一种高压力隧道卸压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高压力隧道卸压装置，其包括二级卸压锁脚锚杆、U型锁固托盘、卸压钢架和卸压接头，卸压钢架包括拱部卸压段、仰拱卸压段和两个边墙卸压段，拱部卸压段和仰拱卸压段均通过卸压接头与两个边墙卸压段分别相连；二级卸压锁脚锚杆包括Ⅰ级卸压体、Ⅱ级卸压体和外杆；U型锁固托盘包括抱管钢拱和两个吸能盒；卸压接头包括阻压台体和承压柱；卸压钢架的两个边墙卸压段处各安装有两根二级卸压锁脚锚杆和一个U型锁固托盘。本实用新型专利技术的高压力隧道卸压装置，在高应力环境下通过多级逐次变形释放压力进而达到预定设计的卸压工程效果，保障高应力围岩环境下隧道安全施工和稳定支护。

【技术实现步骤摘要】
一种高压力隧道卸压装置
本技术涉及高应力隧道开挖围岩卸压支护
，特别地，涉及一种高压力隧道卸压装置。
技术介绍
随着我国铁路、公路建设的不断推进，在地质环境恶劣、高地应力、软弱围岩地区建设长、大隧道已不可避免。在高地应力软弱围岩中修建隧道，往往出现围岩大变形问题。地质构造发育地区的深埋地层由于曾经受到强烈的地质构造和构造挤压作用，除完整性较差外，往往还累积了较大的能量。穿过此类地层的深埋隧道，施工过程中由于开挖卸荷，围岩累积的能量逐渐释放必然出现较大的围岩变形。大量地应力测试结果表明：埋深较大的隧道赋存地层中存在着以水平方向为主的残余构造应力，应力大小与围岩压力大小及分布、隧道变形特点密切相关。因此，对地质构造发育地区深埋隧道围岩大变形的特点及控制技术进行研究具有重要意义。研究表明：隧址区地质构造强烈，围岩破碎、软弱结构面发育且赋存较高的构造残余应力是围岩大变形的内因。隧道大变形的外因主要有隧道结构形状和施工工艺两方面。受当前工艺水平限制，部分支护措施的效果无法达到设计要求。特别是系统锚杆、锁脚锚杆的施作有一定滞后，加之围岩软弱、破碎，锚杆锚固力不足，导致钢拱架接头处变形加剧、下部钢拱架无法与之有效连接，接头处成为薄弱环节，严重削弱拱架的整体刚度。此外，初期支护封闭时间过长，也是影响变形的主要因素之一。高地应力软岩隧道的支护结构要能够适应、协调围岩的大变形，释放围岩的压力，同时保障结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现开裂、塌方现象。现阶段在隧道支护方面大多停留在锚杆支护与拱形钢架支护等，只能起到支护作用而无法应对高应力变形带来的安全隐患。国内外对于锚杆在层状围岩的支护作用、锚杆注浆材料、预应力锚杆作用机理进行了大量研究。但目前在我国高应力软岩隧道支护中仍大量采用普通砂浆锚杆或刚性金属支架，无法适应高应力软岩隧道的变形量大、变形速度高、变形持续时间长的特点。常常发生初期支护破坏严重，侵入建筑限界，造成拆换现象。因此需要研究一种既能强化隧道支护能力又能达到对高应力的围岩进行卸压的结构装置。
技术实现思路
本技术针对现有技术中高地应力环境下软岩隧道开挖面临的大变形破坏问题，提供一种应用性强、结构简单、在施工过程中易于安装使用的高压力隧道卸压装置，切实解决现有高压力隧道钢拱架支护强度低、卸压能力严重不足的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种高压力隧道卸压装置，用于在隧道开挖初次支护所喷护的混凝土喷层的基础上进行架设；所述卸压装置包括二级卸压锁脚锚杆、U型锁固托盘、卸压钢架和卸压接头，所述卸压钢架包括拱部卸压段、仰拱卸压段和两个边墙卸压段，所述拱部卸压段和仰拱卸压段均通过卸压接头与两个所述边墙卸压段分别相连；所述卸压钢架的两个边墙卸压段处各安装有两根二级卸压锁脚锚杆和一个U型锁固托盘，两根所述二级卸压锁脚锚杆分别位于沿所述隧道掘进方向上的边墙卸压段管壁的前后两侧且穿过混凝土喷层打入隧道岩体内，所述U型锁固托盘锁扣在边墙卸压段上且其两端分别与两根所述二级卸压锁脚锚杆的外杆外端相连，以使所述二级卸压锁脚锚杆固定在所述边墙卸压段上。进一步的，所述二级卸压锁脚锚杆包括Ⅰ级卸压体、Ⅱ级卸压体和外杆，所述Ⅰ级卸压体和Ⅱ级卸压体均包括Ⅰ号磨砂球、Ⅱ号磨砂球、内杆和套管，所述Ⅰ号磨砂球和Ⅱ号磨砂球为可滑动地安装在套管内的实心椭圆形球体，所述Ⅰ号磨砂球设置在内杆的前端，所述内杆为两段式结构，所述Ⅱ号磨砂球长轴方向的两端分别与内杆的两段固定连接，所述Ⅰ号磨砂球、Ⅱ号磨砂球和内杆的两段焊接固定为一个能在套管内移动的整体结构，使得磨砂球与套管内壁能产生摩擦力；所述Ⅰ级卸压体的套管前端设有堵头，所述Ⅰ级卸压体的内杆通过螺纹接口与所述Ⅱ级卸压体相连，所述所述Ⅱ级卸压体的内杆与外杆相连。进一步的，所述套管具有一段轴截面为波浪形的内壁面；所述Ⅰ号磨砂球和Ⅱ号磨砂球的短轴大于所述内壁面的最小直径、小于所述内壁面的最大直径。进一步的，所述Ⅰ号磨砂球和Ⅱ号磨砂球的长轴均与内杆的中心轴线同轴设置。进一步的，所述U型锁固托盘包括抱管钢拱和两个吸能盒，两个所述吸能盒分别通过垫板与抱管钢拱的两端相接。进一步的，所述吸能盒为两侧开口的方筒结构；所述吸能盒上设有用于外杆穿过的通孔。进一步的，所述卸压接头包括阻压台体和连接于所述阻压台体底部的承压柱，所述阻压台体插设于在上卸压段的连接口内且其侧面镶嵌有一圈齿条，所述承压柱插设于在下卸压段的连接口内。进一步的，所述拱部卸压段、边墙卸压段和仰拱卸压段为连接口处内置柔性填充物的拱形圆钢管；在下卸压段的连接口内还设置有用于阻隔承压柱过度卸压而深入在下卸压段内部的底座。进一步的，所述卸压钢架与所述混凝土喷层之间设置有用于增大与所述混凝土喷层接触面积并保护混凝土喷层的缓冲垫。进一步的，所述隧道内沿隧道的掘进方向设置多榀卸压装置，相邻两榀卸压装置的卸压钢架之间使用连接槽钢连接。相比于现有技术，本技术具有以下有益效果：(1)、本技术的高压力隧道卸压装置，在高应力环境下通过多级逐次变形释放压力进而达到预定设计的卸压工程效果，保障高应力围岩环境下隧道安全施工和稳定支护。(2)、本技术的高压力隧道卸压装置，结合锚杆支护与拱形支护，在多个方面可对围岩进行卸载压力，省去各部在单独使用时带来的施工问题和相互不连接带来的安全隐患。(3)、本技术的高压力隧道卸压装置，卸压钢架刚度大、支护能力强、阻力大、变形量大、卸压程度高。采用二级卸压锁脚锚杆可以防止以往普通锁脚锚杆破损失效导致拱脚移动、扭曲，提高承载力。(4)、本技术的高压力隧道卸压装置，结构易于安装、组件简单，方便了隧道施工的支护工作。(5)、本技术的高压力隧道卸压装置，该装置的多处结构具有卸载围岩应力的功能能够在高应力环境下为隧道安全施工带来切实保障。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术实施例卸压装置的整体结构示意图；图2是本技术实施例卸压装置的主视结构示意图；图3是本技术实施例的二级卸压锁脚锚杆结构示意图；图4是本技术实施例的U型锁固托盘结构示意图；图5是本技术实施例的卸压接头结构示意图(以卸压接头与拱部卸压段和边墙卸压段分别配合为例)；其中：1-混凝土喷层，2-缓冲垫，3-二级卸压锁脚锚杆，31-Ⅰ级卸压体，32-Ⅱ级卸压体，33-外杆，3a-Ⅰ号磨砂球，3b-Ⅱ号磨砂球，3c-内杆，3d-套管，3e-堵头，3f-内壁面，3g-螺纹接口，4-U型锁固托盘，41-抱管钢拱，42-吸能盒，43-垫板，44-螺母，5-卸压钢架，51-拱部卸压段，52-边墙卸压段，53-仰拱卸压段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压力隧道卸压装置，用于在隧道开挖初次支护所喷护的混凝土喷层(1)的基础上进行架设；其特征在于，所述卸压装置包括二级卸压锁脚锚杆(3)、U型锁固托盘(4)、卸压钢架(5)和卸压接头(6)，所述卸压钢架包括拱部卸压段(51)、仰拱卸压段(53)和两个边墙卸压段(52)，所述拱部卸压段(51)和仰拱卸压段(53)均通过卸压接头(6)与两个所述边墙卸压段(52)分别相连；所述卸压钢架(5)的两个边墙卸压段(52)处各安装有两根二级卸压锁脚锚杆(3)和一个U型锁固托盘(4)，两根所述二级卸压锁脚锚杆(3)分别位于沿所述隧道掘进方向上的边墙卸压段(52)管壁的前后两侧且穿过混凝土喷层(1)打入隧道岩体内，所述U型锁固托盘(4)锁扣在边墙卸压段(52)上且其两端分别与两根所述二级卸压锁脚锚杆(3)的外杆(33)外端相连，以使所述二级卸压锁脚锚杆(3)固定在所述边墙卸压段(52)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压力隧道卸压装置，用于在隧道开挖初次支护所喷护的混凝土喷层(1)的基础上进行架设；其特征在于，所述卸压装置包括二级卸压锁脚锚杆(3)、U型锁固托盘(4)、卸压钢架(5)和卸压接头(6)，所述卸压钢架包括拱部卸压段(51)、仰拱卸压段(53)和两个边墙卸压段(52)，所述拱部卸压段(51)和仰拱卸压段(53)均通过卸压接头(6)与两个所述边墙卸压段(52)分别相连；所述卸压钢架(5)的两个边墙卸压段(52)处各安装有两根二级卸压锁脚锚杆(3)和一个U型锁固托盘(4)，两根所述二级卸压锁脚锚杆(3)分别位于沿所述隧道掘进方向上的边墙卸压段(52)管壁的前后两侧且穿过混凝土喷层(1)打入隧道岩体内，所述U型锁固托盘(4)锁扣在边墙卸压段(52)上且其两端分别与两根所述二级卸压锁脚锚杆(3)的外杆(33)外端相连，以使所述二级卸压锁脚锚杆(3)固定在所述边墙卸压段(52)上。


2.根据权利要求1所述的卸压装置，其特征在于，所述二级卸压锁脚锚杆(3)包括Ⅰ级卸压体(31)、Ⅱ级卸压体(32)和外杆(33)，所述Ⅰ级卸压体和Ⅱ级卸压体均包括Ⅰ号磨砂球(3a)、Ⅱ号磨砂球(3b)、内杆(3c)和套管(3d)，所述Ⅰ号磨砂球(3a)和Ⅱ号磨砂球(3b)为可滑动地安装在套管(3d)内的实心椭圆形球体，所述Ⅰ号磨砂球(3a)设置在内杆(3c)的前端，所述内杆(3c)为两段式结构，所述Ⅱ号磨砂球(3b)长轴方向的两端分别与内杆的两段固定连接，所述Ⅰ号磨砂球(3a)、Ⅱ号磨砂球(3b)和内杆(3c)的两段焊接固定为一个能在套管(3d)内移动的整体结构，使得磨砂球与套管(3d)内壁能产生摩擦力；所述Ⅰ级卸压体的套管前端设有堵头(3e)，所述Ⅰ级卸压体的内杆(3c)通过螺纹接口(3g)与所述Ⅱ级卸压体相连，所述Ⅱ级卸压体的内杆(3c)与外杆(33)相连。


3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁越，尚玺，戴世鑫，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43