[实用新型]一种用于复杂地质隧道柔性初支装置

说明书

本实用新型公开了一种用于复杂地质隧道柔性初支装置，包括位于工字钢端头处设置的上下两侧连接板，连接板面上设置螺栓孔，并且下层连接板上设置限位固定筒，连接板之间通过限位螺杆和限位螺母形成整体，同时连接板之间还设置高强度承压弹簧；高强度承压弹簧穿套在限位螺杆上且对应于限位固定筒内。本实用新型的一种用于复杂地质条件的初支柔性钢构件由于采用了以上技术方案，初支结构在保证了必要刚度的同时可减小因复杂地质条件造成的初支结构应力集中现象。高强度承压弹簧可保证型钢拱架的抗压能力，高强度抗剪、抗弯弹簧可保证接头的抗剪能力、同时保证型钢拱架整体的抗弯能力。该柔性钢构件结构简单，可操作性强，对于实际复杂地质条件下隧道施工具有较强指导意义。

技术领域

本实用新型涉及隧道初支领域，具体来讲涉及的是一种用于复杂地质隧道柔性初支装置。

背景技术

隧道初支结构常采用型钢拱架、锚杆、喷射混凝土或砂浆纤维形成密贴围岩的辅助承载结构。初支结构的主要目的为临时稳定岩体、封闭围岩临空面，同时初支结构与围岩融为一体，允许围岩具有一定的变形量，可主动发挥围岩自身承载能力，提高隧道稳定性。

目前，常见初支结构由锚杆，型钢拱架或格栅拱架以及喷射混凝土组成，可有效改善围岩受力状态，同时能够提高作业安全性和作业效率。但是，围岩为非均质、不连续介质，初支结构常常承受集中荷载作用。由于型钢拱架刚度较大，初支结构在集中荷载作用下易出现局部应力集中现象。在非均质、不连续、局部破碎围岩中，初支结构易发生局部屈曲、弯折、扭转等破坏，严重影响隧道工程的结构安全。因此，常规初支结构不适用于复杂地质条件。同时初支结构破坏后的二次施作将消耗大量人力、物力与财力。

常规初支结构特点为；

初支结构的作用机理是“新奥法”思想的一种体现，其对围岩的支护作用主要表现在三方面：（1）初支结构密贴围岩，同围岩形成整体承载圈，硐室开挖后，初支结构及围岩形成的整体承载圈发生变形并对硐室开挖引起的二次应力场进行调整；（2）初期支护封闭开挖临空面，将裸露围岩由二维应力状态转变为三维应力状态，充分发挥围岩承载能力；（3）组合锚杆深入围岩，对隧道周边围岩加固形成承载拱。

常规初支结构具有以下特点：

（1）初支结构常采用锚喷支护与型钢拱架或格栅拱架相协调的方式作为主要支护手段，型钢拱架与格栅拱架刚度较大，锚喷支护与型钢拱架或格栅拱架的协调作用即保证了围岩应力的释放又保证了对围岩的一定抗力。

（2）型钢拱架或格栅拱架刚度大、容许应变低，较适用于连续、均质、各项同性介质，但对于不连续、非同性、突遇岩层严重畸变隧道适应性差，易出现型钢拱架、格栅拱架屈曲、失效等问题。

（3）常规型钢拱架或格栅拱架采用焊接方式在接头位置进行连接，在接头位置形成刚性铰接构件，在连续、均质、各项同性围岩中，常规型钢拱架或格栅拱架受力均匀，而对于非连续、不均匀、局部破碎围岩，型钢拱架及格栅拱架易出现局部应力集中现象。

对于复杂地质条件，隧道周围围岩多为不连续、非均质、局部破碎岩体，常规初支结构易在局部发生破坏而不能达到“让压”效果，从而不能有效控制隧道变性的发展与整体结构的稳定。因此，需要提供一种在复杂地质条件下应用性较强的初支柔性结构及相关钢构件。

实用新型内容

因此，为了解决上述不足，本实用新型针对常规初支结构的缺陷，提出一种适用于复杂地质条件的初支柔性钢构件，以解决初支结构在复杂地质条件下的受力问题。本实用新型要解决的技术问题是复杂地质条件下一种应用性较强的用于复杂地质隧道柔性初支装置，通过在钢拱架接头部位安装弹簧构件及承压构件达到在不连续、非同性、软弱破碎围岩中形成能够稳定承载并能消除局部应力集中现象的初支柔性结构。