一种可缩性钢架支护结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架，所述工字钢架相对端分别连接有预设孔洞的钢板，钢板之间通过若干根弹簧连接，在所述工字钢架连接部外周套有钢套管，钢套管中填充有泡沫混凝土，钢套管外周壁上套有锁紧钢套管的箍具，构成封闭的拱形支护结构。该结构具有一定的变形适应能力，能与围岩产生协调变形，使围岩的形变能量得到一定程度的耗散，可明显降低围岩作用在钢架支护上的形变压力，同时可有效抑制围岩产生过大的变形，不至造成松动压力，可为高地应力软岩隧道变形大、支护难的工程问题提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种可缩性钢架支护结构
本技术属于一种隧道支护结构，具体涉及一种在围岩压力作用下具有可缩特性的钢拱架支护结构，特别是可应用于高地应力软岩隧道变形控制的柔性支护。
技术介绍
高地应力软岩隧道的支护效果直接影响着隧道的安全性。变形监测资料显示，形变压力是软岩隧道支护压力的主要显现形式。在进行高地应力软岩隧道支护时，若只一味提高支护刚度，即所谓的“强支硬顶”，效果并不理想。由于刚性支护结构不能与围岩协调变形，随着围岩流变变形的增大，支护结构所受围岩压力将会迅速增大，导致钢拱架大量扭曲破坏，二次衬砌开裂严重，影响隧道的长期稳定。在高地应力软岩隧道支护结构的设计和施工过程中，围岩产生的大变形对支护结构发挥既定作用的威胁巨大，然而，关于高地应力软岩隧道的围岩与支护结构相互作用的力学机制、支护结构的失效等的研究尚不完善，因此，对软岩隧道的支护结构仍需要进行大量的研究。目前对于高地应力软岩隧道支护结构的研究结果表明，保证支护结构的稳定，则其需满足以下的要求：1.支护结构具有一定的变形适应能力，能与围岩发生协调变形；2.同时，支护结构又具有一定的刚度，在与围岩共同变形中受到压缩，能够对围岩产生越来越大的支护反力，抑制围岩产生过大的变形，不至造成松动压力；总的来说，在高地应力软岩隧道支护过程中，应充分利用软弱围岩自身变形的特性，在一定范围内允许围岩发生变形，使其形变能量得到一定程度的耗散，能够降低围岩作用在支护结构上的压力，从而提高支护结构的安全系数。同时，支护结构能够对围岩提供一定的支护反力，抑制围岩产生过大的变形，而造成围岩的松动破坏。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种简单、易行的软岩隧道可压缩性钢架支护结构。利用此结构，当作用在钢架上的压力由于围岩的形变作用而逐渐增大时，由弹簧-泡沫混凝土组成的接头压缩系统开始产生压缩变形，缩动的结果是围岩的形变能进一步释放，进而作用在钢架上的压力值下降。同时由接头压缩系统的性质，支护结构在与围岩共同变形中受到压缩，将对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，不至造成围岩松动破坏。该新型可缩性钢架支护结构可有效改善支护承担压力过大、变形量难以控制等问题，降低隧道换拱率，为高地应力软岩隧道支护工程问题提供技术支持。为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：为此本技术提供的一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架，所述工字钢架相对端分别连接有预设孔洞的钢板，钢板之间通过若干根弹簧连接，在所述工字钢架连接部外周套有钢套管，钢套管中填充有泡沫混凝土，钢套管外周壁上套有锁紧钢套管的箍具，构成封闭的拱形支护结构。上述方案中，本技术还有进一步限定的技术方案：进一步，所述弹簧为两端带有螺纹的大刚度弹簧，其两端穿过工字钢端部的钢板预设孔洞，用螺帽拧紧固定。进一步，所述弹簧分别贯穿在工字钢端部的钢板的四角。进一步，所述钢套管套在弹簧外周，其两端并向工字钢连接部上下两端伸出一定距离。进一步，所述钢套管侧壁上设有注浆小孔，泡沫混凝土通过注浆小孔向套管内注射，并填满套管两端伸出的空间。进一步，若干个箍具分别沿钢套管两端及中部卡紧，并通过其端部接头拧紧固定。本技术的特点在于：该结构在受到围岩压力作用的初期能产生明显的收缩变形。在压缩变形过程中，由于钢套管的紧箍作用，泡沫混凝土愈来愈紧密，钢架的压缩变形速率逐渐减小，直至停止。箍具的设置，可提高工字钢架与接头连接的整体性，增加接头处抵抗剪切的能力，是一种防止接头处成为薄弱环节的有效措施。该结构具有一定的变形适应能力，能与围岩产生协调变形，使围岩的形变能量得到一定程度的耗散，同时可有效抑制围岩产生过大的变形，不至造成松动压力。支护结构充分利用围岩的变形特性，可明显降低围岩作用在钢架支护上的形变压力，同时对围岩提供越来越大的支护反力，可有效防止围岩产生松动破坏。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的弹簧-泡沫混凝土接头系统横截面示意图；图中：1.工字钢架；2.钢套管；3.弹簧；4.箍具；5.泡沫混凝土；6.钢板；7.螺帽。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。如图1所示，一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架1，工字钢架1相对端部焊有预设孔洞的钢板6，采用两端带有螺纹的大刚度弹簧3穿过工字钢端部的钢板6预设的孔洞，并用螺帽7拧紧固定；钢套管2将弹簧四周包围，并向两工字钢架1端延伸一定长度；钢套管2侧壁上设有注浆小孔，通过注浆小孔向钢套管内注射泡沫混凝土5，并填满钢套管两端伸出的空间。利用称为“卡揽”的箍具4分别沿钢套管两端及中部卡紧，并通过其端部接头拧紧固定。工字钢架1通过弹簧-泡沫混凝土接头系统连接，形成完整、封闭的拱形支护结构。如图2所示，工字钢端部的钢板6在四角各留有一个预设孔洞，弹簧3分别穿过预设孔洞在四角布置。本技术的原理是，代替工字钢架连接的刚性方案，采用具有可压缩性的钢架接头连接系统，在钢拱架受到围岩压力作用时，弹簧-泡沫混凝土接头系统产生压缩变形，围岩的形变能得到一定程度的释放，作用在钢架上的压力减小，降低钢架失稳破坏的概率。同时，当弹簧-泡沫混凝土压缩系统压缩到界限值时，便可认为不可压缩，有效防止了围岩变形过大而造成的松动破坏。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架，其特征在于：所述工字钢架相对端分别连接有预设孔洞的钢板，钢板之间通过若干根弹簧连接，在所述工字钢架连接部外周套有钢套管，钢套管中填充有泡沫混凝土，钢套管外周壁上套有锁紧钢套管的箍具，构成封闭的拱形支护结构。

【技术特征摘要】
1.一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架，其特征在于：所述工字钢架相对端分别连接有预设孔洞的钢板，钢板之间通过若干根弹簧连接，在所述工字钢架连接部外周套有钢套管，钢套管中填充有泡沫混凝土，钢套管外周壁上套有锁紧钢套管的箍具，构成封闭的拱形支护结构。2.根据权利要求1所述的一种可缩性钢架支护结构，其特征在于：所述弹簧为两端带有螺纹的大刚度弹簧，其两端穿过工字钢端部的钢板预设孔洞，用螺帽拧紧固定。3.根据权利要求2所述的一种可缩性钢架支护结构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠山，吴奎，米俊峰，李涌，王建平，蒲建军，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61