高地应力软岩大变形初期支护体系.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107780951A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201711054659.5E21D11/10(2006.01)(22)申请日2017.11.01(71)申请人中交第一公路勘察设计研究院有限公司地址710075陕西省西安市高新技术开发区科技二路63号(72)发明人韩常领李宗平姚铁峰康宏伟夏才初王万平徐晨王兴刚董长松(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人黄秦芳(51)Int.Cl.E21D11/20(2006.01)E21D11/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称高地应力软岩大变形初期支护体系(57)摘要本发明涉及一种高地应力软岩大变形初期支护体系，包括纵向平行布置的多环H型钢钢拱架，纵向两榀钢拱架之间采用纵向连接钢筋或槽钢连接，将单榀钢拱架环向分隔为多个节段，节点处通过承插式钢拱架接头连接；相邻两榀钢拱架对应节点之间的初期支护喷混凝土层中留有纵向沟槽，纵向沟槽中设置有可压缩钢管。本发明利用在预设喷混凝土纵向缝植入可提供抗力的可压缩钢管，以及与之对应的承插式型钢钢架接头，边抗边让，使变形可控，初期支护承受的形变压力释放，实现初期支护结构稳定。CN107780951ACN107780951A权利要求书1/1页1.高地应力软岩大变形初期支护体系，包括纵向平行布置的多环H型钢钢拱架，纵向两榀钢拱架之间采用纵向连接钢筋或槽钢连接，其特征在于：将单榀钢拱架环向分隔为多个节段，节点处通过承插式钢拱架接头（3）连接；相邻两榀钢拱架对应节点之间的初期支护喷混凝土层中留有纵向沟槽，纵向沟槽中设置有可压缩钢管（6）。2.根据权利要求1所述的高地应力软岩大变形初期支护体系，其特征在于：承插式钢拱架接头（3）包括U形底座和U形底座内对称设置的两个凸柱，两个凸柱与U形底座之间的空隙形成H形的插槽；单榀钢拱架相邻节段之间通过承插式钢拱架接头（3）连接，一侧H型钢与U形底座的底板焊接固定，另一侧H型钢插入U形底座的H形插槽中。3.根据权利要求2所述的高地应力软岩大变形初期支护体系，其特征在于：承插式钢拱架接头（3）的U形底座侧板上设置有钢拱架接头上的螺栓槽（8）。4.根据权利要求1所述的高地应力软岩大变形初期支护体系，其特征在于：单榀钢拱架环向分隔为六个节段，节点分别位于拱顶、两侧拱肩和两侧拱腰上的台阶处。5.根据权利要求1所述的高地应力软岩大变形初期支护体系，其特征在于：纵向沟槽中的可压缩钢管（6）轴向垂直于隧道轴线垂直，轴向长度等于初期支护的厚度。6.根据权利要求4所述的高地应力软岩大变形初期支护体系，其特征在于：可压缩钢管（6）设置1-3排，轴向两侧设置有钢板（4）并通过焊接方式固接；拱腰处的可压缩钢管（6）设置2-3排，拱顶和拱肩处的可压缩钢管（6）设置1-2排。7.根据权利要求6所述的高地应力软岩大变形初期支护体系，其特征在于：可压缩钢管（6）最外侧一侧的钢板（4）与承插式钢拱架接头（3）通过焊接方式固接。2CN107780951A说明书1/4页高地应力软岩大变形初期支护体系技术领域[0001]本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种高地应力软岩大变形初期支护体系。背景技术[0002]目前，越来越多的隧道工程穿越大范围高地应力软岩地层，隧道建设过程中大变形灾害问题凸显，严重危及了隧道施工及运营安全。高地应力软岩隧道围岩自承能力差，开挖后变形速度快，难以控制，常常会出现失稳、坍塌现象，施作的初期支护开裂、侵限，导致施工进尺缓慢，建成的二次衬砌经过一段时间后出现底鼓、边墙下沉、衬砌开裂现象，这样不仅增加了施工工作量，而且还造成了很大的损失。[0003]因此，上述工况的施工会通过设置钢拱架来控制围岩变形。钢拱架分为刚性钢拱架和可缩式钢拱架。刚性钢拱架适合在围岩变形量不大或地应力不高的情况下使用。刚性钢拱架的接头处采用螺栓连接和焊接，如果采用刚性钢拱架作为高地应力软岩隧道的初期支护体系，在高地应力作用下，作用在拱架上的荷载不能得到有效释放，在施工过程中发现，分部开挖断面上中下台阶交接处（钢拱架接头）初期支护变形严重，接头处整体性较差，初期支护侵入二衬空间，不得不拆换拱架，严重影响了施工安全和进度。钢架会出现扭曲变形甚至折断，喷射混凝土层崩裂，使初期支护承载能力逐步丧失，导致成型断面缩小，直至坍塌。[0004]采用可缩式钢拱架可以允许围岩产生适度的大变形，目前已有的可缩式钢拱架是利用钢拱架伸缩缝接头间的摩擦吸收围岩变形释放的能量，达到应力释放的目的。但这种可缩式钢拱架刚度相对较小，接头易损坏，不设喷混凝土纵向缝时接头处喷混凝土易压碎、崩裂，降低了喷混凝土的整体承载能力；设纵向缝时，由于未封闭，