适用于大变形隧道的初支体系制造技术

本实用新型专利技术涉及公路隧道、铁路隧道隧道围岩支护领域，尤其是适用于大变形隧道的初支体系，其特征在于：所述隧道初支上均匀开设有若干安装槽，所述安装槽内分别安装有传力装置，所述传力装置分别与所述隧道初支连接固定，所述传力装置中设置有至少一个传力元件，所述传力元件可压缩变形产生变形应力并通过传力装置传递至所述隧道初支。本实用新型专利技术的优点是：可以适量地卸除衬砌内部可能形成的过大的形变应力，避免了当前软岩大变形隧道中普遍存在的初衬钢架扭曲、喷射或浇筑混凝土开裂、剥落、侵限等危险事故，保证大变形隧道的稳定及安全。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及公路隧道、铁路隧道隧道围岩支护领域，尤其是适用于大变形隧道的初支体系。
技术介绍
各种软弱破碎岩层中的深埋铁路、公路隧道中，大变形现象比较常见，针对隧道大变形，目前流行的控制方法是及早封闭隧道初支成环并增强初支衬砌抵御围岩压力、减小隧道变形量。但是，该思路在实际应用中收效甚微，大变形隧道经常发生初支钢架扭曲、喷射或浇筑混凝土开裂、剥落、初次衬砌严重侵限、隧道坍塌等，引发重大工程事故。因而需要采用适宜的措施控制软弱破碎岩层中深埋隧道大变形。
技术实现思路
本技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了适用于大变形隧道的初支体系，能够自适应高地应力和软岩隧道中较大的变形，及时对隧道围岩提供一定程度的支撑力，同时又允许围岩发生较大范围的变形，有效地保护隧道初支，防止隧道初支破坏、隧道失稳，降低隧道开挖施工的风险和费用。本技术目的实现由以下技术方案完成：一种适用于大变形隧道的初支体系，包括隧道初支，其特征在于：所述隧道初支上均匀开设有若干安装槽，所述安装槽内分别安装有传力装置，所述传力装置分别与所述隧道初支连接固定，所述传力装置中设置有至少一个传力元件，所述传力元件可压缩变形产生变形应力并通过传力装置传递至所述隧道初支。所述传力装置包括上、下部定位板，所述上、下部定位板之间设置有所述传力元件，所述传力元件至少包括可移动板和压缩变形件，所述可移动板的顶端与所述上部定位板连接固定，所述压缩变形件的底端与所述下部定位板连接固定，所述可移动板的底端抵触于所述压缩变形件的顶端表面；由所述可移动板和所述压缩变形件所构成的传力元件可压缩变形产生变形应力并通过所述上、下部定位板传递至所述隧道初支。所述压缩变形件的两侧分别设置有限位板，所述限位板固定连接在所述下部定位板上，所述压缩变形件的压缩变形空间限位于所述限位板之间；所述限位板之间通过连接件配合连接形成一体。所述传力装置中设置有至少两个传力元件，所述传力元件之间的间满足于：，其中为所述压缩变形件的屈服强度；为所述压缩变形件的截面积；为所述隧道初支中喷射混凝土的轴心抗压强度；为所述隧道初支中喷射混凝土的厚度。本技术的优点是：针对高地应力或软岩中隧道的大变形破坏特征，采用一种既能允许隧道产生变形又可及时对围岩提供支撑力的支护体系和施工方法，在隧道岩体开挖后，立即铺设钢筋网、架立拱架、安放传力连接装置，然后喷射混凝土，在围岩临空面及时形成支护抗力，并且当围岩变形随着时间增长之时，该支护体系中传力装置自身的压缩变形可以适量地卸除衬砌内部可能形成的过大的形变应力，避免了当前软岩大变形隧道中普遍存在的初衬钢架扭曲、喷射或浇筑混凝土开裂、剥落、侵限等危险事故，保证大变形隧道的稳定及安全。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术传力装置的结构示意图；图3为本技术传力装置中的传力元件未压缩变形时的结构示意图；图4为本技术传力装置中的传力元件压缩变形后的结构示意图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-4所示，图中标记1-12分别表示为：传力装置1、隧道初支2、围岩3、上部定位板4、可移动板5、压缩变形件6、紧固带7、紧固螺母8、紧固螺栓9、限位板10、下部定位板11、手柄12。实施例：如图1所示，本实施例中适用于大变形隧道的初支体系包括传力装置1和隧道初支2，隧道初支2支撑在围岩3的内部。在隧道初支2上均匀开设有安装槽，传力装置1分别安装在安装槽内。传力装置1与隧道初支2连接固定。均匀开设在隧道初支2上的安装槽对于圆形隧道而言，其设置位置可以对称地布置在隧道中心线两侧；而对于马蹄形隧道而言，安装槽的设置位置宜布置于起拱线以上拱肩处并以结构中心线为对称轴的位置。如图2和图3所示，本实施例中传力装置1的主体包括上部定位板4、可移动板5、压缩变形件6和下部定位板11，其中可移动板5和压缩变形件6设置在上部定位板4和下部定位板11之间，可移动板5的顶端与上部定位板4连接固定，压缩变形件6的底端与下部定位板11连接固定，可移动板5的底端与下部定位板11的顶端相抵触，保证可移动板5可施力于压缩变形件6表面。上部定位板4和下部定位板11与隧道初支2连接固定。可移动板5和压缩变形件6所构成的传力元件可压缩变形产生变形应力并通过上、下部定位板传递至隧道初支2，从而对隧道提供一定程度的支撑力，使隧道围岩3保持三向应力状态，同时可以允许隧道内轮廓产生较大的收敛变形。在压缩变形件6的两侧分别固定设置有两块限位板10，两块限位板10之间通过紧固带7绑扎成一体且相对限位固定。紧固带7的一端通过紧固螺纹5和紧固螺栓9的配合连接紧固，保证紧固带7对两块限位板10的限位固定的紧固程度。两块限位板10用于对压缩变形件6的压缩变形范围进行限定，即如图3所示，将压缩变形件6在受压变形时，其整体宽度变化范围位于两块限位板10之间。当上部定位板4和下部定位板11之间的传力元件的数量取决于隧道收敛变形量以及装置自身的压缩变形量，即可在上部定位板4和下部定位板11之间设置若干个可移动板5、压缩变形体6以及相应的限位板10及其紧固件所构成的传力元件来提高隧道初支体系的抗力。如图2所示的便是在上部定位板4和下部定位板11之间设置三套移动板5、压缩变形体6以及相应的限位板10及其紧固件的结构，三套装置可以以均匀分布在上部定位板4和下部定位板11之间。当传力装置1中设置有至少两个传力元件时，传力元件之间的间距满足于：，其中为压缩变形件6的屈服强度；为压缩变形件6的截面积；为隧道初支2中喷射混凝土的轴心抗压强度；为隧道初支2中喷射混凝土的厚度，以提高初支体系的抗力，为确保组合装置先于喷射混凝土屈服，避免喷射混凝土压碎。此时，单位面积内传力装置1的屈服极限低于隧道初支2的喷射混凝土屈服极限，保证避免喷射混凝土压碎。本实施例在具体施工时具有如下步骤：施工隧道初支2，同时可通过以下两种方式在隧道初支2上安装传力装置1：（1-1）隧道开挖后，敷设临近岩石一侧的钢筋网，并打设系统锚杆，摆放支护钢架（宜采用可缩性支架），在设计位置固定聚乙烯泡沫板，然后喷射混凝土，待喷射混凝土达到设计强度70%之时，破除泡沫板表面喷射混凝土，取出泡沫板，安装传力装置1，并将传力装置1的上、下部定位板与隧道初支2的钢筋网和纵向连接钢筋焊接牢固。（1-2）隧道开挖后，敷设临近岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于大变形隧道的初支体系，包括隧道初支，其特征在于：所述隧道初支上均匀开设有若干安装槽，所述安装槽内分别安装有传力装置，所述传力装置分别与所述隧道初支连接固定，所述传力装置中设置有至少一个传力元件，所述传力元件可压缩变形产生变形应力并通过传力装置传递至所述隧道初支。

【技术特征摘要】
1.一种适用于大变形隧道的初支体系，包括隧道初支，其特征在于：所述隧道初支上均
匀开设有若干安装槽，所述安装槽内分别安装有传力装置，所述传力装置分别与所述隧道
初支连接固定，所述传力装置中设置有至少一个传力元件，所述传力元件可压缩变形产生
变形应力并通过传力装置传递至所述隧道初支。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大变形隧道的初支体系，其特征在于：所述传力装
置包括上、下部定位板，所述上、下部定位板之间设置有所述传力元件，所述传力元件至少
包括可移动板和压缩变形件，所述可移动板的顶端与所述上部定位板连接固定，所述压缩
变形件的底端与所述下部定位板连接固定，所述可移动板的底端抵触于所述压缩变形件的
顶端表面；由所述可移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞跃威，杨志豪，曾毅，周子琳，
申请(专利权)人：上海市隧道工程轨道交通设计研究院，
类型：新型
国别省市：上海;31