[实用新型]一种可缩性钢架支护结构

说明书

本实用新型公开了一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架，所述工字钢架相对端分别连接有预设孔洞的钢板，钢板之间通过若干根弹簧连接，在所述工字钢架连接部外周套有钢套管，钢套管中填充有泡沫混凝土，钢套管外周壁上套有锁紧钢套管的箍具，构成封闭的拱形支护结构。该结构具有一定的变形适应能力，能与围岩产生协调变形，使围岩的形变能量得到一定程度的耗散，可明显降低围岩作用在钢架支护上的形变压力，同时可有效抑制围岩产生过大的变形，不至造成松动压力，可为高地应力软岩隧道变形大、支护难的工程问题提供技术支持。

技术领域

本实用新型属于一种隧道支护结构，具体涉及一种在围岩压力作用下具有可缩特性的钢拱架支护结构，特别是可应用于高地应力软岩隧道变形控制的柔性支护。

背景技术

高地应力软岩隧道的支护效果直接影响着隧道的安全性。变形监测资料显示，形变压力是软岩隧道支护压力的主要显现形式。在进行高地应力软岩隧道支护时，若只一味提高支护刚度，即所谓的“强支硬顶”，效果并不理想。由于刚性支护结构不能与围岩协调变形，随着围岩流变变形的增大，支护结构所受围岩压力将会迅速增大，导致钢拱架大量扭曲破坏，二次衬砌开裂严重，影响隧道的长期稳定。在高地应力软岩隧道支护结构的设计和施工过程中，围岩产生的大变形对支护结构发挥既定作用的威胁巨大，然而，关于高地应力软岩隧道的围岩与支护结构相互作用的力学机制、支护结构的失效等的研究尚不完善，因此，对软岩隧道的支护结构仍需要进行大量的研究。

目前对于高地应力软岩隧道支护结构的研究结果表明，保证支护结构的稳定，则其需满足以下的要求：

1.支护结构具有一定的变形适应能力，能与围岩发生协调变形；

2.同时，支护结构又具有一定的刚度，在与围岩共同变形中受到压缩，能够对围岩产生越来越大的支护反力，抑制围岩产生过大的变形，不至造成松动压力；

总的来说，在高地应力软岩隧道支护过程中，应充分利用软弱围岩自身变形的特性，在一定范围内允许围岩发生变形，使其形变能量得到一定程度的耗散，能够降低围岩作用在支护结构上的压力，从而提高支护结构的安全系数。同时，支护结构能够对围岩提供一定的支护反力，抑制围岩产生过大的变形，而造成围岩的松动破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种简单、易行的软岩隧道可压缩性钢架支护结构。利用此结构，当作用在钢架上的压力由于围岩的形变作用而逐渐增大时，由弹簧-泡沫混凝土组成的接头压缩系统开始产生压缩变形，缩动的结果是围岩的形变能进一步释放，进而作用在钢架上的压力值下降。同时由接头压缩系统的性质，支护结构在与围岩共同变形中受到压缩，将对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，不至造成围岩松动破坏。该新型可缩性钢架支护结构可有效改善支护承担压力过大、变形量难以控制等问题，降低隧道换拱率，为高地应力软岩隧道支护工程问题提供技术支持。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

为此本实用新型提供的一种可缩性钢架支护结构，包括一对相向布置的工字钢架，所述工字钢架相对端分别连接有预设孔洞的钢板，钢板之间通过若干根弹簧连接，在所述工字钢架连接部外周套有钢套管，钢套管中填充有泡沫混凝土，钢套管外周壁上套有锁紧钢套管的箍具，构成封闭的拱形支护结构。

上述方案中，本实用新型还有进一步限定的技术方案：

进一步，所述弹簧为两端带有螺纹的大刚度弹簧，其两端穿过工字钢端部的钢板预设孔洞，用螺帽拧紧固定。

进一步，所述弹簧分别贯穿在工字钢端部的钢板的四角。

进一步，所述钢套管套在弹簧外周，其两端并向工字钢连接部上下两端伸出一定距离。

进一步，所述钢套管侧壁上设有注浆小孔，泡沫混凝土通过注浆小孔向套管内注射，并填满套管两端伸出的空间。