一种钢管混凝土支架及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土支架及其施工方法，属于岩土工程领域，能够在具备高强的支护能力的同时，大大提升抗震、让压变形和承受动力荷载的能力。所述钢管混凝土支架包括：支架钢管、置于所述支架钢管内的橡胶混凝土和连接所述支架钢管的连接套管，所述钢管混凝土支架上设有排气孔和注浆孔；其中，所述橡胶混凝土是以混凝土或水泥砂浆为基材，均匀掺入各种非连续的橡胶粉或橡胶颗粒而形成的水泥基复合材料。本发明专利技术用于进行支护。

Steel pipe concrete support and construction method thereof

The invention discloses a concrete filled steel tube support and construction method thereof, belonging to the field of geotechnical engineering, can have high strength in supporting capacity at the same time, greatly enhance the ability to make the seismic deformation and under dynamic loading. The concrete filled steel tube support comprises a connecting sleeve holder disposed in the rubber pipe, steel tube and concrete bracket is connected with the bracket of steel pipe concrete, the steel frame is provided with an exhaust hole and grouting hole; wherein, the rubber concrete is concrete or cement mortar material, cement based composite materials doped all kinds of rubber powder or rubber particles and the formation of continuous. The invention is used for supporting.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩土工程领域，特别涉及一种钢管混凝土支架及其施工方法。
技术介绍
现有的地下工程支护方式中，钢管混凝土支架作为一种十分有效的支护结构，在新汶华丰煤矿、龙口北皂矿、邢台邢东矿、通化八宝矿、内蒙上海庙长城矿、淮南国投新集口孜东矿、神华宁煤清水营矿、甘肃平凉新安矿等矿的巷道、硐室或隧道支护中，其优良的支护性能已经在工程实际中的到了充分地检验。但是，对于围岩压力大、变形量大、变形时间长、存在动压的隧道、地下油库、水封洞库和硐室，如果钢管混凝土支架没有抗震或让压功能，在支架与围岩相互作用过程中，当载荷超过支架的承载力时，支架就会失稳破坏而失去承载能力。尤其是在存在动压或者发生地震的情况下，钢管混凝土整体失稳的几率大大增加。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种钢管混凝土支架，在具备高强的支护能力的同时，大大提升抗震、让压变形和承受动力荷载的能力，解决了钢管混凝土支架刚性过大的问题，大大降低了钢管混凝土支架脆性破坏的可能性。一方面，提供了一种钢管混凝土支架，所述钢管混凝土支架包括：支架钢管、置于所述支架钢管内的混凝土和连接所述支架钢管的连接套管，所述钢管混凝土支架上设有排气孔和注浆孔；其中，所述混凝土为橡胶混凝土，橡胶混凝土是以混凝土或水泥砂浆为基材，均匀掺入各种非连续的橡胶粉或橡胶颗粒而形成的水泥基复合材料。可选地，所述橡胶粉是通过在无水乙醇或氢氧化钠中浸泡并烘干而得到，粒径为300目到16目。可选地，所述橡胶混凝土当中的橡胶粉重量所占比例为0.1-20％。可选地，所述支架钢管的形状为弧形，所述支架钢管的管壁厚度由厚度值最大处到最小处沿界面所在弧线线性减小。可选地，所述支架钢管的管壁厚度在支架钢管外侧最大，为6-20mm，所述的支架钢管6的管壁厚度值在支架的内侧最小，为4-12mm，其中，最小值与最大值之比为1/2到4/5。可选地，所述支架钢管上设有限位钢圈，以防止所述连接套管的错动。可选地，所述钢管混凝土支架还可包括用于监测所述钢管混凝土支架的应力和形变的传感器。本专利技术实施例在钢管混凝土支架上设置监测应力形变的传感器，应力形变的数据可通过数据通信传送至各种终端设备(例如，手机、电脑等)，以全程监控、分析钢管混凝土支架的受力和形变，预防钢管混凝土支架因应力和形变过大而发生倾覆、失稳等事故。其中，监测应力形变的传感器可安装于钢管混凝土支架受力的关键部位(例如，顶部、底部、两侧和肩部)。传感器获知的应力形变的数据传输至终端设备后，终端设备即可根据这些数据来分析支架各部位的状态。可选地，所述排气孔和所述注浆孔位于所述钢管混凝土支架的内侧。可选地，所述钢管混凝土支架的顶部留有圆形排气孔，直径为2-10mm，底部留有圆形注浆孔，所述排气孔和所述注浆孔在向支架钢管内空间灌注橡胶混凝土时协同工作。可选地，所述连接套管为截面为圆形的钢管，管壁厚度为4-12mm，其内径比支架钢管6的外径稍大，以保证所述支架钢管顺利插入连接，所述连接套管的长度为150mm-300mm。另一方面，提供一种应用上面所述的钢管混凝土支架的施工方法，所述方法包括：利用所述连接套管将多个支架钢管依次连接；将连接好的支架钢管通过固定锚杆安装到待支护断面上；通过注浆孔向连接安装好的支架钢管内灌注拌制均匀的橡胶混凝土，直至橡胶混凝土充满每一节支架钢管为止；利用木塞封堵注浆孔和排气孔，至此钢管橡胶混凝土支架施工完毕。本专利技术实施例提供的钢管混凝土支架及其施工方法，可应用于石油水封洞库、地下储油洞库、硐室、井筒支护和隧道中，将橡胶混凝土创新性地引入到了钢管混凝土支架支护技术中，由于橡胶混凝土的高阻尼比，使钢混支架在具备高强的支护能力的同时，抗震、让压变形和承受动力荷载的能力得到了大大提升，解决了钢混支架刚性过大的问题，大大降低了钢混支架脆性破坏的可能性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的钢管混凝土支架的整体结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的钢管构件的示意图；图3是沿图2中的线AA截取的钢管构件的剖面图；图4是应用本专利技术提供的钢管混凝土支架的施工方法的流程图。附图标记说明：钢管橡胶混凝土支架构件1；连接套管2；排气孔3；注浆孔4；橡胶混凝土5；支架钢管6；支架钢管内侧7；支架钢管外侧8；限位钢圈9。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。我国是世界上废橡胶产生量最大的国家之一，随着汽车工业的发展，中国现在每年报废轮胎已经达到每年一亿条以上，并且以每年15％的速度增长。废橡胶在自然条件下难降解，不仅占用土地、污染环境、破坏植物生长、存在火灾隐患，而且造成了巨大的资源浪费。我国非常重视废橡胶的处理与利用，但是无害化利用率偏低，约为60％。因此，进一步拓宽废橡胶的应用范围、加大废橡胶的利用效率是亟待解决的问题，对于缓解资源紧张、改善环境污染具有重大的社会和经济意义。目前，我国废橡胶利用以生产再生胶为主，但再生胶生产过程复杂，生产能耗大，“三废”治理难，无法满足环保要求，欧美主要工业发达国家已经全面禁止再生胶的生产。废橡胶粉生产工艺简单，消耗能源少，不污染环境，成为发达国家利用废橡胶的主要方式。从长远看，废橡胶粉是非常有前途的产品，可以广泛应用于普通混凝土、沥青混凝土、防水材料以及其他建筑材料中，具有广阔的开发空间和利用前景。需要说明的是，橡胶混凝土是以混凝土或水泥砂浆为基材，均匀掺入各种非连续的橡胶粉或橡胶颗粒而形成的水泥基复合材料，是一种改性、环保的复合材料，其延性、抗裂性、抗渗性、减震阻尼性、保温隔热性和隔音降噪性等优于普通混凝土，橡胶主要通过物理力学作用改善混凝土内部结构，并不改变混凝土中各种材料本身的化学性能,因而不会破坏混凝土的耐久性。橡胶混凝土可大量消耗废橡胶，我国混凝土产量超过15亿m3，理论上1m3混凝土只须掺加0.8kg橡胶粉便可消化掉没有回收再生利用的废橡胶。废橡胶轮胎是一种由橡胶、炭黑、软化剂及硫化促进剂等多种材料组成的含交联结构的材料，所用的橡胶集料是废旧橡胶经粉碎机断裂其交联网状结构，产生的大量分子碎片颗粒，其表面呈惰性，根据粉碎后颗粒的大小，分为不同目数等级的橡胶粉。废橡胶资源丰富，价格低廉，利用其对混凝土进行改性是一种既简单又经济的方法。本专利技术实施例提供了一种钢管混凝土支架，将橡胶混凝土创新性地引入到了钢管混凝土支架支护技术中，使得钢管混凝土支架在具备高强的支护能力的同时，大大提升抗震、让压变形和承受动力荷载的能力，解决了钢管混凝土支架刚性过大的问题，大大降低了钢管混凝土支架脆性破坏的可能性。下面结合图1-3对本专利技术实施例提供的钢管橡胶混凝土支架进行进一步阐释。如图1-3所示，本专利技术实施例提供的钢管橡胶混凝土支架包括：支架钢管6、橡胶混凝土5、连接套管2。支架钢管6通过连接套管2连接成为整体支架，利用固定锚杆将连接好的支架钢管6安装到待支护断面上，并且可以在支架钢管6的内部空间灌注橡胶混凝土5而形成本专利技术实施例提供的钢管橡胶混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管混凝土支架，其特征在于，所述钢管混凝土支架包括：支架钢管、置于所述支架钢管内的橡胶混凝土和连接所述支架钢管的连接套管，所述钢管混凝土支架上设有排气孔和注浆孔；其中，所述橡胶混凝土是以混凝土或水泥砂浆为基材，均匀掺入各种非连续的橡胶粉或橡胶颗粒而形成的水泥基复合材料；所述橡胶粉或橡胶颗粒是通过在无水乙醇或氢氧化钠中浸泡并烘干而得到，粒径为300目到16目，所述橡胶混凝土当中的橡胶粉或橡胶颗粒重量所占比例为0.1‑20％。

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土支架，其特征在于，所述钢管混凝土支架包括：支架钢管、置于所述支架钢管内的橡胶混凝土和连接所述支架钢管的连接套管，所述钢管混凝土支架上设有排气孔和注浆孔；其中，所述橡胶混凝土是以混凝土或水泥砂浆为基材，均匀掺入各种非连续的橡胶粉或橡胶颗粒而形成的水泥基复合材料；所述橡胶粉或橡胶颗粒是通过在无水乙醇或氢氧化钠中浸泡并烘干而得到，粒径为300目到16目，所述橡胶混凝土当中的橡胶粉或橡胶颗粒重量所占比例为0.1-20％。2.根据权利要求1所述的钢管混凝土支架，其特征在于，所述支架钢管的管壁厚度由厚度值最大处到最小处沿界面所在弧线线性减小；所述支架钢管的管壁厚度在与待支护断面接触的位置处最大，为6-20mm，所述的支架钢管的管壁厚度值在支架的内侧最小，为4-12mm，其中，最小值与最大值之比为1/2到4/5。3.根据权利要求1所述的钢管混凝土支架，其特征在于，所述支架钢管上设有限位钢圈，以防止所述连接套管的错动。4.根据权利要求1所述的钢管混凝土支架，其特征在于，所述钢管混凝土支架还包括用于监测所述钢管混凝土支架的应力和形变的传感器。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仕林，李成刚，李廷春，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油工程建设公司，中国石油天然气华东勘察设计研究院岩土工程处，
类型：发明
国别省市：北京;11