CN109386297B - 一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法 - Google Patents

一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109386297B
CN109386297B CN201811194076.7A CN201811194076A CN109386297B CN 109386297 B CN109386297 B CN 109386297B CN 201811194076 A CN201811194076 A CN 201811194076A CN 109386297 B CN109386297 B CN 109386297B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arch
yielding
plate
arch frame
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811194076.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109386297A (zh
Inventor
董建华
徐斌
颉永斌
李建军
包万飞
赵永达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University Of Technology Engineering Testing Technology Co ltd
Original Assignee
Lanzhou University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University of Technology filed Critical Lanzhou University of Technology
Priority to CN201811194076.7A priority Critical patent/CN109386297B/zh
Publication of CN109386297A publication Critical patent/CN109386297A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109386297B publication Critical patent/CN109386297B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/20—Special cross- sections, e.g. corrugated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/24—Knuckle joints or links between arch members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0006—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by the bolt material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0093—Accessories

Abstract

一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法，主要用于隧道工程，属于隧道支护施工领域。液压式隧道分级让压支护结构，由让压锚杆、外拱架、内拱架和垫板构成，让压锚杆由连杆和液压装置构成，外拱架由拱环、卡槽和液压装置构成，内拱架由拱节和液压装置构成，内拱架套于外拱架内侧，外拱架的液压装置盖板与垫板槽钢腹板焊接，垫板槽钢翼缘卡套在内拱架外侧，垫板内轴承抵在拱节端部，让压锚杆与内拱架交界处采用与外拱架和垫板连接处相同方式将垫板安置在内拱架内侧，让压锚杆的连杆依次穿过垫板、内拱架和外拱架，构成液压式隧道分级让压支护结构。本发明使锚杆、拱架协同变形，能够分级让压，增大让压量，使结构承受较小的围岩压力。

Description

一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法
技术领域
本发明涉及一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法，主要用于隧道工程，属于隧道支护施工领域。
背景技术
近年来，随着我国基础设施建设的不断推进，采矿、隧道、水利水电等工程持续增加，特别是在山区，这类工程常常穿越高地应力软岩地区，变形破坏非常严重，给建设施工带来了重大的挑战。针对深部高地应力软岩硐室变形大，支护困难等特点，国内外对深部高地应力软岩硐室的支护进行了大量的研究，经历了从普通的锚喷支护、喷射钢纤维支护、柔性钢架支护到锚网喷与柔性钢架联合支护等形式，但这些支护形式的效果都不是很理想。
现有的钢架，由多个拱节构成，其不足之处在于：拱节之间通过焊接或铆接而成，不可伸缩，所以拱架不能与围岩协同变形；专利（申请号：201520369326.1）公开了一种可伸缩的环形钢架，解决了传统钢架不可伸缩的问题，但这类钢架在变形过程中，拱节之间的分离量易造成卡环的屈服破坏，造成支护失效；专利（申请号：201520226686.6）公开了一种可调节的隧道支护结构，在相邻的拱节之间设置支护应力调节器，通过调节弹簧的变形，可以有效释放支护结构内部的应力，使其与围岩协同变形，但是该实用新型所控制的变形较小，在大变形的情况下，拱节之间容易错动而失效，或不能有效释放围岩压力，使支护结构仍承受较大的压力。现有的支护结构一方面不能合理的考虑结构之间的协同工作，让压结构和普通支护结构的结合使用，使让压结构不能有效的变形、普通支护结构因变形过大而失效，锚杆径向伸长与拱架环向收缩使两者产生剪切应力，而使锚杆发生剪切破坏；另一方面有限的让压量不能有效释放围岩压力，现有的让压支护结构能适当的收缩变形，但由于结构曲率增大使支护结构内力增大、连接件抑制拱节端部的分离量使连接件易剪切破坏等原因，拱架收缩变形过程中只能进行有限的变形，不能有效释放围岩应力，使结构仍然处于高应力的环境中，造成支护结构的屈服失效。因此，急需提出一种新的让压支护结构，使拱架、锚杆、围岩三者协同变形、减少相互之间剪切影响、增大让压量、恒阻实时让压、释放地应力，充分发挥让压支护结构的支护效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法。
本发明是一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法，液压式隧道分级让压支护结构，包括让压锚杆1、外拱架2、内拱架3和垫板4；让压锚杆1由连杆5和液压装置6构成；连杆5采用带肋钢筋；液压装置6是由液压缸10、盖板11和活塞12构成，液压缸10为由钢板焊接成的方形筒，盖板11为中心带有活塞孔18的方形钢板，活塞12穿过盖板11的活塞孔18，对称插入液压缸10两端，盖板11焊接在液压缸10的两端，构成液压装置6；连杆5一端与液压装置6的活塞12对齐焊接，构成让压锚杆1；外拱架2由拱环7、卡槽8和液压装置6构成；拱环7由弧形钢板和合页13构成，弧形钢板中心处设有矩形孔，两端带有可穿过轴承16和扭力弹簧17的凹口和凸榫，合页13由两侧叶片通过销钉15连接成V形，两侧叶片带有与弧形钢板相同的凹口和凸榫，弧形钢板和合页13首尾相接，并将扭力弹簧17和轴承16固定于连接处的凹口与凸榫中，插入销钉15，组成封闭的圆环，构成拱环7；卡槽8采用槽钢，垂直于槽钢两侧翼缘中心预留销钉孔19；拱环7的合页13V形尖端的销钉15穿过卡槽8翼缘的销钉孔19，液压装置6的活塞12焊接在卡槽8腹板中心，构成环形封闭的外拱架2；内拱架3由拱节9和液压装置6构成；拱节9为弧形工字钢，工字钢上下翼缘中心处带有与外拱架2弧形钢板相对应的矩形孔，矩形孔处的腹板切除，上下翼缘间焊接加劲肋；拱节9两端与液压装置6的活塞12中心对齐焊接，形成封闭圆环，构成内拱架3；垫板4由槽钢、轴承16和销钉15构成，槽钢翼缘内侧间距与拱节宽度一致，槽钢腹板中心预留圆形的活塞孔18，翼缘端部两侧带有销钉孔19，通过销钉15将轴承16固定在槽钢内，构成垫板4；内拱架3套于外拱架2内侧，使外拱架2的拱环7上的矩形孔与内拱架3的拱节9上的矩形孔中心对齐，将外拱架2的液压装置6的活塞12穿过垫板（4）的槽钢腹板的活塞孔18，盖板11与垫板4的槽钢腹板焊接；垫板4的槽钢翼缘卡套在内拱架3的拱节9外侧翼缘，垫板4内轴承16抵在拱节9的端部，让压锚杆1与内拱架3相交处采用与外拱架2和垫板4连接处相同的方式将垫板4安置在内拱架3内侧翼缘，使垫板4的槽钢上的活塞孔18与内拱架3的拱节9上的矩形孔中心对齐；将让压锚杆1的连杆5依次穿过垫板4的活塞孔18、内拱架3和外拱架2上的矩形孔，锚固于隧道周边稳定围岩，构成液压式隧道分级让压支护结构。
本发明的液压式隧道分级让压支护结构的施工方法，其步骤为：
（1）构件预制：根据隧道围岩压力大小和开挖断面大小确定让压锚杆1与拱节9的型号和长度并截取各构件；根据地应力情况和围岩性质确定让压量，并根据让压量预制液压装置6，按设计要求完成各构件的装配；液压装置6通过注油孔压力注油，将所有的注油孔采用螺栓紧固；所有预制件均作防锈处理；
（2）隧道及钻孔开挖：根据隧道布线及断面设计图纸要求，开挖隧道，按照让压锚杆1的设计长度和角度钻设锚杆孔；
（3）拱环7施工：拱环7外侧紧靠隧道开挖断面，卡槽8翼缘与合页13尖端通过销钉15连接，腹板与液压装置6一侧的活塞12中心对齐焊接，液压装置6另一侧活塞12穿过垫板4，盖板11与垫板4中心对齐焊接，垫板4内轴承16的滚动方向与拱轴线方向一致；
（4）内拱架3施工：拱节9的端部与液压装置6的活塞12中心对齐焊接，垫板4包裹拱节9的上翼缘，垫板4内轴承16抵在拱节9的端部；
（5）让压锚杆1施工：让压锚杆1的连杆5依次穿过垫板4、内拱架3与外拱架2的矩形孔，安置在钻孔内，垫板4的翼缘包裹内拱架3的下翼缘，对让压锚杆1进行压力注浆；
（6）壁后填充：采用喷射混凝土的方式，向外拱架2和开挖断面之间的缝隙填充混凝土，使外拱架2与开挖断面紧密接触，完成支护结构施工。
本发明的有益效果：本发明与现有钢架相比，具有以下优点：（1）锚杆、外拱架、内拱架均为让压结构，使拱架与围岩更好的协同变形，围岩变形过程中，一部分围岩压力通过外拱架收敛释放，另一部分通过内拱架和锚杆的协同变形释放，能有效的释放围岩体中的应力，解决隧洞在施工与运营过程中出现的支护失效问题；（2）刚柔并济，有控制性的分级实时让压，溢流阀根据内外拱架的受力特点设定让压点，内拱架的设定值大于外拱架，支护结构进行外拱架让压时，内拱架的溢流阀压力未达到设定值，抑制内拱架的工作，直至外拱架让压结束，内拱架的溢流阀达到让压点，内拱架进行让压，让压前后均有强支护阶段，支护结构只有达到让压点后才能进行让压工作，结构在让压结束后，发挥强支护效果，控制围岩的过量变形；（3）增大结构的让压量，通过两方面的让压，有效避免结构因曲率问题导致让压终止，内拱架采用液压结构能减少围岩对拱节端部的制约，适应高地应力软岩的大变形；（4）减小曲率变化影响，外拱架V形波口间采用轴承连接，外拱架变形过程中，V形波口转动收缩，结构曲率变化较小，导致的结构内力增加较小；（5）垫板的滑动特性使内外拱架在收缩变形过程中，不对锚杆产生剪力；（6）拱环单向阻力转动，单向轴承使拱环只能沿着拱环收缩的方向转动，并通过扭力弹簧施加阻力，为支撑拱架的收缩提供阻力，便于施工安装，避免了结构的任意变形。
附图说明
图1本发明液压式隧道分级让压支护结构整体示意图；图2是外拱架与内拱架示意图；图3是液压装置示意图；图4是拱环示意图；图5是卡槽示意图；图6是拱节示意图；图7是垫板示意图。附图标记说明：让压锚杆1、外拱架2、内拱架3、垫板4、连杆5、液压装置6、拱环7、卡槽8、拱节9、液压缸10、盖板11、活塞12、合页13、溢流阀14、销钉15、轴承16、扭力弹簧17、活塞孔18、销钉孔19、注油孔20。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施实例对本发明进一步说明，所举实例只用于解释本发明并非仅限于本实例。在阅读本发明后，凡在本发明原理内所做的等同替换、修改都属于本发明的保护范围。
本发明的工作原理：（1）分级让压原理：第一级让压为外拱架处于让压状态，内拱架和让压锚杆处于强支护状态，第二级让压为内拱架与让压锚杆让压变形，当支护结构的内力导致外拱架的液压装置内液体压强大于溢流阀设定值后，第一级让压开始工作，液压装置内液体由溢流阀进油孔流向出油孔，外拱架让压变形，内拱架的溢流阀的让压点大于外拱架的让压点，内拱架不进行让压变形，直至外拱架发挥最大让压量，溢流阀的压力达到让压点，第二级让压开始工作，内拱架与让压锚杆的液压装置内的液体由溢流阀的进油孔流向出油孔，内拱架与锚杆让压变形。（2）协同变形原理：内外拱架和锚杆均采用让压构件，在围岩的变形过程中，内外拱架与锚杆随围岩的变形而产生相应的变形，且设计中使锚杆和内拱架的变形一致。（3）强支护原理：支护结构的让压结束后，拱架处于封闭状态，结构整体处于稳定状态，围岩压力转化为结构的内力，由结构的自身承载力保证支护结构的稳定性。（4）单向阻力转动原理：外拱架的拱环采用单向轴承和扭力弹簧连接，使得结构在安装过程中能够保持稳定，防止形成瞬变体系，且转动过程中提供阻力，增大结构的让压阻力。
如图1~图7所示，本发明是一种液压式隧道分级让压支护结构及其施工方法，液压式隧道分级让压支护结构，包括让压锚杆1、外拱架2、内拱架3和垫板4；让压锚杆1由连杆5和液压装置6构成；连杆5采用带肋钢筋；液压装置6是由液压缸10、盖板11和活塞12构成，液压缸10为由钢板焊接成的方形筒，盖板11为中心带有活塞孔18的方形钢板，活塞12穿过盖板11的活塞孔18，对称插入液压缸10两端，盖板11焊接在液压缸10的两端，构成液压装置6；连杆5一端与液压装置6的活塞12对齐焊接，构成让压锚杆1；外拱架2由拱环7、卡槽8和液压装置6构成；拱环7由弧形钢板和合页13构成，弧形钢板中心处设有矩形孔，两端带有可穿过轴承16和扭力弹簧17的凹口和凸榫，合页13由两侧叶片通过销钉15连接成V形，两侧叶片带有与弧形钢板相同的凹口和凸榫，弧形钢板和合页13首尾相接，并将扭力弹簧17和轴承16固定于连接处的凹口与凸榫中，插入销钉15，组成封闭的圆环，构成拱环7；卡槽8采用槽钢，垂直于槽钢两侧翼缘中心预留销钉孔19；拱环7的合页13V形尖端的销钉15穿过卡槽8翼缘的销钉孔19，液压装置6的活塞12焊接在卡槽8腹板中心，构成环形封闭的外拱架2；内拱架3由拱节9和液压装置6构成；拱节9为弧形工字钢，工字钢上下翼缘中心处带有与外拱架2弧形钢板相对应的矩形孔，矩形孔处的腹板切除，上下翼缘间焊接加劲肋；拱节9两端与液压装置6的活塞12中心对齐焊接，形成封闭圆环，构成内拱架3；垫板4由槽钢、轴承16和销钉15构成，槽钢翼缘内侧间距与拱节宽度一致，槽钢腹板中心预留圆形的活塞孔18，翼缘端部两侧带有销钉孔19，通过销钉15将轴承16固定在槽钢内，构成垫板4；内拱架3套于外拱架2内侧，使外拱架2的拱环7上的矩形孔与内拱架3的拱节9上的矩形孔中心对齐，将外拱架2的液压装置6的活塞12穿过垫板（4）的槽钢腹板的活塞孔18，盖板11与垫板4的槽钢腹板焊接；垫板4的槽钢翼缘卡套在内拱架3的拱节9外侧翼缘，垫板4内轴承16抵在拱节9的端部，让压锚杆1与内拱架3相交处采用与外拱架2和垫板4连接处相同的方式将垫板4安置在内拱架3内侧翼缘，使垫板4的槽钢上的活塞孔18与内拱架3的拱节9上的矩形孔中心对齐；将让压锚杆1的连杆5依次穿过垫板4的活塞孔18、内拱架3和外拱架2上的矩形孔，锚固于隧道周边稳定围岩，构成液压式隧道分级让压支护结构。
如图1~图3所示，液压装置6的液压缸10外径与拱节9翼缘宽度相同，长度与让压量相同，厚度为5~10mm，液压缸10的一侧沿中心轴线在中心和两端距端部10~20mm处预制带螺纹的注油孔20，盖板11尺寸与液压缸10外径一致，其中心预制与活塞12尺寸一致的活塞孔18，活塞12由带溢流阀14的钢板与钢杆中心对齐焊接构成，钢板尺寸与液压缸10内径一致，在其两端距端部1/3~1/4处预制与溢流阀14相匹配螺纹的圆孔，溢流阀14通过螺纹紧固在钢板的圆孔内，钢杆截面与盖板11预制的圆孔截面相同，其长度与让压量相同。
如图1、图2、图4所示，拱环7的合页13采用方形钢板，方形钢板沿长度方向在一端中间切除宽度的1/2~1/3，形成凹口，另一端在两侧各切除宽度的1/3~1/4，形成凸榫，凹口与凸榫的中心垂直于厚度方向预制与轴承16截面相同的销钉孔19，端部预制扭力弹簧17边脚的插孔，方形钢板的凹口与凸榫呈V形相接，扭力弹簧17和轴承16固定于孔内，插入销钉15，构成带V形尖端的合页13；弧形钢板采用与方形钢板相同的方式预制凹口与凸榫，中间预制的矩形孔，其宽度与让压锚杆1的连杆5直径相同，长度与外拱架2的让压量相同。
如图1、图2、图4、图7所示，用于拱环7的轴承16采用内圈开槽的单向轴承，用于垫板4的轴承16采用内圈开槽的双向轴承，销钉15截面与轴承16内圈一致。
如图1~图7所示，本发明的液压式隧道分级让压支护结构的施工方法，其步骤为：
（1）构件预制：根据隧道围岩压力大小和开挖断面大小确定让压锚杆1与拱节9的型号和长度并截取各构件；根据地应力情况和围岩性质确定让压量，并根据让压量预制液压装置6，按设计要求完成各构件的装配；液压装置6通过注油孔压力注油，将所有的注油孔采用螺栓紧固；所有预制件均作防锈处理；
（2）隧道及钻孔开挖：根据隧道布线及断面设计图纸要求，开挖隧道，按照让压锚杆1的设计长度和角度钻设锚杆孔；
（3）拱环7施工：拱环7外侧紧靠隧道开挖断面，卡槽8翼缘与合页13尖端通过销钉15连接，腹板与液压装置6一侧的活塞12中心对齐焊接，液压装置6另一侧活塞12穿过垫板4，盖板11与垫板4中心对齐焊接，垫板4内轴承16的滚动方向与拱轴线方向一致；
（4）内拱架4施工：拱节9的端部与液压装置6的活塞12中心对齐焊接，垫板4包裹拱节9的上翼缘，垫板4内轴承16抵在拱节9的端部；
（5）让压锚杆1施工：让压锚杆1的连杆5依次穿过垫板4、内拱架3与外拱架2的矩形孔，安置在钻孔内，垫板4的翼缘包裹内拱架3的下翼缘，对让压锚杆1进行压力注浆；
（6）壁后填充：采用喷射混凝土的方式，向外拱架2和开挖断面之间的缝隙填充混凝土，使外拱架2与开挖断面紧密接触，完成支护结构施工。

Claims (5)

1.一种液压式隧道分级让压支护结构，包括让压锚杆（1）、外拱架（2）、内拱架（3）和垫板（4）；其特征在于：让压锚杆（1）由连杆（5）和液压装置（6）构成；连杆（5）采用带肋钢筋；液压装置（6）是由液压缸（10）、盖板（11）和活塞（12）构成，液压缸（10）为由钢板焊接成的方形筒，盖板（11）为中心带有活塞孔（18）的方形钢板，活塞（12）穿过盖板（11）的活塞孔（18），对称插入液压缸（10）两端，盖板（11）焊接在液压缸（10）的两端，构成液压装置（6）；连杆（5）一端与液压装置（6）的活塞（12）对齐焊接，构成让压锚杆（1）；外拱架（2）由拱环（7）、卡槽（8）和液压装置（6）构成；拱环（7）由弧形钢板和合页（13）构成，弧形钢板中心处设有矩形孔，两端带有可穿过轴承（16）和扭力弹簧（17）的凹口和凸榫，合页（13）由两侧叶片通过销钉（15）连接成V形，两侧叶片带有与弧形钢板相同的凹口和凸榫，弧形钢板和合页（13）首尾相接，并将扭力弹簧（17）和轴承（16）固定于连接处的凹口与凸榫中，插入销钉（15），组成封闭的圆环，构成拱环（7）；卡槽（8）采用槽钢，垂直于槽钢两侧翼缘中心预留销钉孔（19）；拱环（7）的合页（13）V形尖端的销钉（15）穿过卡槽（8）翼缘的销钉孔（19），液压装置（6）的活塞（12）焊接在卡槽（8）腹板中心，构成环形封闭的外拱架（2）；内拱架（3）由拱节（9）和液压装置（6）构成；拱节（9）为弧形工字钢，工字钢上下翼缘中心处带有与外拱架（2）弧形钢板相对应的矩形孔，矩形孔处的腹板切除，上下翼缘间焊接加劲肋；拱节（9）两端与液压装置（6）的活塞（12）中心对齐焊接，形成封闭圆环，构成内拱架（3）；垫板（4）由槽钢、轴承（16）和销钉（15）构成，槽钢翼缘内侧间距与拱节宽度一致，槽钢腹板中心预留圆形的活塞孔（18），翼缘端部两侧带有销钉孔（19），通过销钉（15）将轴承（16）固定在槽钢内，构成垫板（4）；内拱架（3）套于外拱架（2）内侧，使外拱架（2）的拱环（7）上的矩形孔与内拱架（3）的拱节（9）上的矩形孔中心对齐，将外拱架（2）的液压装置（6）的活塞（12）穿过垫板（4）的槽钢腹板的活塞孔（18），盖板（11）与垫板（4）的槽钢腹板焊接；垫板（4）的槽钢翼缘卡套在内拱架（3）的拱节（9）外侧翼缘，垫板（4）内轴承（16）抵在拱节（9）的端部，让压锚杆（1）与内拱架（3）相交处采用与外拱架（2）和垫板（4）连接处相同的方式将垫板（4）安置在内拱架（3）内侧翼缘，使垫板（4）的槽钢上的活塞孔（18）与内拱架（3）的拱节（9）上的矩形孔中心对齐；将让压锚杆（1）的连杆（5）依次穿过垫板（4）的活塞孔（18）、内拱架（3）和外拱架（2）上的矩形孔，锚固于隧道周边稳定围岩，构成液压式隧道分级让压支护结构。
2.根据权利要求1所述的液压式隧道分级让压支护结构，其特征在于：液压装置（6）的液压缸（10）外径与拱节（9）翼缘宽度相同，长度与让压量相同，厚度为5~10mm，液压缸（10）的一侧沿中心轴线在中心和两端距端部10~20mm处预制带螺纹的注油孔（20）；盖板（11）尺寸与液压缸（10）外径一致，其中心预制与活塞（12）尺寸一致的活塞孔（18）；活塞（12）由带溢流阀的钢板与钢杆中心对齐焊接构成，钢板尺寸与液压缸（10）内径一致，在其两端距端部1/3~1/4处预制与溢流阀相匹配螺纹的圆孔，溢流阀通过螺纹紧固在钢板的圆孔内；钢杆截面与盖板（11）预制的圆孔截面相同，其长度与让压量相同。
3.根据权利要求1所述的液压式隧道分级让压支护结构，其特征在于：拱环（7）的合页（13）采用方形钢板，方形钢板沿长度方向在一端中间切除宽度的1/2~1/3，形成凹口，另一端在两侧各切除宽度的1/3~1/4，形成凸榫，凹口与凸榫的中心垂直于厚度方向预制与轴承（16）截面相同的销钉孔（19），端部预制扭力弹簧（17）边脚的插孔，方形钢板的凹口与凸榫呈V形相接，扭力弹簧（17）和轴承（16）固定于孔内，插入销钉（15），构成带V形尖端的合页（13）；弧形钢板采用与方形钢板相同的方式预制凹口与凸榫，中间预制的矩形孔，其宽度与让压锚杆（1）的连杆（5）直径相同，长度与外拱架（2）的让压量相同。
4.根据权利要求1所述的液压式隧道分级让压支护结构，其特征在于：用于拱环（7）的轴承（16）采用内圈开槽的单向轴承，用于垫板（4）的轴承（16）采用内圈开槽的双向轴承，销钉（15）截面与轴承（16）内圈一致。
5.一种液压式隧道分级让压支护结构的施工方法，其特征在于，其步骤为：
（1）构件预制：根据隧道围岩压力大小和开挖断面大小确定让压锚杆（1）与拱节（9）的型号和长度并截取各构件；根据地应力情况和围岩性质确定让压量，并根据让压量预制液压装置（6），按设计要求完成各构件的装配；液压装置（6）通过注油孔压力注油，将所有的注油孔采用螺栓紧固；所有预制件均作防锈处理；
（2）隧道及钻孔开挖：根据隧道布线及断面设计图纸要求，开挖隧道，按照让压锚杆（1）的设计长度和角度钻设锚杆孔；
（3）拱环（7）施工：拱环（7）外侧紧靠隧道开挖断面，卡槽（8）翼缘与合页（13）尖端通过销钉（15）连接，腹板与液压装置（6）一侧的活塞（12）中心对齐焊接，液压装置（6）另一侧活塞（12）穿过垫板（4），盖板（11）与垫板（4）中心对齐焊接，垫板（4）内轴承（16）的滚动方向与拱轴线方向一致；
（4）内拱架（3）施工：拱节（9）的端部与液压装置（6）的活塞（12）中心对齐焊接，垫板（4）包裹拱节（9）的上翼缘，垫板（4）内轴承（16）抵在拱节（9）的端部；
（5）让压锚杆（1）施工：让压锚杆（1）的连杆（5）依次穿过垫板（4）、内拱架（3）与外拱架（2）的矩形孔，安置在钻孔内，垫板（4）的翼缘包裹内拱架（3）的下翼缘，对让压锚杆（1）进行压力注浆；
（6）壁后填充：采用喷射混凝土的方式，向外拱架（2）和开挖断面之间的缝隙填充混凝土，使外拱架（2）与开挖断面紧密接触，完成支护结构施工。
CN201811194076.7A 2018-10-15 2018-10-15 一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法 Active CN109386297B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811194076.7A CN109386297B (zh) 2018-10-15 2018-10-15 一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811194076.7A CN109386297B (zh) 2018-10-15 2018-10-15 一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109386297A CN109386297A (zh) 2019-02-26
CN109386297B true CN109386297B (zh) 2020-04-24

Family

ID=65426817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811194076.7A Active CN109386297B (zh) 2018-10-15 2018-10-15 一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109386297B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110005459A (zh) * 2019-04-30 2019-07-12 中铁第四勘察设计院集团有限公司 公路隧道钢带的连接结构以及让压锚杆支护系统
CN110219676B (zh) * 2019-06-04 2020-12-18 安徽理工大学 一种防冲击全断面可调控自平衡矿山支护装置
CN110863845B (zh) * 2019-12-03 2021-06-01 宁波朗达工程科技有限公司 一种双层可伸缩钢拱架
CN111219199B (zh) * 2020-01-14 2021-08-27 中国建筑第五工程局有限公司 一种拱架让压支护结构及施工方法
CN114645723B (zh) * 2022-04-01 2022-09-30 中铁第五勘察设计院集团有限公司 一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4002669A1 (de) * 1990-01-30 1991-08-01 Walbroehl H T Selbstschreitende stuetz- und gleitschaltung zum einbringen einer ortbetonauskleidung
CN102628368B (zh) * 2012-04-26 2014-07-09 李信斌 一种隧道自移支撑棚
CN202882943U (zh) * 2012-10-18 2013-04-17 山东大学 让压型约束砼拱架高强立体支护体系
CN103883333B (zh) * 2014-03-07 2016-03-02 山东大学 组合可调式约束混凝拱架大型力学试验系统
CN104153792B (zh) * 2014-07-24 2016-04-06 山东大学 一种适用于软弱破碎围岩的吸能让压隧道支护系统及方法
CN206071607U (zh) * 2016-10-14 2017-04-05 成都理工大学 一种隧道让压式支护体系
CN206346760U (zh) * 2016-12-28 2017-07-21 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种用于隧道初支施工的格栅钢架免焊拼装式支护结构
CN107795543A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 西南交通大学 一种用于软岩大变形的钢拱架及释能构件及钢拱架施工方法
CN108386211B (zh) * 2018-03-06 2019-10-22 兰州理工大学 锚杆-钢架联合让压初期支护结构及施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109386297A (zh) 2019-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109386297B (zh) 一种液压式隧道分级让压支护结构及施工方法
CN204041081U (zh) 一种隧道施工初期支护装置
CN104165799B (zh) 一种用于碾压混凝土原位抗剪试验的锚固反力装置
CN2878511Y (zh) 拉压组合自锚型岩石锚杆
CN107620313A (zh) 静压沉井装置
CN108119164B (zh) 一种预制装配式复合支护结构
CN113323149A (zh) 一种胶合木预应力套管螺栓节点及其施工方法
CN115788538B (zh) 一种恒阻大变形中空注浆-树脂耦合锚固锚杆
CN101691754B (zh) 一种多盘体式锚杆
CN204475327U (zh) 一种带钢筋骨架的新型装配式锚杆
CN114320408A (zh) 一种分段组装式钻锚一体化注浆锚杆
CN107060876B (zh) 钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构及其施工方法
KR101044977B1 (ko) 시공용 버팀보의 로크기구
CN219119272U (zh) 一种具有液压让压功能的隧道初期支护结构
CN108547290B (zh) 三翼螺旋顶胀式可回收锚索及其施工方法
CN103498690B (zh) 一种双锚索联合锁紧装置及其方法
CN105134249A (zh) 矿井大松动圈巷道渐进式支护方法
CN108360538B (zh) 预应力锚索
CN112302060B (zh) 力学传感器组件及npr锚索多级自调心球头穿心装置
CN114876536A (zh) 一种锚高预紧力锚杆锚索联合支护装置及方法
CN207538060U (zh) 静压沉井装置
CN103557007A (zh) 过地质异常带极破碎软岩巷道的支护结构及其施工方法
CN207673348U (zh) 一种基于型钢的预制装配式复合支护系统
CN203655326U (zh) 一种液胀式让压抗震抗高地温锚杆
CN106677809A (zh) 一种可缩性装配式钢板支架

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221130

Address after: 730030 Lanzhou New Area, Gansu Province, north of Jialingjiang Street, south of Changjiang Avenue, east of Kunlun Mountain Avenue, west of Huashan Road

Patentee after: Lanzhou University of Technology Engineering Testing Technology Co.,Ltd.

Address before: 730050, No. 287 Lan Ping Road, Qilihe District, Gansu, Lanzhou

Patentee before: LANZHOU University OF TECHNOLOGY