一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑及使用方法，包括横撑单元Ⅰ、横撑单元Ⅱ和连接箱，横撑单元Ⅰ和横撑单元Ⅱ均为工字钢，横撑单元Ⅱ设置为两个，横撑单元Ⅰ的两端分别通过连接箱与横撑单元Ⅱ连接，连接箱、横撑单元Ⅰ和横撑单元Ⅱ共同组成水平直杆，横撑单元的端部焊接连接钢板，连接钢板通过螺栓连接有衬砌连接钢板，连接箱包括连接箱体、连接箱底板和推板，连接箱体中开设的槽孔内装配有弹簧，弹簧一端与连接箱底板固定连接；该临时横撑模块化的结构设计，方便制造，使用简单，在低、中应力隧道，若无需临时横撑释放位移，则当临时横撑施加后，可以通过插入阻力板而使其退化为普通临时横撑，有利于施工，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑及使用方法


[0001]本专利技术涉及隧道支护施工
，具体为一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑及使用方法。

技术介绍

[0002]目前，随着我国基建的发展和地形限制，隧道工程不断向大断面和大埋深隧道发展；在层状围岩的大埋深或大断面隧道施工中，经常会因高地应力、层状围岩产生的偏压、仰拱未及时封闭成环等因素而发生挤压性大变形，为了防止挤压大变形的发生，临时横撑被广泛运用。
[0003]然而隧道的临时横撑特性过于单一，即只能依靠自身的刚性提供强大的支撑反力，在低、中应力场隧道中能有效阻止围岩及支护变形。但对具有高地应力场的隧道，过早施工临时横撑会使得围岩应力未得到足够释放而造成支护和临时横撑发生破坏；施加过晚，临时横撑将不能及时防止大变形的发生而失去意义。因而，要将目前的临时横撑利用在高地应力隧道中，应首先确定临时横撑施加的时间，但确定施加的时间非常困难。此外，一般一条隧道的地应力场有高有低，复杂多变，若为了适应不同程度地应力场而选择多种临时横撑，则不利于施工的便利性和经济性。因此，现阶段亟须一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑及使用方法，不受隧道应力场大小限制，能适应低、中、高应力场隧道；在高应力场中无需考虑临时横撑施工时间，能一边释放一定位移量，一边提供较大反支撑力，并且位移释放量能自由控制；在低、中应力场中，可以退化为常规临时支撑，不允许位移量被释放而直接提供强大支撑反力，并且操作方便，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑及使用方法，包括横撑单元Ⅰ、横撑单元Ⅱ和连接箱，横撑单元Ⅰ和横撑单元Ⅱ均为工字钢，横撑单元Ⅱ设置为两个，横撑单元Ⅰ的两端分别通过连接箱与横撑单元Ⅱ连接，连接箱、横撑单元Ⅰ和横撑单元Ⅱ共同组成水平直杆，横撑单元的端部焊接连接钢板，连接钢板通过螺栓连接有衬砌连接钢板，连接箱包括连接箱体、连接箱底板和推板，连接箱体中开设的槽孔内装配有弹簧，弹簧一端与连接箱底板固定连接，另一端与推板固定连接，推板上开设有矩形通孔，推板能在连接箱体的槽孔内随弹簧自由活动，连接箱体上下两侧沿长度方向分别设有矩形孔，矩形孔的长度和宽度与推板矩形通孔相同。
[0006]进一步的，所述连接箱体是连接箱的外壳，为钢质材料，壁厚为2
‑
8cm。
[0007]进一步的，推板矩形通孔内插入阻力板，阻力板为矩形钢板，阻力板从连接箱体两侧的矩形孔插入推板矩形通孔中，阻力板的长度比连接箱体的厚度长10cm，阻力板两端分别安装一个螺栓将阻力板固定在连接箱体的两侧。
13，连接钢板13通过螺栓10与连接箱3的推板6相连，连接箱体4中开设的槽孔内装配有弹簧5，弹簧5一端与连接箱底板7固定连接，另一端与推板6固定连接，推板6上开设有矩形通孔16，推板6能在连接箱体4的槽孔内随弹簧5自由活动，连接箱体4上下两侧沿长度方向分别设有矩形孔8，矩形孔8的长度和宽度与推板矩形通孔16相同，横撑单元1的两端分别焊接有连接钢板Ⅰ12，连接钢板Ⅰ12通过螺栓10与连接箱底板7连接。
[0016]连接箱体4是连接箱3的外壳，为钢质材料，壁厚为2
‑
8cm。
[0017]推板矩形通孔16内插入阻力板9，阻力板9为矩形钢板，阻力板9从连接箱体4两侧的矩形孔8插入推板矩形通孔16中，阻力板9的长度比连接箱体4的厚度长10cm，阻力板9两端分别安装一个螺栓10将阻力板9固定在连接箱体4的两侧。
[0018]在高地应力隧道施工中，该隧道临时横撑的使用方法，包括以下步骤：步骤一，根据隧道断面跨度，确定横撑单元Ⅰ1和横撑单元Ⅱ2的长度，将横撑单元Ⅰ1的两端分别与连接钢板Ⅰ12焊接，横撑单元Ⅱ2一端连接连接钢板Ⅲ15，另一端焊接连接钢板Ⅱ13；步骤二，将横撑单元2一端的连接钢板15与衬砌连接板14通过螺栓10连接，另一端的连接钢板Ⅱ13与推板6通过螺栓10连接；步骤三，连接箱体底板7通过螺栓10与横撑单元Ⅰ1的连接钢板12连接。
[0019]步骤四，根据实际需求和现场实际情况，确定是否需要插入阻力板9及插入阻力板9的位置，若不需要插入阻力板9，则完成安装。
[0020]步骤五，若需要插入阻力板9，在推板矩形通孔16与连接箱体4两侧的矩形孔8完全对齐的位置处插入阻力板9，随后在阻力板9两端安装螺栓10并拧紧，完成安装。
[0021]在低、中地应力隧道施工中，该隧道临时横撑的使用方法，包括以下步骤：步骤一，根据隧道断面跨度，确定横撑单元Ⅰ1和横撑单元Ⅱ2的长度，将横撑单元Ⅰ1的两端分别与连接钢板Ⅰ12焊接，横撑单元Ⅱ2一端连接连接钢板Ⅲ15，另一端焊接连接钢板Ⅱ13；步骤二，将横撑单元2一端的连接钢板15与衬砌连接板14通过螺栓10连接，另一端的连接钢板Ⅱ13与推板6通过螺栓10连接；步骤三，连接箱体底板7通过螺栓10与横撑单元Ⅰ1的连接钢板12连接。
[0022]步骤四，调整推板矩形通孔16与连接箱体4两侧的矩形孔8位置，使得二者完全对齐，随后在推板矩形通孔16和连接箱体4的矩形孔8中插入阻力板9，最后在阻力板9两端安装螺栓10并拧紧，完成安装。
[0023]本专利技术的原理为，通过在横撑单元中添加两个连接箱3，连接箱3为贯穿一端开槽的中空结构，连接箱3内装配有一定刚度的可压缩弹簧5，弹簧5一端与连接箱体底板7固定连接，另一端与推板6固定连接，当隧道施工后就立即施工临时横撑，横撑单元将力首先传递到推板6，推板6受力挤压弹簧5，弹簧5一边发生压缩变形，另一边向推板6提供一定大小的反力，从而使得横撑在一边变形，一边提供一定的抗力，使得支护及临时横撑不会承受较大应力而破坏，同时也无需考虑临时横撑的最佳施工时间；当弹簧5变形到一定量后不需要再释放位移或从一开始就不需要位移释放时，通过调整推板6中间的推板矩形通孔16与连接箱3两侧表面的矩形孔8对齐，向推板6内插入阻力板9，并将阻力板9两侧的螺栓10拧紧，此时弹簧5不会再承受压力，连接箱3的受力由弹簧5转变为连接箱3体侧壁板的受力，从而
使得横撑退化为普通水平横撑及保证支护不会发生较大变形而破坏。
[0024]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑，包括横撑单元Ⅰ（1）、横撑单元Ⅱ（2）和连接箱（3），其特征在于：横撑单元Ⅰ（1）和横撑单元Ⅱ（2）均为工字钢，横撑单元Ⅱ（2）设置为两个，横撑单元Ⅰ（1）的两端分别通过连接箱（3）与横撑单元Ⅱ（2）连接，连接箱（3）、横撑单元Ⅰ（1）和横撑单元Ⅱ（2）共同组成水平直杆，横撑单元（2）的端部焊接连接钢板（15），连接钢板（15）通过螺栓（10）连接有衬砌连接钢板（14），连接箱（3）包括连接箱体（4）、连接箱底板（7）和推板（6），连接箱体（4）中开设的槽孔内装配有弹簧（5），弹簧（5）一端与连接箱底板（7）固定连接，另一端与推板（6）固定连接，推板（6）上开设有矩形通孔（16），推板（6）能在连接箱体（4）的槽孔内随弹簧（5）自由活动，连接箱体（4）上下两侧沿长度方向分别设有矩形孔（8），矩形孔（8）的长度和宽度与推板矩形通孔（16）相同。2.根据权利要求1所述的一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑，其特征在于：所述连接箱体（4）是连接箱（3）的外壳，为钢质材料，壁厚为2
‑
8cm。3.根据权利要求1所述的一种能适应不同地应力场的隧道临时横撑，其特征在于：推板矩形通孔（16）内插入阻力板（9），阻力板（9）为矩形钢板，阻力板（9）从连接箱体（4）两侧的矩形孔（8）插入推板矩形通孔（16）中，阻力板（9）的长度比连接箱体（4）的厚度长10cm，阻力板（9）两端分别安装一个螺栓（10）将阻力板（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永辉，邓峰，孙志远，王圣涛，胡志平，欧华，王东亮，王永亮，牟佳超，陈光兴，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：