適用于大變形隧道的初支體系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及公路隧道、鐵路隧道隧道圍巖支護(hù)領(lǐng)域，尤其是適用于大變形隧 道的初支體系。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種軟弱破碎巖層中的深埋鐵路、公路隧道中，大變形現(xiàn)象比較常見(jiàn)，針對(duì)隧道大 變形，目前流行的控制方法是及早封閉隧道初支成環(huán)并增強(qiáng)初支襯砌抵御圍巖壓力、減小 隧道變形量。但是，該思路在實(shí)際應(yīng)用中收效甚微，大變形隧道經(jīng)常發(fā)生初支鋼架扭曲、噴 射或澆筑混凝土開(kāi)裂、剝落、初次襯砌嚴(yán)重侵限、隧道坍塌等，引發(fā)重大工程事故。因而需要 采用適宜的措施控制軟弱破碎巖層中深埋隧道大變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了適用于大變形隧道的初支 體系，能夠自適應(yīng)高地應(yīng)力和軟巖隧道中較大的變形，及時(shí)對(duì)隧道圍巖提供一定程度的支 撐力，同時(shí)又允許圍巖發(fā)生較大范圍的變形，有效地保護(hù)隧道初支，防止隧道初支破壞、隧 道失穩(wěn)，降低隧道開(kāi)挖施工的風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用。
[0004] 本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：
[0005] -種適用于大變形隧道的初支體系，包括隧道初支，其特征在于:所述隧道初支上 均勻開(kāi)設(shè)有若干安裝槽，所述安裝槽內(nèi)分別安裝有傳力裝置，所述傳力裝置分別與所述隧 道初支連接固定，所述傳力裝置中設(shè)置有至少一個(gè)傳力元件，所述傳力元件可壓縮變形產(chǎn) 生變形應(yīng)力并通過(guò)傳力裝置傳遞至所述隧道初支。
[0006] 所述傳力裝置包括上、下部定位板，所述上、下部定位板之間設(shè)置有所述傳力元 件，所述傳力元件至少包括可移動(dòng)板和壓縮變形件，所述可移動(dòng)板的頂端與所述上部定位 板連接固定，所述壓縮變形件的底端與所述下部定位板連接固定，所述可移動(dòng)板的底端抵 觸于所述壓縮變形件的頂端表面；由所述可移動(dòng)板和所述壓縮變形件所構(gòu)成的傳力元件可 壓縮變形產(chǎn)生變形應(yīng)力并通過(guò)所述上、下部定位板傳遞至所述隧道初支。
[0007] 所述壓縮變形件的兩側(cè)分別設(shè)置有限位板，所述限位板固定連接在所述下部定位 板上，所述壓縮變形件的壓縮變形空間限位于所述限位板之間；所述限位板之間通過(guò)連接 件配合連接形成一體。
[0008] 所述傳力裝置中設(shè)置有至少兩個(gè)傳力元件，所述傳力元件之間的間Sy滿足于：
其中為所述壓縮變形件的屈服強(qiáng)度；A:f為所述壓縮變形件的截面積； C為所述隧道初支中噴射混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；ts為所述隧道初支中噴射混凝土 的厚度。
[0009] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:針對(duì)高地應(yīng)力或軟巖中隧道的大變形破壞特征，采用一種 既能允許隧道產(chǎn)生變形又可及時(shí)對(duì)圍巖提供支撐力的支護(hù)體系和施工方法，在隧道巖體開(kāi) 挖后，立即鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、架立拱架、安放傳力連接裝置，然后噴射混凝土，在圍巖臨空面及時(shí) 形成支護(hù)抗力，并且當(dāng)圍巖變形隨著時(shí)間增長(zhǎng)之時(shí)，該支護(hù)體系中傳力裝置自身的壓縮變 形可以適量地卸除襯砌內(nèi)部可能形成的過(guò)大的形變應(yīng)力，避免了當(dāng)前軟巖大變形隧道中普 遍存在的初襯鋼架扭曲、噴射或澆筑混凝土開(kāi)裂、剝落、侵限等危險(xiǎn)事故，保證大變形隧道 的穩(wěn)定及安全。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011] 圖2為本實(shí)用新型傳力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3為本實(shí)用新型傳力裝置中的傳力元件未壓縮變形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型傳力裝置中的傳力元件壓縮變形后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明， 以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：
[0015] 如圖1-4所示，圖中標(biāo)記1-12分別表示為:傳力裝置1、隧道初支2、圍巖3、上部定位 板4、可移動(dòng)板5、壓縮變形件6、緊固帶7、緊固螺母8、緊固螺栓9、限位板10、下部定位板11、 手柄12。
[0016] 實(shí)施例：如圖1所示，本實(shí)施例中適用于大變形隧道的初支體系包括傳力裝置1和 隧道初支2,隧道初支2支撐在圍巖3的內(nèi)部。在隧道初支2上均勻開(kāi)設(shè)有安裝槽，傳力裝置1 分別安裝在安裝槽內(nèi)。傳力裝置1與隧道初支2連接固定。均勻開(kāi)設(shè)在隧道初支2上的安裝槽 對(duì)于圓形隧道而言，其設(shè)置位置可以對(duì)稱(chēng)地布置在隧道中心線兩側(cè)；而對(duì)于馬蹄形隧道而 言，安裝槽的設(shè)置位置宜布置于起拱線以上拱肩處并以結(jié)構(gòu)中心線為對(duì)稱(chēng)軸的位置。
[0017] 如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中傳力裝置1的主體包括上部定位板4、可移動(dòng)板5、壓 縮變形件6和下部定位板11，其中可移動(dòng)板5和壓縮變形件6設(shè)置在上部定位板4和下部定位 板11之間，可移動(dòng)板5的頂端與上部定位板4連接固定，壓縮變形件6的底端與下部定位板11 連接固定，可移動(dòng)板5的底端與下部定位板11的頂端相抵觸，保證可移動(dòng)板5可施力于壓縮 變形件6表面。上部定位板4和下部定位板11與隧道初支2連接固定。可移動(dòng)板5和壓縮變形 件6所構(gòu)成的傳力元件可壓縮變形產(chǎn)生變形應(yīng)力并通過(guò)上、下部定位板傳遞至隧道初支2， 從而對(duì)隧道提供一定程度的支撐力，使隧道圍巖3保持三向應(yīng)力狀態(tài)，同時(shí)可以允許隧道內(nèi) 輪廓產(chǎn)生較大的收斂變形。
[0018] 在壓縮變形件6的兩側(cè)分別固定設(shè)置有兩塊限位板10,兩塊限位板10之間通過(guò)緊 固帶7綁扎成一體且相對(duì)限位固定。緊固帶7的一端通過(guò)緊固螺紋5和緊固螺栓9的配合連接 緊固，保證緊固帶7對(duì)兩塊限位板10的限位固定的緊固程度。兩塊限位板10用于對(duì)壓縮變形 件6的壓縮變形范圍進(jìn)行限定，即如圖3所示，將壓縮變形件6在受壓變形時(shí)，其整體寬度變 化范圍位于兩塊限位板10之間。
[0019] 當(dāng)上部定位板4和下部定位板11之間的傳力元件的數(shù)量取決于隧道收斂變形量以 及裝置自身的壓縮變形量，即可在上部定位板4和下部定位板11之間設(shè)置若干個(gè)可移動(dòng)板 5、壓縮變形體6以及相應(yīng)的限位板10及其緊固件所構(gòu)成的傳力元件來(lái)提高隧道初支體系的 抗力。如圖2所示的便是在上部定位板4和下部定位板11之間設(shè)置三套移動(dòng)板5、壓縮變形體 6以及相應(yīng)的限位板10及其緊固件的結(jié)構(gòu)，三套裝置可以以均勻分布在上部定位板4和下部 定位板11之間。
[0020]當(dāng)傳力裝置1中設(shè)置有至少兩個(gè)傳力元件時(shí)，傳力元件之間的間距滿足于：
其中S_y為壓縮變形件6的屈服強(qiáng)度；Ay為壓縮變形件6的截面積；O cu，c為隧