一種鋼管混凝土空心支架及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼管混凝土空心支架及其施工方法，屬于巖土工程領域，能夠提升抗震、讓壓變形和承受動力荷載的能力，且降低混凝土的使用量。所述鋼管混凝土支架包括：鋼管構件、橡膠混凝土和連接所述鋼管構件的連接套管，所述鋼管混凝土支架上設有排氣孔和注漿孔；其中，所述鋼管構件包括外支架鋼管和空心的內支架鋼管，所述外支架鋼管和所述內支架鋼管通過一或多個定位鋼筋連接，以將所述外支架鋼管和所述內支架鋼管保持在同心的相對位置；所述橡膠混凝土是以混凝土或水泥砂漿為基材，均勻摻入各種非連續(xù)的橡膠粉或橡膠顆粒而形成的水泥基復合材料，且置于所述鋼管構件內的外支架鋼管和內支架鋼管之間。本發(fā)明用于進行支護。
【專利說明】
一種鋼管混凝土空心支架及其施工方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程領域，特別涉及一種鋼管混凝土空心支架及其施工方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的地下工程支護方式中，鋼管混凝土支架作為一種十分有效的支護結構，在新汶華豐煤礦、龍口北皂礦、邢臺邢東礦、通化八寶礦、內蒙上海廟長城礦、淮南國投新集口孜東礦、神華寧煤清水營礦、甘肅平?jīng)鲂掳驳V等礦的巷道、硐室或隧道支護中，其優(yōu)良的支護性能已經(jīng)在工程實際中的到了充分地檢驗。
[0003]但是，對于圍巖壓力大、變形量大、變形時間長、存在動壓的隧道、地下油庫、水封洞庫和硐室，如果鋼管混凝土支架沒有抗震或讓壓功能，在支架與圍巖相互作用過程中，當載荷超過支架的承載力時，支架就會失穩(wěn)破壞而失去承載能力。尤其是在存在動壓或者發(fā)生地震的情況下，鋼管混凝土整體失穩(wěn)的幾率大大增加。而且現(xiàn)有的鋼管混凝土支架消耗的混凝土往往較多，不利于降低成本。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明實施例提供了一種鋼管混凝土空心支架，能夠提升鋼管混凝土支架的抗震、讓壓變形和承受動力荷載的能力，且降低混凝土的使用量。
[0005]—方面，提供一種鋼管混凝土空心支架，所述鋼管混凝土空心支架包括:鋼管構件、橡膠混凝土和連接所述鋼管構件的連接套管，所述鋼管混凝土空心支架上設有排氣孔和注漿孔；
[0006]其中，所述鋼管構件包括外支架鋼管和空心的內支架鋼管，所述外支架鋼管和所述內支架鋼管通過一或多個定位鋼筋連接，以將所述外支架鋼管和所述內支架鋼管保持在同心的相對位置；
[0007]所述橡膠混凝土是以混凝土或水泥砂漿為基材，均勻摻入各種非連續(xù)的橡膠粉或橡膠顆粒而形成的水泥基復合材料，且置于所述鋼管構件內的外支架鋼管和內支架鋼管之間。
[0008]可選地，所述內支架鋼管的一端具有直徑縮小段，另一端直徑不變，使得連接鋼管構件時將直徑縮小段插入相鄰的直徑不變的一端。
[0009]可選地，所述定位鋼筋包括第一種定位鋼筋和第二定位鋼筋;其中，第一種定位鋼筋的一端焊接在內支架鋼管直徑縮小段與未縮小段的交界處，另一端焊接在外支架鋼管邊緣處;第二種定位鋼筋的一端焊接在內支架鋼管直徑不變的一端，另一端焊接在外支架鋼管邊緣處。
[0010]可選地，所述外支架鋼管的管壁厚度值在與待支護斷面接觸的位置處最大;所述外支架鋼管的管壁厚度值在支架的內側最小；最小與最大值的比值為1/2到4/5，管壁厚度由厚度值最大處到最小處厚度沿截面所在弧線線性減小。
[0011]可選地，所述外支架鋼管的直徑為8-30cm，內支架鋼管與外支架鋼管直徑的比值為1/2-3/4;所述外支架鋼管的最大管壁厚度值為6-20mm，所述外支架鋼管的最小管壁厚度值為4-12_。其中，內支架鋼管既可以是鋼管，也可以是PVC塑料管，也可以是其他具有類似性能的管材。
[0012]可選地，所述內支架鋼管的管壁厚度為2-12_，管壁厚度各處一致，所述的直徑縮小段直徑縮小的值為兩倍的內支架鋼管管壁厚度，直徑縮小段的長度為10-40_。
[0013]可選地，所述混凝土為含有橡膠粉的橡膠混凝土，所述橡膠粉是通過在無水乙醇或氫氧化鈉中浸泡并烘干而得到，粒徑為300目到16目。
[0014]可選地，所述橡膠混凝土當中的橡膠粉重量所占比例為0.1-20%。
[0015]可選地，所述鋼管混凝土空心支架還可包括用于監(jiān)測所述鋼管混凝土支架的應力和形變的傳感器。本發(fā)明實施例在鋼管混凝土空心支架上設置監(jiān)測應力形變的傳感器，應力形變的數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)通信傳送至各種終端設備(例如，手機、電腦等)，以全程監(jiān)控、分析鋼管混凝土空心支架的受力和形變，預防鋼管混凝土空心支架因應力和形變過大而發(fā)生傾覆、失穩(wěn)等事故。
[0016]可選地，所述連接套管為截面為圓形的鋼管，管壁厚度為4-12_，其內徑比所述鋼管構件的外徑大，以保證所述鋼管構件順利插入連接，所述連接套管的長度為150mm-300mm，所述外支架鋼管上設有限位鋼圈，以防止所述連接套管的錯動。
[0017]可選地，所述鋼管混凝土空心支架的頂部留有圓形排氣孔，直徑為2-10mm，底部留有圓形注漿孔，所述排氣孔和所述注漿孔在向支架鋼管內空間灌注橡膠混凝土時協(xié)同工作，所述排氣孔和所述注漿孔位于所述鋼管混凝土空心支架的內側。
[0018]可選地，所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔，所述第一孔與所述排氣孔和注漿孔中的一個配合使用以通過供水管道向所述內支架鋼管中注入水，所述第二孔與所述排氣孔和注漿孔中的另一個配合使用以通過排水管道從所述內支架鋼管中排出水，所述供水管道和所述排水管道為水供應循環(huán)系統(tǒng)的組成部分。
[0019]可選地，所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔，所述外支架鋼管上設有與所述第一孔對應的第三孔以及與所述第二孔對應的第四孔，所述第一孔與所述第三孔配合使用以通過供水管道向所述內支架鋼管中注入水，所述第二孔與所述第四孔配合使用以通過排水管道從所述內支架鋼管中排出，所述供水管道和所述排水管道為水供應循環(huán)系統(tǒng)的組成部分水。
[0020]另一方面，提供一種應用上面所述的任一種鋼管混凝土空心支架的施工方法，所述方法包括:
[0021]利用連接套管將鋼管構件按照內支架鋼管直徑縮小一端插入直徑不變一端的順序依次連接，成為整體支架；
[0022]將連接好的通過固定錨桿將其安裝到待支護斷面上去；
[0023]通過注漿孔向空心鋼管構件支架內灌注拌制均勻的橡膠混凝土，直至橡膠混凝土充滿每一節(jié)鋼管構件為止；
[0024]利用木塞封堵注漿孔和排氣孔，至此空心鋼管橡膠混凝土空心支架施工完畢。
[0025]可選地，所述方法還包括:
[0026]當所述傳感器監(jiān)測到所述鋼管混凝土空心支架的應力超過應力閾值或形變超過形變閾值時，根據(jù)所述鋼管混凝土空心支架的狀態(tài)來增加錨桿支護和/或液壓支架。
[0027]可選地，所述方法還包括:
[0028]在所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔時，通過水供應循環(huán)系統(tǒng)的供水管道向所述內支架鋼管中注水，通過水供應循環(huán)系統(tǒng)的排水管道從所述內支架鋼管中排出水。
[0029]本發(fā)明實施例提供的鋼管混凝土空心支架及其施工方法，可應用于石油水封洞庫、地下儲油洞庫、硐室、井筒支護和隧道中，將橡膠混凝土創(chuàng)新性地引入到了鋼管混凝土支架支護技術中，由于橡膠混凝土的高阻尼比，使鋼混支架在具備高強的支護能力的同時，抗震、讓壓變形和承受動力荷載的能力得到了大大提升，解決了鋼混支架剛性過大的問題，大大降低了鋼混支架脆性破壞的可能性。同時，鋼管混凝土空心支架中的鋼管構件包括外支架鋼管和空心的內支架鋼管，所述外支架鋼管和所述內支架鋼管通過一或多個定位鋼筋連接，以將所述外支架鋼管和所述內支架鋼管保持在同心的相對位置，由于所述混凝土置于所述鋼管構件內的外支架鋼管和內支架鋼管之間，而內支架鋼管內并沒有使用混凝土，因而能夠降低混凝土的使用量。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是本發(fā)明實施例提供的鋼管混凝土空心支架的整體結構示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實施例提供的鋼管構件的示意圖；
[0033]圖3為內支架鋼管的直徑縮小一端的詳細視圖；
[0034]圖4是沿圖2中的線AA截取的鋼管構件的剖面圖；
[0035]圖5是定位鋼筋的布置圖；
[0036]圖6是應用本發(fā)明提供的鋼管混凝土支架的施工方法的流程圖。
[0037]附圖標記說明:
[0038]空心鋼管構件I;連接套管2;橡膠混凝土3;內支架鋼管4;注漿孔5;排氣孔6;外支架鋼管7;垂直定位鋼筋8;斜定位鋼筋9;內支架鋼管直徑縮小段10;內支架鋼管直徑不變段11;限位鋼圈12;外支架鋼管外側管壁厚度最大處13;外支架鋼管內側管壁厚度最小處14。
【具體實施方式】
[0039]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0040]我國是世界上廢橡膠產生量最大的國家之一，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，中國現(xiàn)在每年報廢輪胎已經(jīng)達到每年一億條以上，并且以每年15%的速度增長。廢橡膠在自然條件下難降解，不僅占用土地、污染環(huán)境、破壞植物生長、存在火災隱患，而且造成了巨大的資源浪費。我國非常重視廢橡膠的處理與利用，但是無害化利用率偏低，約為60%。因此，進一步拓寬廢橡膠的應用范圍、加大廢橡膠的利用效率是亟待解決的問題，對于緩解資源緊張、改善環(huán)境污染具有重大的社會和經(jīng)濟意義。
[0041]目前，我國廢橡膠利用以生產再生膠為主，但再生膠生產過程復雜，生產能耗大，“三廢”治理難，無法滿足環(huán)保要求，歐美主要工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)全面禁止再生膠的生產。廢橡膠粉生產工藝簡單，消耗能源少，不污染環(huán)境，成為發(fā)達國家利用廢橡膠的主要方式。從長遠看，廢橡膠粉是非常有前途的產品，可以廣泛應用于普通混凝土、瀝青混凝土、防水材料以及其他建筑材料中，具有廣闊的開發(fā)空間和利用前景。
[0042]橡膠混凝土是以混凝土或水泥砂漿為基材，均勻摻入各種非連續(xù)的橡膠粉或橡膠顆粒而形成的水泥基復合材料，是一種改性、環(huán)保的復合材料，其延性、抗裂性、抗?jié)B性、減震阻尼性、保溫隔熱性和隔音降噪性等優(yōu)于普通混凝土，橡膠主要通過物理力學作用改善混凝土內部結構，并不改變混凝土中各種材料本身的化學性能，因而不會破壞混凝土的耐久性。橡膠混凝土可大量消耗廢橡膠，我國混凝土產量超過15億m3，理論上Im3混凝土只須摻加0.8kg橡膠粉便可消化掉沒有回收再生利用的廢橡膠。廢橡膠輪胎是一種由橡膠、炭黑、軟化劑及硫化促進劑等多種材料組成的含交聯(lián)結構的材料，所用的橡膠集料是廢舊橡膠經(jīng)粉碎機斷裂其交聯(lián)網(wǎng)狀結構，產生的大量分子碎片顆粒，其表面呈惰性，根據(jù)粉碎后顆粒的大小，分為不同目數(shù)等級的橡膠粉。廢橡膠資源豐富，價格低廉，利用其對混凝土進行改性是一種既簡單又經(jīng)濟的方法。
[0043]本發(fā)明實施例提供一種鋼管混凝土空心支架，所述鋼管混凝土空心支架包括:鋼管構件、橡膠混凝土和連接所述鋼管構件的連接套管，所述鋼管混凝土空心支架上設有排氣孔和注漿孔;其中，所述鋼管構件包括外支架鋼管和空心的內支架鋼管，所述外支架鋼管和所述內支架鋼管通過一或多個定位鋼筋連接，以將所述外支架鋼管和所述內支架鋼管保持在同心的相對位置;所述橡膠混凝土是以混凝土為基材，均勻摻入各種非連續(xù)的橡膠粉或橡膠顆粒而形成的水泥基復合材料，且所述橡膠混凝土置于所述鋼管構件內的外支架鋼管和內支架鋼管之間。
[0044]本發(fā)明實施例通過將橡膠混凝土引入到了鋼管混凝土支架支護技術中，使得鋼管混凝土支架在具備高強的支護能力的同時，大大提升抗震、讓壓變形和承受動力荷載的能力，解決了鋼管混凝土支架剛性過大的問題，大大降低了鋼管混凝土支架脆性破壞的可能性。同時，鋼管混凝土空心支架中的鋼管構件包括外支架鋼管和空心的內支架鋼管，所述外支架鋼管和所述內支架鋼管通過一或多個定位鋼筋連接，以將所述外支架鋼管和所述內支架鋼管保持在同心的相對位置，由于所述混凝土置于所述鋼管構件內的外支架鋼管和內支架鋼管之間，而內支架鋼管內并沒有使用混凝土，因而能夠降低混凝土的使用量。
[0045]下面結合圖1-5以橡膠混凝土為例對本發(fā)明實施例提供的鋼管混凝土支架進行進一步闡釋。
[0046]如圖1-5所示的一種空心鋼管混凝土支架包括:空心鋼管構件1、橡膠混凝土3、連接套管2?？招匿摴軜嫾蘒通過連接套管2連接成為整體支架，利用固定錨桿將支架安裝到待支護斷面上，并向支架內灌注橡膠混凝土 3形成空心鋼管橡膠混凝土支架。
[0047]所述的空心鋼管構件I是由截面為圓形的兩根同截面圓心的外支架鋼管7和內支架鋼管4組成，也就是說最終形成的是空心鋼管橡膠混凝土支架，內支架鋼管4、外支架鋼管7通過垂直定位鋼筋8和斜定位鋼筋9固定其同心的相對位置;整體支架的形狀可以為直墻半圓拱形、圓形、矩形、方形、馬蹄形等，依據(jù)待支護斷面形狀而定。
[0048]所述外支架鋼管7的直徑為8-30cm，內支架鋼管4與外支架鋼管7直徑的比值為I/
2-3/4;所述的外支架鋼管7的管壁厚度值在與待支護斷面接觸的位置處13最大，為6-20mm;所述的外支架鋼管的管壁厚度值在支架的內側14最小，為4-12mm;最小與最大值的比值為1/2-4/5，管壁厚度由厚度值最大處13到最小處14厚度沿截面所在弧線線性減小。這樣增強了鋼管橡膠混凝土支架的抗彎折能力和外側的抗拉強度。所述的外支架鋼管7管壁厚度也可以是均勻一致的，數(shù)值為6-20_。
[0049]所述空心鋼管構件I內支架鋼管的管壁厚度為2_8mm，管壁厚度各處一致，內支架鋼管4直徑在其中一端頭有直徑縮小段10，另一端11直徑不變;所述的直徑縮小段10直徑縮小的值為兩倍的內支架鋼管4管壁厚度，直徑縮小段10的長度為10-40mm，這樣在空心鋼管構件I連接時便可將該構件I內鋼管直徑縮小段10插入相鄰鋼管橡膠混凝土構件內鋼管直徑未變化的一端U，以保證橡膠混凝土3的連續(xù)灌注，避免橡膠混凝土3溢入內支架鋼管4內部。
[0050]所述的橡膠混凝土3是在普通混凝土內添加橡膠粉均勻攪拌而成，橡膠粉重量所占比例0.1%-20%。
[0051 ]所述的橡膠粉由廢舊輪胎制成，其粒徑為300目-16目，需通過在無水乙醇或氫氧化鈉中浸泡并烘干，以去掉橡膠中的硬脂酸鋅，從而增強橡膠顆粒與水泥砂漿的粘結能力，減少橡膠混凝土的開裂。
[0052]所述的空心鋼管混凝土支架的頂部留有排氣孔6，為圓形，直徑2-10mm;底部留有注漿孔5，為圓形，注漿孔5的直徑與注漿管的直徑相匹配，排氣孔6和注漿孔5在向支架內空間灌注橡膠混凝土3時協(xié)同工作。
[0053]所述的排氣孔6和注漿孔5均位于鋼管橡膠混凝土支架的內側，這樣的布置方式可以在確保順利注漿的同時保證支架外側足夠的抗拉能力。
[0054]所述的連接套管2為截面為圓的鋼管，管壁厚度為4_12mm，形狀與被連接相鄰空心鋼管構件I匹配，內徑比空心鋼管構件I的外徑稍大，能保證空心鋼管構件I順利插入連接即可;所述連接套管2的長度為150mm-300mm。
[0055]所述外支架鋼管7外側上焊有限位鋼圈12，以避免連接套管2的錯動。其中，限位鋼圈可焊接到連接套管上。
[0056]所述的定位鋼筋有兩種，一種斜定位鋼筋9是焊接在內支架鋼管4直徑縮小段10，共有2-6根鋼筋，均勻分布，焊接方式一致，斜定位鋼筋9 一端焊接在外支架鋼管7邊緣處，另一端焊接在內支架鋼管4直徑縮小段10與未縮小段的交界處;另一種垂直定位鋼筋8是焊接在內支架鋼管4直徑未變化的一端11，共有2-6根鋼筋，均勻分布，焊接方式一致，垂直定位鋼筋8—端焊接在外支架鋼管7邊緣處，另一端焊接在內支架鋼管4直徑未變化一端11邊緣處。兩種定位鋼筋的作用都是確保內支架鋼管4和外支架鋼管7同心的相對位置。
[0057]在本發(fā)明實施例中，可選地，所述鋼管混凝土支架還可包括用于監(jiān)測所述鋼管混凝土支架的應力和形變(例如，上下或者兩側方面的形變)的傳感器(圖未示出)。所述傳感器初始可設置一個安全的應力閾值和一個安全的形變閾值，并監(jiān)測鋼管混凝土支架的實時應力值和形變值。當實時應力值和形變值超過此應力閾值或形變閾值時，可觸發(fā)警報裝置發(fā)出警報聲響。
[0058]當工作人員聽到警報聲時，即可得知鋼管混凝土支架處于極限受力狀態(tài)，此時，會采取增加錨桿支護、增加液壓支柱等相應的補救手段，避免進一步的失穩(wěn)。而當應力應變數(shù)據(jù)長時間處于穩(wěn)定狀態(tài)，則可證明支架已處于穩(wěn)定工作的安全狀態(tài)。
[0059]本發(fā)明實施例在鋼管混凝土支架上設置監(jiān)測應力形變的傳感器，應力形變的數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)通信傳送至各種終端設備(例如，手機、電腦等)，以全程監(jiān)控、分析鋼管混凝土支架的受力和形變，預防鋼管混凝土支架因應力和形變過大而發(fā)生傾覆、失穩(wěn)等事故。
[0060]在本發(fā)明實施例中，可選地，所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔，所述第一孔與所述排氣孔和注漿孔中的一個配合使用以通過供水管道向所述內支架鋼管中注入水，所述第二孔與所述排氣孔和注漿孔中的另一個配合使用以在內支架鋼管注滿水時通過排水管道從所述內支架鋼管中排出水。這樣一來，可以利用外支架鋼管的兩個現(xiàn)有孔來與所述第一孔和第二孔配合，無需在外支架鋼管上另外開設額外的孔。
[0061]在本發(fā)明實施例中，作為另一種實現(xiàn)方式，在所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔的情況下，可選地，所述外支架鋼管上可設有與所述第一孔對應的第三孔以及與所述第二孔對應的第四孔。其中，所述第一孔與所述第三孔配合使用以通過供水管道向所述內支架鋼管中注入水，所述第二孔與所述第四孔配合使用以通過排水管道從所述內支架鋼管中排出水，所述供水管道和所述排水管道為水供應循環(huán)系統(tǒng)的組成部分。在注水過程中，若發(fā)現(xiàn)有水從所述內支架鋼管通過排水管道排出，則可得知內支架鋼管中水已注滿。
[0062]在本發(fā)明實施例中，所述供水管道和所述排水管道可以為水供應循環(huán)系統(tǒng)的組成部分。由水供應循環(huán)系統(tǒng)通過供水管道向所述內支架鋼管供水，從所述內支架鋼管排出的水可通過排水管道重新回到水供應循環(huán)系統(tǒng)，水供應循環(huán)系統(tǒng)通過選擇性地供應熱水和冷水可以實現(xiàn)永久的供暖和制冷功能。
[0063]其中，第一孔和第二孔可設置在內支架鋼管上的各種不同位置，這兩孔越小越好，能夠保證水正常進出即可。所述管道可以為各種材質的管子，例如軟管、鋼管等。
[0064]本發(fā)明實施例通過在內支架鋼管中注入水，可實現(xiàn)冬天取暖、夏天制冷的功能。具體地，可在內支架鋼管中通水，類似北方冬季取暖用的暖氣功能，溫度過低時通熱水取暖，氣溫過高時通涼水制冷，從而方便作業(yè)人員。此外，可為多個空心支架配套冷、熱水循環(huán)系統(tǒng)以實現(xiàn)這一功能。另外，在隧道、硐室、洞庫內發(fā)生火災時利用本發(fā)明，可在第一時間放出內支架鋼管中循環(huán)的水，從而達到救災的目的。
[0065]參照圖6，本發(fā)明實施例提供的空心鋼管混凝土支架的施工方法可以包括:
[0066]61、利用連接套管2將空心鋼管構件I按照內支架鋼管直徑縮小一端10插入直徑不變一端11的順序依次連接，成為整體支架；
[0067]62、將連接好的空心鋼管構件I組成的支架通過固定錨桿將其安裝到待支護斷面上去;
[0068]63、通過注漿孔5向空心鋼管構件I支架內灌注拌制均勻的橡膠混凝土 3，直至橡膠混凝土 3充滿每一節(jié)空心鋼管構件I為止；
[0069]64、利用木塞封堵注漿孔5和排氣孔6，至此空心鋼管橡膠混凝土支架施工完畢。
[0070]可選地，所述施工方法還包括:當所述傳感器監(jiān)測到所述鋼管混凝土支架的應力超過應力閾值或形變超過形變閾值時，根據(jù)所述鋼管混凝土支架的狀態(tài)來增加錨桿支護和/或液壓支架。
[0071 ] 可選地，在上述步驟64之前，在所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔時，所述施工方法還包括:向所述內支架鋼管中注水，待注水完成后，封閉所述第一孔和所述第二孔。
[0072]本發(fā)明實施例提供的空心鋼管橡膠混凝土支架及其施工方法的優(yōu)點可包括:
[0073](I)本發(fā)明相對于實心鋼管混凝土支架可以節(jié)省大量的混凝土，降低了支架的成本。
[0074](2)將橡膠混凝土創(chuàng)新性地引入到了空心鋼管混凝土支架支護技術中，由于橡膠混凝土的高阻尼比，使鋼混支架在具備高強的支護能力的同時，抗震、讓壓變形和承受動力荷載的能力得到了大大提升，解決了空心鋼混支架剛性過大的問題，大大降低了鋼混支架脆性破壞的可能性；
[0075](3)利用橡膠混凝土取代鋼混支架中的普通混凝土，鋼管為橡膠混凝土提供緊箍力，使得橡膠粉與混凝土提相容性不好的問題得到極大程度的改善；
[0076](4)使用橡膠粉而不是橡膠粒，在一定程度上解決了橡膠?；炷料鹉z粒上浮與分布不均的問題；
[0077](5)本發(fā)明拓展了橡膠粉在土木工程中的應用，進一步，為解決目前廢舊橡膠輪胎污染嚴重的問題做出了貢獻；
[0078](6)本發(fā)明采用的外支架鋼管為厚度可變的鋼管，提高了鋼混支架的抗彎折破壞的能力，同時也節(jié)省了鋼材的用量；
[0079]需要說明的是:上述實施例提供的鋼管混凝土支架與其施工方法實施例屬于同一構思，它們之間也相互參照，這里冗余內容不再贅述。
[0080]需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于裝置類實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
[0081]需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0082]本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
[0083]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述鋼管混凝土空心支架包括:鋼管構件、橡膠混凝土和連接所述鋼管構件的連接套管，所述鋼管混凝土空心支架上設有排氣孔和注漿孔； 其中，所述鋼管構件包括外支架鋼管和空心的內支架鋼管，所述外支架鋼管和所述內支架鋼管通過一或多個定位鋼筋連接，以將所述外支架鋼管和所述內支架鋼管保持在同心的相對位置； 所述橡膠混凝土是以混凝土或水泥砂漿為基材，均勻摻入各種非連續(xù)的橡膠粉或橡膠顆粒而形成的水泥基復合材料，且置于所述鋼管構件內的外支架鋼管和內支架鋼管之間； 所述內支架鋼管的一端具有直徑縮小段，另一端直徑不變，使得連接鋼管構件時將直徑縮小段插入相鄰的直徑不變的一端； 所述定位鋼筋包括第一種定位鋼筋和第二定位鋼筋； 其中，第一種定位鋼筋的一端焊接在內支架鋼管直徑縮小段與未縮小段的交界處，另一端焊接在外支架鋼管邊緣處； 第二種定位鋼筋的一端焊接在內支架鋼管直徑不變的一端，另一端焊接在外支架鋼管邊緣處。2.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述外支架鋼管的管壁厚度值在與待支護斷面接觸的位置處最大；所述外支架鋼管的管壁厚度值在支架的內側最小;最小與最大值的比值為1/2到4/5，管壁厚度由厚度值最大處到最小處厚度沿截面所在弧線線性減小。3.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述外支架鋼管的直徑為8-30cm，內支架鋼管與外支架鋼管直徑的比值為1/2-3/4;所述外支架鋼管的最大管壁厚度值為6_20mm，所述外支架鋼管的最小管壁厚度值為4-12mm。4.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述內支架鋼管的管壁厚度為2-12mm，管壁厚度各處一致，所述的直徑縮小段直徑縮小的值為兩倍的內支架鋼管管壁厚度，直徑縮小段的長度為10-40mm。5.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述橡膠混凝土為含有橡膠粉的橡膠混凝土，所述橡膠粉是通過在無水乙醇或氫氧化鈉中浸泡并烘干而得到，粒徑為300目到16目，所述橡膠混凝土當中的橡膠粉重量所占比例為0.1-20%。6.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述鋼管混凝土空心支架還包括用于監(jiān)測所述鋼管混凝土空心支架的應力和形變的傳感器。7.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述連接套管為截面為圓形的鋼管，管壁厚度為4-12mm，其內徑比所述鋼管構件的外徑大，以保證所述鋼管構件順利插入連接，所述連接套管的長度為150_-300_，所述外支架鋼管上設有限位鋼圈，以防止所述連接套管的錯動。8.根據(jù)權利要求7所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述鋼管混凝土空心支架的頂部留有圓形排氣孔，直徑為2-10mm，底部留有圓形注漿孔，所述排氣孔和所述注漿孔在向支架鋼管內空間灌注橡膠混凝土時協(xié)同工作，所述排氣孔和所述注漿孔位于所述鋼管混凝土空心支架的內側。9.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔，所述第一孔與所述排氣孔和注漿孔中的一個配合使用以通過供水管道向所述內支架鋼管中注入水，所述第二孔與所述排氣孔和注漿孔中的另一個配合使用以通過排水管道從所述內支架鋼管中排出水，所述供水管道和所述排水管道為水供應循環(huán)系統(tǒng)的組成部分。10.根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土空心支架，其特征在于，所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔，所述外支架鋼管上設有與所述第一孔對應的第三孔以及與所述第二孔對應的第四孔，所述第一孔與所述第三孔配合使用以通過供水管道向所述內支架鋼管中注入水，所述第二孔與所述第四孔配合使用以通過排水管道從所述內支架鋼管中排出水，所述供水管道和所述排水管道為水供應循環(huán)系統(tǒng)的組成部分。11.一種應用權利要求1-8任一所述的鋼管混凝土空心支架的施工方法，其特征在于，所述方法包括: 利用連接套管將鋼管構件按照內支架鋼管直徑縮小一端插入直徑不變一端的順序依次連接，成為整體支架； 將連接好的通過固定錨桿將其安裝到待支護斷面上去； 通過注漿孔向空心鋼管構件支架內灌注拌制均勻的橡膠混凝土，直至橡膠混凝土充滿每一節(jié)鋼管構件為止； 利用木塞封堵注漿孔和排氣孔，至此鋼管橡膠混凝土空心支架施工完畢。12.根據(jù)權利要求11所述的施工方法，其特征在于，所述方法還包括: 當所述傳感器監(jiān)測到所述鋼管混凝土空心支架的應力超過應力閾值或形變超過形變閾值時，根據(jù)所述鋼管混凝土空心支架的狀態(tài)來增加錨桿支護和/或液壓支架。13.根據(jù)權利要求11所述的施工方法，其特征在于，所述方法還包括: 在所述內支架鋼管上設有第一孔和第二孔時，通過水供應循環(huán)系統(tǒng)的供水管道向所述內支架鋼管中注水，通過水供應循環(huán)系統(tǒng)的排水管道從所述內支架鋼管中排出水。
【文檔編號】E21D11/10GK106014450SQ201610533640
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張仕林, 李成剛, 李廷春
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 中國石油工程建設公司, 中國石油天然氣華東勘察設計研究院巖土工程處