[实用新型]用于地下洞室建设中防止围岩大变形的支护衬砌装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地下洞室的建设装置，尤其涉及一种用于地下洞室建设中防止围岩大变形的支护衬砌装置。

背景技术

近年来随着地下洞室向长、大、深埋方向的发展，穿越高地应力区地下洞室在建设过程中大变形灾害问题凸显，严重危及了施工及运营安全。

截至目前，铁路、公路及水工等地下洞室等出现了大量的大变形问题并开展了系列相关研究，但并未形成一套行之有效的技术保障体系。而支护方式的选择长期以来大多采用强支护以达到抑制变形的目的，支护参数的设计往往突破了行业规范中的推荐值。而支护方式及工艺材料方面大多采用常规的传统模式，即喷射混凝土+普通钢性锚杆+钢拱架联合支护。但随着开挖过程中洞室周边应力的逐渐释放，岩体的持续流变以及遇水后表现出的膨胀等特性使得围岩形变及荷载持续增加，支护体系的受力逐步增大，对于普通钢性锚杆常因不能适应围岩的变形而被拉断失效，钢拱架因受荷过大而产生扭曲或剪断，喷射混凝土出现开裂、掉块等现象，传统的支护方式及工艺在日益复杂多变的地下工程中受到了极大的挑战，基于支护材料及其工艺更新的新型支护衬砌结构亟待提出。

因此，对于封闭于地下岩土体中的大变形地下洞室应改变传统的治理思维模式，不能一味的采用钢度大、支护强、延展性差、费用高的支护手段以抑制围岩的变形，而应在施工过程中及时进行支护以控制围岩过大变形的同时，让部分形变能得以适当释放，这就要求支护衬砌结构除能提供较高的支护阻力外，还应具有一定的延伸性以适应变形的需要，此处要求的延伸性不是以削弱支护衬砌结构的设计标准，降低支护衬砌结构的承载能力为代价，而是要求支护衬砌结构自身在保持恒阻承载能力的条件下，通过设置特殊的让压装置来实现。这就需要对支护衬砌结构尤其是初期支护体系中诸如锚杆、钢拱架、喷层混凝土等主要构件设置适当的让压变形装置，以便产生共同的协调变形，达到地下洞室稳定与节约工程造价并举的目的。

让压锚杆是近年来支护衬砌结构中为应对大变形地下洞室而开展最多研究的单元，其最早出现于我国的煤矿行业，因传统的支护方式已难以控制煤矿巷道的稳定性，普通的锚杆也常因不能适应巷道的围岩变形而出现拉断失效现象，于是通过在锚杆中安装一种特定的让压装置，在被支护结构发生过大变形时，通过让压装置使锚杆体产生与岩土体相适应的变形，避免锚杆体拉断失效，保持支护作用。如中国专利CN101858225B公开了一种横阻大变形锚杆，可以在巷道发生大变形时自动拉伸，该锚杆包括杆体、托盘、螺母及恒阻装置，恒阻装置置于杆体尾部；专利申请号201010231982.2公开了一种井下软岩巷道大变形塌方预防与治理方法，支护体系由喷射混凝土+恒阻大变形锚索+钢筋网组成，并在巷道的顶板和两帮设置长期矿压监测点，在关键部位进行二次支护，并进行围岩加压注浆，等等。从让压锚杆的研发及应用情况来看，目前主要集中在煤炭工程领域中，且基本集中于锚杆自身，而并不拓展至整个支护系统中的其他构件，更未见由锚杆、钢拱架及初喷混凝土组成的让压支护衬砌结构在工程中的应用。

隧道专家王建宇等从地层特征曲线和支护-围岩相互作用的机理出发，阐述了可让式支护的原理，并对支护构件进行了探讨，给出了相关的设计施工建议，文中重点对可缩型钢拱架进行了分析，但对于支护衬砌结构中让压锚杆、带让压控制器的钢拱架及初喷混凝土具体构件组成及由上述构件如何组成让压支护系统并未涉及。因此，无论从结构体系的复杂性及使用功能方面都对让压支护技术提出了更高的要求，让压支护技术的广泛应用还有待于进一步研发。因此，本实用新型提出新型支护衬砌结构有望为我国大变形地下洞室的支护设计开辟新的蹊径。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于地下洞室建设中防止围岩大变形的支护衬砌装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型包括让压控制器、喷射混凝土、钢拱架和安装于围岩上的横阻让压锚杆，所述钢拱架为多段，所述喷射混凝土用于浇筑所述钢拱架，所述横阻让压锚杆和所述让压控制器均为多个，每个所述让压控制器置于相邻两段所述钢拱架之间，所述的多个让压控制器均匀安装于由所述喷射混凝土形成的支护结构衬砌环内。

具体地，所述让压控制器包括定位钢、让压器和承载板，所述定位钢和所述让压器均为多个，所述承载板为两张，多个所述让压器均安装于两张所述承载板之间并均匀排列，所述定位钢穿过两张所述承载板，所述定位钢的两端均设置有置于两张所述承载板外的螺母，多个所述定位钢均匀安装于两张所述承载板之间并位于多个所述让压器形成的间隙之间。