[发明专利]一种高地应力地区隧道支护结构

说明书

本发明公开了一种高地应力地区隧道支护结构，包括主体钢架和连接结构，主体钢架包括多个依次连接的拱节，通过连接结构将相邻拱节依次连接成封闭环状钢架，连接结构包括相互接合的第一连接端和第二连接端，缓冲件设于第一连接端和第二连接端之间。本发明采用允许变形的理念，在钢架结构中预留有允许变形的空间，通过设置缓冲结构来吸收隧道围岩初期支护所释放的围岩压力，最终传递给钢架以及土体；通过高精度位移传感器可实时监测钢架变形，估算围岩压力，调整支护强度；在围岩压力作用下，钢架结构变形后，钢架上板和钢架下板贴合得更加紧密，整体刚度进一步提高，增强结构整体性，提高支护强度；施工简便，无复杂施工工艺。

技术领域

本发明属于隧道支护技术领域，具体涉及一种高地应力地区隧道支护结构。

背景技术

近年来，随着基础设施建设飞速的发展，越来越多的交通要道被规划，高速公路、高速铁路不断的被建设，特别是在贯穿高山段往往需要修建深埋隧道常常伴随着高地应力，工程建设不可避免地会带来冒顶、支护结构大变形、岩爆等施工安全问题。这些问题的出现使隧道在开挖过程中的稳定性大大降低，同时影响施工工期和施工人员的安全。这类问题的发生对高地应力地区隧道建设带来了极大的挑战。

目前，在隧道建设领域针对高地应力地区隧道开挖保证隧道稳定性主要集中在两个方面，一是刚性支护被动的限制围岩位移，通常是增加支护结构的刚度来抵抗围岩变形，主要类型有木支撑、钢支撑、混凝土衬砌等，其主要原理是提供一个支护抗力大于围岩发生破坏时的松动压力，从而使支护结构具有良好的稳定性和安全性，该方法支护效果一般，造价高，并不是高地应力地区隧道支护理想的选择；二是在围岩不发生过度变形之前进行主动支护，最具代表性的是锚喷支护，其主要原理是充分发挥围岩的自承能力通过锚杆将一定范围内的围岩与混凝土喷层联合起来共同承受荷载，该方法工序复杂，施工周期长，喷射混凝土有较大的回弹量，在施工过程中会产生粉尘。因此，亟待寻找一种施工简单、支护强度大适用于高地应力地区隧道大变形的支护结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种允许隧道前期变形提高支护结构与围岩的协调变形的能力、后期支护结构强度高、支护速度快，且施工方便的高地应力地区隧道支护钢架结构，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

提供一种高地应力地区隧道支护结构，包括主体钢架和连接结构，所述主体钢架包括多个依次连接的拱节，通过所述连接结构将相邻所述拱节依次连接成封闭环状钢架，所述连接结构包括相互接合的第一连接端和第二连接端，其中：

第一连接端，具有容置腔；

第二连接端，具有形状与所述容置腔相适的接合件，所述接合件容置于所述容置腔内；

连接限位件，连接所述第一连接端和所述第二连接端并使得所述第一连接端与所述第二连接端不接触；以及，

缓冲件，设于所述第一连接端和所述第二连接端之间。

如所述高地应力地区隧道支护结构，所述第一连接端的纵向截面为长边中部开口的矩形框，所述矩形框的开口朝向所述第二连接端。

如所述高地应力地区隧道支护结构，所述第二连接端包括支撑板以及设于所述支撑板上的左直角件、中间竖板和右直角件，所述中间竖板位于所述左直角件和所述右直角件之间，所述左直角件、所述右直角件分别伸入所述矩形框的两端。

如所述高地应力地区隧道支护结构，所述连接限位件包括螺杆、螺母和缓冲弹簧，所述螺杆依次穿过所述支撑板、所述缓冲弹簧与所述矩形框后通过所述螺母锁紧。

如所述高地应力地区隧道支护结构，所述缓冲件分别填充于：所述矩形框、所述左直角件、所述支撑板和所述中间竖板之间，所述矩形框、所述右直角件、所述支撑板和所述中间竖板之间，所述螺杆、所述支撑板、所述左直角件和所述矩形框之间，以及所述螺杆、所述支撑板、所述右直角件和所述矩形框之间。