多级让压隧道支护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种多级让压隧道支护装置，属于隧道工程技术领域，该装置连接于环形钢架接头处，与钢架及喷射混凝土共同组成隧道支护结构，包括顶板、底板、上套管、下套管、承载力调节机构和多级让压可缩结构，通过设置相互滑动插接的上套管和下套管，承载力调节机构对多级让压可缩结构的挤压，调节承载力调节机构的承载力范围，多级让压可缩结构受载后产生多级缩进并实现多级让压和多级恒阻。本实用新型专利技术提供的多级让压隧道支护装置，适用于大变形隧道，解决钢架因承受荷载过大发生破坏，从而降低支护承载能力的技术问题，在实现让压可缩支护的同时，具有实现支护阻力可调节、多级让压和多级恒阻的功能，有效控制让压时机和让压量的技术效果。量的技术效果。量的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
多级让压隧道支护装置


[0001]本技术属于隧道工程
，更具体地说，是适用于大变形隧道，且与支护钢架环形连接使用的一种多级让压隧道支护装置。

技术介绍

[0002]随着我国铁路及公路建设的持续快速发展，挤压性围岩大变形隧道工程不断涌现。挤压性围岩是隧道工程建设中的一种典型不良地质，是指在高地应力条件下，隧道周边一定范围内易产生显著塑性变形或流变的岩体，具有高地应力、低强度、强流变的显著特征。挤压性围岩隧道施工中，极易产生大变形现象，具有变形量大、变形速率高、持续时间长的显著变形特征，如施工控制不良，极易出现变形侵限、塌方，甚至二次衬砌破坏失稳现象，使施工变形控制十分困难，施工风险极高。同时由于挤压性围岩的显著流变特性，也为后期运营带来巨大安全隐患。
[0003]为解决隧道围岩大变形问题，当前常用的方法是采用刚性支护，即一味的增加喷射混凝土厚度、增大钢拱架和锚杆的刚度，虽然抑制了围岩的变形，但是承载力变大，应力集中显著，围岩内部能量无法释放，也不够经济有效，所以这种方法未能有效解决大变形控制问题。为应对挤压大变形问题，支护方式也从“强支硬抗”的刚性支护向分层支护转变，即分两层或者多层喷射混凝土，根据围岩变形情况分期施工，从而达到柔性支护的目的。采用分层支护时，通过柔性支护协调变形，释放围岩应力，减小支护应力，达到控制大变形的作用，但分层支护刚度及时机很难把握。如第一层支护刚度过小会导致变形太大或支护破坏，第一层支护刚度过大会导致围岩应力释放受阻，第二层支护不及时会导致发生变形侵限或塌方事故。
[0004]随着对挤压大变形问题的研究，基于围岩能量吸收、能量耗散的理念，以及充分发挥围岩自承能力的要求，一种让压支护的形式逐渐被应用。让压支护是指在一定的支护抗力下，支护结构尺寸具有可变性以释放围岩应力，控制围岩塑性区范围，并且能够在完成让压过程后进行强支护，是一种比较合理的支护方式。钢架是支撑围岩的最为有效的手段，广泛应用在大变形隧道中，一般钢架采用刚性连接，在大变形发生后会随着变形的持续增大而发生扭曲甚至剪切破坏，极大的降低了初期支护的承载能力。针对钢架的这一问题，国内外也进行了可伸缩钢架的研制，如采用U形钢架和可缩接头，虽然有一定的可伸缩量，但是不能有效的控制伸缩量的范围、也不能控制钢架的极限承载能力对钢架进行有效的保护。根据以上问题，需要一种新式多级让压隧道支护装置，通过内置的让压结构实现既控制围岩变形又释放围岩应力的目的，根据设计阶段预测确定让压量和可控的恒阻荷载，并在让压过程结束后恢复刚性承载。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种多级让压隧道支护装置，旨在实现支护可伸缩、支护阻力可调节、多级让压和多级恒阻，有效控制让压时机和让压量的技术效果。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种多级让压隧道支护装置，置于环形钢架接头处，包括：
[0007]顶板，上端用于可拆卸连接上部钢架；
[0008]底板，下端用于可拆卸连接下部钢架；
[0009]上套管，上端固定连接在所述顶板下端、下端开口，围岩荷载通过所述顶板传递至所述上套管上；
[0010]下套管，下端固定连接在所述底板上端、上端开口，所述上套管与所述下套管相互滑动插接；
[0011]承载力调节机构，固设于所述上套管内部，适于承载围岩荷载且承载力范围可调节；以及
[0012]多级让压可缩结构，固设于所述下套管内部，所述承载力调节机构适于挤压所述多级让压可缩结构，所述多级让压可缩结构受载后产生多级缩进并实现多级让压和多级恒阻。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述承载力调节机构包括：
[0014]调节卡盘，呈圆盘型，在所述调节卡盘的底端沿径向滑动设有多个卡爪，多个所述卡爪围成环形且环形面积可调节；以及
[0015]多个压柱，分别一一对应固设于多个所述卡爪底端，多个所述压柱均竖向设置且相互之间间距借助所述卡爪调节，多个所述压柱均适于挤压所述多级让压可缩结构，所述多级让压可缩结构受载后逐渐发生缩进变形，所述压柱与所述多级让压可缩结构之间距离借助所述调节卡盘调节。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述承载力调节机构还包括：
[0017]多个压头，分别一一对应可拆卸设于多个所述压柱下端，多个所述压头适于挤压所述多级让压可缩结构，所述压头与所述多级让压可缩结构之间距离借助所述调节卡盘调节。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述承载力调节机构还包括：
[0019]紧固套箍，适于围抱锁紧多个所述压柱，多个所述压柱挤压所述多级让压可缩结构后借助所述紧固套箍抗弯和抗剪，所述紧固套箍在所述压柱上的锁紧位置可调节。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述调节卡盘包括：
[0021]卡盘底板，用于固定连接在所述上套管内侧顶部；
[0022]卡盘体，置于所述卡盘底板底端，呈圆盘型，多个所述卡爪均沿所述卡盘体径向滑动连接在所述卡盘体底端；以及
[0023]多个锁紧件，均设于所述卡盘体上，均适于锁紧多个所述卡爪的滑动位置。
[0024]在一种可能的实现方式中，在所述卡盘体底端沿其径向均布有多个卡爪槽，所述卡爪滑动连接在所述卡爪槽内，所述锁紧件穿设在所述卡盘体上且适于锁紧所述卡爪。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述压头与所述压柱下端为螺栓连接，所述压头包括呈倒锥形的下部和呈圆柱形的上部，上部上端设有螺纹孔，以适于连接所述压柱，下部倒锥形的斜边适于挤压所述多级让压可缩结构。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述多级让压可缩结构包括：
[0027]多个筒体，多个所述筒体相互固定连接且并列设置，多个所述筒体围成矩形或环
形，且下端均固定连接在所述下套管内侧底部，多个所述筒体上端均开口，多个所述筒体均适于承受所述承载力调节机构的荷载并可缩进变形；多个所述筒体的壁厚均沿其轴向至少连续有两段不同，不同壁厚以抵抗所述承载力调节机构的荷载并实现多级缩进让压和多级恒阻；以及
[0028]连接件，适于固定连接多个所述筒体，使多个所述筒体形成一整体结构。
[0029]在一种可能的实现方式中，所述多级让压可缩结构包括：
[0030]圆筒体，下端固定在所述下套管内侧底部、上端开口，所述圆筒体适于承受所述承载力调节机构的荷载并可缩进变形，所述圆筒体的壁厚沿其轴向至少连续有两段不同，不同壁厚以抵抗所述承载力调节机构的荷载并实现多级缩进让压和多级恒阻；以及
[0031]支板，置于所述圆筒体内部，适于支撑所述圆筒体并防止发生不均匀变形，所述支板将所述圆筒体内部分隔为多个腔室。
[0032]在一种可能的实现方式中，所述压头下部倒锥形的斜边与水平面之间夹角为45
°
或60
°
或75
°
。
[0033]本技术提供的多级让压隧道支护装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多级让压隧道支护装置，其特征在于，置于环形钢架接头处，包括：顶板，上端用于可拆卸连接上部钢架；底板，下端用于可拆卸连接下部钢架；上套管，上端固定连接在所述顶板下端、下端开口，围岩荷载通过所述顶板传递至所述上套管上；下套管，下端固定连接在所述底板上端、上端开口，所述上套管与所述下套管相互滑动插接；承载力调节机构，固设于所述上套管内部，适于承载围岩荷载且承载力范围可调节；以及多级让压可缩结构，固设于所述下套管内部，所述承载力调节机构适于挤压所述多级让压可缩结构，所述多级让压可缩结构受载后产生多级缩进并实现多级让压和多级恒阻。2.如权利要求1所述的多级让压隧道支护装置，其特征在于，所述承载力调节机构包括：调节卡盘，呈圆盘型，在所述调节卡盘的底端沿径向滑动设有多个卡爪，多个所述卡爪围成环形且环形面积可调节；以及多个压柱，分别一一对应固设于多个所述卡爪底端，多个所述压柱均竖向设置且相互之间间距借助所述卡爪调节，多个所述压柱均适于挤压所述多级让压可缩结构，所述多级让压可缩结构受载后逐渐发生缩进变形，所述压柱与所述多级让压可缩结构之间距离借助所述调节卡盘调节。3.如权利要求2所述的多级让压隧道支护装置，其特征在于，所述承载力调节机构还包括：多个压头，分别一一对应可拆卸设于多个所述压柱下端，多个所述压头适于挤压所述多级让压可缩结构，所述压头与所述多级让压可缩结构之间距离借助所述调节卡盘调节。4.如权利要求2所述的多级让压隧道支护装置，其特征在于，所述承载力调节机构还包括：紧固套箍，适于围抱锁紧多个所述压柱，多个所述压柱挤压所述多级让压可缩结构后借助所述紧固套箍抗弯和抗剪，所述紧固套箍在所述压柱上的锁紧位置可调节。5.如权利要求2所述的多级让压隧道支护装置，其特征在于，所述调节卡盘包括：卡盘底板，用于固定连接在所述上套管内侧顶部；卡盘体，置于所述卡盘底板底端，呈圆盘型，多个所述卡爪均沿所述卡盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志春，赵旭杰，李国良，李宁，胡指南，张振波，郭小龙，李新志，孙明磊，杨佳运，安志飞，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：