CN204691789U - 一种可调节的隧道支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可调节的隧道支护结构，该支护结构包括可让性锚杆、可压缩性钢拱架和泡沫混凝土层，钢拱架的形状与隧道横截面的形状相同，钢拱架由两个以上的钢拱架单元构成，相邻钢拱架单元之间均设有预留变形槽，钢拱架单元由U型钢板构成，泡沫混凝土层浇筑在钢拱架与隧道内壁之间，锚杆有两个以上，各锚杆均匀分布在泡沫混凝土层拱顶部以及泡沫混凝土层拱顶部的两侧，各锚杆的一端固定在泡沫混凝土层中，预留变形槽内设有两块相互平行的钢板，各钢板的相对的两侧分别固定在相邻的两钢拱架单元上，两块钢板之间设有一个以上的支护应力调节器。该隧道支护结构简单，施工方便，施工成本低，力学性能好(韧性好)。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道及地下工程技术领域，具体涉及一种可调节的隧道支护结构。
背景技术
近年来，随着我国交通建设事业的不断发展，穿越高地应力地层的隧道越来越多，给我国隧道施工及运营带来了极大的挑战。在高地应力区，当围岩应力超过其弹性强度极限，围岩内积聚的弹性变形能量极易突然猛烈的释放，从而引起围岩爆裂松脱、剥落、弹射等现象，直接威胁到施工人员、设备安全，影响工程进度及后期运营安全。
目前，对于极易发生岩爆的隧道段，主要采用“强支硬顶”的支护方案，即在掌子面***后立即施作锚杆、钢筋网、钢拱架等支护结构，并喷射钢纤维混凝土，同时及时施作仰拱，并提高仰拱现浇混凝土的早起强度。由于上述支护结构为刚性支护结构，其在反复的瞬间重压或冲击力作用下，该支护结构极易出现开裂、破损、掉块等病害。可见，现有支护结构变形量较小、韧性不足、无回弹量，极易因岩爆而产生各种病害。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种可调节的隧道支护结构，该隧道支护结构结构简单，施工方便，施工成本低，力学性能好(韧性好)。
实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：
一种可调节的隧道支护结构，包括可让性锚杆、可压缩性钢拱架和泡沫混凝土层，钢拱架的形状与隧道横截面的形状相同，钢拱架由两个以上的钢拱架单元构成，相邻钢拱架单元之间均设有预留变形槽，钢拱架单元由U型钢板构成，泡沫混凝土层浇筑在钢拱架与隧道内壁之间，锚杆有两个以上，各锚杆均匀分布在泡沫混凝土层拱顶部以及泡沫混凝土层拱顶部的两侧，各锚杆的一端固定在泡沫混凝土层中，预留变形槽内设有两块相互平行的钢板，各钢板相对的两侧分别固定在相邻的两钢拱架单元上，两块钢板之间设有一个以上的支护应力调节器。
所述的支护应力调节器由弹簧、两镀锌基座、螺杆、螺母构成，弹簧两端通过螺杆、螺母分别固定在两镀锌基座上，两镀锌基座分别与两钢板固定连接。
所述的U型钢板有两个，钢拱架由两个U型钢板叠放而成，两层U型钢板通过卡缆固定。
各锚杆位于隧道的径向方向上，各锚杆由钢丝绳与螺杆焊接而成，螺杆的直径为26-30毫米，长度为2.5-3.5米，相邻两锚杆的环向间距为1-2米。
所述的预留变形槽的宽度为20-30厘米，环向长度为2-3米。
各支护应力调节器位于预留变形槽的中部，各支护应力调节器等间距分布，相邻两支护应力调节器的弹簧的轴线的环向间距为25-35厘米。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果和优点在于：
1)该钢拱架为U型钢支架，U型钢支架抗拉强度、抗压强度较高，同时具有良好的韧性性能，支撑力较高，支护强度大。
2)该支护结构中设有支护应力调节器，支护应力调节器中弹簧两端通过螺母、螺栓分别固定在两镀锌基座，两镀锌基座分别与两钢板固定连接，利用弹簧的形变达到有效释放支护结构内部应力的目的，使其与围岩进行协调变形。
总之，该支护结构结构简单，施工步骤简单且方便，可操作性强，施工成本低，力学性能较好(即韧性好)，能更好地与围岩协调变形，从而能有效释放围岩压力，进而能有效避免因应力变大而产生的开裂、失稳、掉块等病害。
附图说明
图1为本实用新型提供的可调节的隧道支护结构的结构示意图。
图2为图1中I的局部放大图。
图3为钢拱架单元的结构示意图。
图4为支护应力调节器的结构示意图。
其中，1-锚杆、2-钢拱架、3-泡沫混凝土层、4-预留变形槽、5-支护应力调节器、6-钢板、7-U型钢板、8-卡缆、9-钢拱架单元、10-弹簧、11-镀锌基座、12-螺杆、13-螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行具体说明。
本实用新型提供的可调节的隧道支护结构的结构如图1和图2所示，该支护结构包括可让性锚杆1、可压缩性钢拱架2和泡沫混凝土层3。钢拱架2的形状与隧道横截面的形状相同，钢拱架2由多个钢拱架单元9构成。钢拱架单元9由两个U型钢板7叠放而成，两层U型钢7板通过缆8固定，如图3所示。
相邻钢拱架单元9之间均设有预留变形槽4，预留变形槽4的宽度为20-30厘米，环向长度为2-3米。预留变形槽4的中部设有两块相互平行的钢板6，各钢板6相对的两侧分别固定在相邻的两钢拱架单元9上。两块钢板6之间设有一个以上的支护应力调节器5，支护应力调节器由弹簧10、两镀锌基座11、螺杆12、螺母13构成，弹簧10两端通过螺杆12、螺母13分别固定在两镀锌基座11上，两镀锌基座11分别与两钢板6焊接在一起，如图4所示。各支护应力调节器5等间距分布，相邻两支护应力调节器的弹簧的轴线的环向间距为25-35厘米。为使该支护结构更加稳固，各预留变形槽中的两块钢板外侧浇筑有泡沫混凝土,使其中一块钢板与泡沫混凝土层连接，另一块钢板与两钢拱架单元之间也浇筑有泡沫混凝土。
泡沫混凝土层3浇筑在钢拱架2与隧道内壁之间。泡沫混凝土可由粉煤灰、陶粒、水泥、水、碳纤维、减水剂等材料按一定配合比配制而成，其弹性模量应不大于400MPa。锚杆1有两个以上，锚杆1由钢丝绳与螺杆焊接而成，螺杆的直径为26-30毫米，长度为2.5-3.5米，相邻两锚杆的环向间距为1-2米。各锚杆均匀分布在泡沫混凝土层拱顶部以及泡沫混凝土层拱顶部的两侧，相邻两锚杆的环向间距为1-2米。各锚杆均位于隧道的径向方向上，各锚杆的一端固定在泡沫混凝土层中，其余部分位于隧道围岩内。
Claims (6)
1.一种可调节的隧道支护结构，其特征在于：包括可让性锚杆、可压缩性钢拱架和泡沫混凝土层，钢拱架的形状与隧道横截面的形状相同，钢拱架由两个以上的钢拱架单元构成，相邻钢拱架单元之间均设有预留变形槽，钢拱架单元由U型钢板构成，泡沫混凝土层浇筑在钢拱架与隧道内壁之间，锚杆有两个以上，各锚杆均匀分布在泡沫混凝土层拱顶部以及泡沫混凝土层拱顶部的两侧，各锚杆的一端固定在泡沫混凝土层中，预留变形槽内设有两块相互平行的钢板，各钢板相对的两侧分别固定在相邻的两钢拱架单元上，两块钢板之间设有一个以上的支护应力调节器。
2.根据权利要求1所述的可调节的隧道支护结构，其特征在于：所述的支护应力调节器由弹簧、两镀锌基座、螺杆、螺母构成，弹簧两端通过螺杆、螺母分别固定在两镀锌基座上，两镀锌基座分别与两钢板固定连接。
3.根据权利要求1所述的可调节的隧道支护结构，其特征在于：所述的U型钢板有两个，钢拱架由两个U型钢板叠放而成，两层U型钢板通过卡缆固定。
4.根据权利要求1所述的可调节的隧道支护结构，其特征在于：各锚杆位于隧道的径向方向上，各锚杆均由钢丝绳与螺杆焊接而成，螺杆的直径为26-30毫米，长度为2.5-3.5米，相邻两锚杆的环向间距为1-2米。
5.根据权利要求1所述的可调节的隧道支护结构，其特征在于：所述的预留变形槽的宽度为20-30厘米，环向长度为2-3米。
6.根据权利要求1所述的可调节的隧道支护结构，其特征在于：各支护应力调节器位于预留变形槽的中部，各支护应力调节器等间距分布，相邻两支护应力调节器的弹簧的轴线的环向间距为25-35厘米。
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