程。
技术介绍
大埋深、高水压地层中，斜井井壁设计与施工面临着防水要求，井壁底板必须能在高水压下，确保上表面不发生受拉破坏。然而，混凝土耐压不耐拉的特性决定了斜井井壁底板设计厚度往往很大且含钢量很高，甚至必须设计成小曲率半径仰拱，极大地增加了施工难度。即便如此，井壁底板混凝土仍屡屡因顶面开裂而诱发突涌水甚至淹井事故。目前，含水地层中斜井井壁多设计成平直底板或底面为一定弧度的“上平下曲”混凝土板结构。受施工工艺限制，底板很难做成曲率半径很小的仰拱结构，这造成了井壁底板结构往往难以满足抵抗下部高水压的需要，从而留下了底板中部鼓起，发生弯拉破坏的风险。因此，对于含水地层中的非圆形界面的斜井井壁，急需采取防止底板弯拉破坏的措施。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，为了克服现有技术存在的缺陷，基于预应力混凝土结构的理念，并针对现有的斜井井壁施工工艺，提出了一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，用于井壁混凝土底板预应力加载，在大幅提高井壁底板的抗拉性能的同时，切实有效地减小井壁底板厚度及其用钢量，从而达到既保证工程安全，又降低工程造价的目的。本专利技术一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，包括两个端承构件、波纹管、承拉杆件、两个锚头。所述承拉杆件由左承拉杆、右承拉杆和加载机构构成；左承拉杆和右承拉杆由加载机构连为一体，穿入波纹管中，两端露出设定的长度，两个端承构件分别穿套在承拉杆件左右两端，两个锚头分别将左、右两个端承构件锁定位置。进一步优化方案是：还包括一个加载盒，加载盒带盖密闭，所述波纹管分为两段，在加载盒两侧并与加载盒贯通，所述加载机构位于加载盒内。所述加载盒上设有注浆孔，以便在预应力施加完毕，与注浆管(10)相连并开展注浆封堵，波纹管外端部设有排气孔，在波纹管内注浆时用于排气。所述端承构件为槽钢、工字钢或钢板。所述加载机构，可以选择以下几种结构型式，用于预应力加载：第一种加载机构是内螺纹套筒，其内螺纹分为左右两部分，两部分的螺纹纹路相逆；左承拉杆、右承拉杆的端部分别带有与内螺纹套筒纹路相配的公螺纹，分别旋拧在内螺纹套筒内。通过旋拧内螺纹套筒，实施张拉，给两侧的承拉杆施加拉应力。第二种加载机构，由U型联接件、挡板和两个螺母构成。U型联接件的弓背与左承拉杆连接，挡板固定在右承拉杆的端部，挡板两端带有两个孔，分别套入U型联接件的两脚中，U型联接件的两脚带公螺纹，两个螺母分别旋拧在U型联接件的两脚上。通过旋拧螺母，给承拉杆施加预应力。第三种加载机构，由工作锚、工具锚和两个千斤顶构成。所述左承拉杆为两根，其端部对称固定在工作锚两侧；左承拉杆另一端与锚头采用以下两种形式之一连接：一种是两根左承拉杆从锚头上同一孔洞穿过并固定，另一种是两根左承拉杆分别从锚头上的两个孔洞穿过并固定。所述工作锚中部设有锥形孔，所述右承拉杆头部先穿过工作锚的中部锥形孔，然后穿过工具锚上预设的锥型孔，并通过夹子将右承拉杆自锁在工作锚和工具锚上。所述两个千斤顶放置于工作锚(14)与工具锚(15)之间，对称放置。本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，用于斜井井壁底板加载预应力，解决了在井壁底板的狭小空间内，实施预应力加载的难题。通过施加预压应力，可大幅提高井壁底板结构在外部高水压、高围岩压力下的抗弯拉性能，提高安全性，大幅降低工程造价。附图说明图1是平直底板型底板的斜井井壁横截面示意图。图2是“顶面平直-底面仰拱”型底板的斜井井壁横截面示意图。图3是本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置（端承构件为槽钢，加载机构为内螺纹套筒）纵剖面示意图。图4是图3的Ⅰ-Ⅰ剖面图。图5是图4中Ⅱ-Ⅱ剖面图。图6是本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置（加载机构为U型联接件）纵剖面示意图。图7是与U型联接件配套的挡板131示意图。图8是本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置局部结构示意图（加载机构由工作锚、工具锚和两个千斤顶构成的锚具结构）。图9是本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置结构示意图（加载预应力后，加载机构的工具锚和两个千斤顶已拆除，两根左承拉杆从锚头上同一孔洞穿过并固定）。图10是本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置结构示意图（加载预应力后，加载机构的工具锚和两个千斤顶已拆除，两根左承拉杆分别从锚头上的两个孔洞穿过并固定）。图11是工作锚14的正视图。图12是图11的IV-IV剖面图。图13是工作锚配套组件夹子的纵剖图。图14是工作锚配套组件夹子的端面图。图15是本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置沿井筒轴向的排列示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术中，所涉及的斜井井壁预应力底板结构，如图1、2所示，是由本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置1（以下简称加载装置）、钢骨架2以及包裹在周围的混凝土3组成。其中，加载装置1的端承构件和承拉杆件可与原钢骨架2直接组合，使加载装置1和原钢骨架2形成一个新的空间体系，也可根据需要用加载装置1替代部分受拉侧钢筋。所述的包裹在周围的混凝土3即为普通井壁浇筑所需的混凝土。所述的钢骨架2即在井壁混凝土浇筑前绑扎的钢筋或型钢等金属骨架。本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置1，包括两个端承构件4、波纹管5、承拉杆件6、两个锚头7。所述承拉杆件6由左承拉杆、右承拉杆和加载机构构成，左承拉杆和右承拉杆由加载机构连为一体，穿入波纹管中，两端露出设定的长度，两个端承构件4分别穿套在承拉杆件左右两端，两个锚头7分别将左、右两个端承构件锁定位置。还包括一个加载盒8，加载盒带盖密闭，其顶面盒盖可开启并设有注浆孔17，以便在预应力施加完毕，与注浆管10相连并开展注浆封堵。所述波纹管5分为两段，在加载盒两侧并与加载盒贯通，所述加载机构位于加载盒内。波纹管左右两端端部设有排气孔11，在波纹管内注浆时用于排气。本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置1垂直于斜井井筒的轴向灵活布置，沿着斜井井筒的轴向既可等间距也可不等间距布置。安装完毕后，浇注混凝土底板，待混凝土凝固后，打开加载盒盖，根据设定的参数值，通过加载机对底板加载预应力。盖上加载盒盖，接上注浆管10，对螺纹管内加注混凝土。本专利技术中加载装置1的加载机构可以选用（但不限于）以下几种型式，下面结合附图具体详细描述。实施例1如图3、4、5所示，斜井井壁混凝土底板预应力加载装置1，两个端承构件4为槽钢，分别设置在承拉杆件6的左右两端。所述承拉杆件6由左承拉杆、右承拉杆和加载机构构成。加载机构是内螺纹套筒12，其内螺纹分为左右两部分，两部分的螺纹纹路相逆。左承拉杆、右承拉杆的头部分别带有与内螺纹套筒纹路相配的公螺纹，旋拧在内螺纹套筒内。通过旋拧内螺纹套筒，实施张拉，给两侧的承拉杆施加拉应力。承拉杆件6穿入波纹管5中，两端露出设定的长度，两个锚头7分别将左、右两个端承构件锁定位置。加载机构刚好置于加载盒8内。本实施例中，斜井井壁采用平直底板(见图1)；端承构件4为槽钢，加载机构为内螺纹套筒（见图3）。应用本专利技术斜井井壁混凝土底板预应力加载装置1的具体施工方法：（1）斜井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，包括两个端承构件（4）、波纹管（5）、承拉杆件（6）、两个锚头（7）；其特征是：所述承拉杆件由左承拉杆、右承拉杆和加载机构构成，左承拉杆和右承拉杆由加载机构连为一体，穿入波纹管中，两端露出设定的长度，两个端承构件分别穿套在承拉杆件左右两端，两个锚头分别将左、右两个端承构件锁定位置。

【技术特征摘要】
1.一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，包括两个端承构件（4）、波纹管（5）、承拉杆件（6）、两个锚头（7）；其特征是：所述承拉杆件由左承拉杆、右承拉杆和加载机构构成，左承拉杆和右承拉杆由加载机构连为一体，穿入波纹管中，两端露出设定的长度，两个端承构件分别穿套在承拉杆件左右两端，两个锚头分别将左、右两个端承构件锁定位置。2.根据权利要求1所述一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，其特征是：包括一个加载盒（8），加载盒带盖密闭，所述波纹管分为两段，在加载盒两侧并与加载盒贯通，所述加载机构位于加载盒内；所述加载盒上设有注浆孔（17），波纹管外端部设有排气孔（11）。3.根据权利要求1所述一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，其特征是：所述端承构件为槽钢、工字钢或钢板。4.根据权利要求1所述一种斜井井壁混凝土底板预应力加载装置，其特征是：所述加载机构是内螺纹套筒（12），其内螺纹分为左右两部分，两部分的螺纹纹路相逆；左承拉杆、右承拉杆的端部分别带有与内螺纹套筒纹路相配的公螺纹，分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：王衍森，孟陈祥，杨维好，杨然，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32