[发明专利]一种隧道开挖大变形强支护装置

说明书

本发明属于隧道支护设备领域，具体涉及一种隧道开挖大变形强支护装置。具体技术方案为：包括缓冲支护结构和二次支护结构，所述缓冲支护结构紧贴隧道围岩设置，固定长杆贯穿缓冲支护结构和二次支护结构插入隧道围岩；所述缓冲支护结构包括多个可压缩的“工”形缓冲组件，所述固定长杆圆周侧壁上单向卡接有固定块，所述缓冲组件通过支架与固定块固定。将刚性支护结构与柔性支护结构相结合，当隧道围岩发生大变形时，先释放一部分的围岩压力，减小过载破坏发生的风险，当围岩压力释放到一定程度时，再采用二次支护机构抵御隧道围岩变形。

技术领域

本发明属于隧道支护设备领域，具体涉及一种隧道开挖大变形强支护装置。

背景技术

隧道工程围岩的变形破坏主要有岩爆、坍塌和大变形，其中隧道大变形是指隧道开挖完成后，受到各种地质因素(高地应力、地下水或自身膨胀性能)的综合作用围岩发生变形、失稳破坏，其自承能力丧失或部分丧失，具有强烈的累进性和时效性，是一类容易造成施工困难、毁坏施工设备、增加建设成本的地质灾害。隧道实际开挖过程中产生的变形受到开挖施工步的空间效应影响。

隧道大变形支护主要有两种，柔性结构支护和刚性结构支护，其中刚性结构支护主要有大刚度支护和衬砌结构、大范围围岩加固法两种。传统的做法是增加支护结构的强度和刚度，但大变形地段的围岩具有初期来压快、变形量大的特点，不加以控制会发生坍塌，而刚性支护不能适应大变形将很快被压坏。若支护刚度大于围岩刚度，则围岩膨胀性能不能转化为变形能释放而施加在支护上，容易形成过载破坏；若支护刚度小于围岩刚度，则围岩产生的过量变形得不到限制，将其承担的荷载传递给支护体，容易形成过载破坏。

因此，为避免出现上述问题，有学者提出了采用联合支护，先采用柔性支护释放围岩压力，当围岩压力释放到一定程度时采用及时强支护手段控制围岩变形，以控制围岩向临空面发生位移，建立采用高标号和高强度钢筋混凝土弧板的先柔后刚的刚性联合支护形式。联合支护研究尚处于初期阶段，未见有大量报道文章。因此，提供一种隧道开挖大变形强支护装置，将柔性结构与刚性结构相结合，且能够降低地下水导致隧道围岩膨胀从而失去自承能力的风险，对于隧道围岩大变形具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道开挖大变形强支护装置，减小过载破坏、地下水致使隧道围岩膨胀导致其失去自承能力的风险。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种隧道开挖大变形强支护装置，包括缓冲支护结构和二次支护结构，所述缓冲支护结构紧贴隧道围岩设置，固定长杆贯穿缓冲支护结构和二次支护结构插入隧道围岩；所述缓冲支护结构包括多个可压缩的“工”形缓冲组件，所述固定长杆圆周侧壁上单向卡接有固定块，所述缓冲组件通过支架与固定块固定。

优选的：两所述固定长杆之间设置一组缓冲组件，所述缓冲组件包括第一横杆和第二横杆，所述第一横杆和第二横杆之间固定设置有伸缩竖杆，所述伸缩竖杆包括内杆和外杆，所述内杆和外杆为空心柱，且外杆能够容纳内杆，所述内杆和外杆内部设置有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧与第一横杆和第二横杆固定连接。

优选的：所述第一横杆两端对称设置有第一滑槽，两所述支架的一端滑动设置在所述第一滑槽内，另一端通过固定块与固定长杆固定连接；所述第一滑槽内固定设置有第一弹性垫块，所述第一弹性垫块具有弹性且可压缩。

优选的：所述第一横杆两端对称铰接有第一连杆，两所述第一连杆另一端均铰接有滑块，所述滑块滑动设置在与第二横杆固定的支架上，所述滑块固定连接有第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧套设在固定第二横杆的支架外侧壁上且另一端与固定块固接。

优选的：两所述第一连杆中部均铰接有第二连杆，所述第二连杆另一端与所述第二横杆铰接；所述滑块上还铰接有第三连杆，所述第三连杆另一端铰接有通过支架与第一横杆连接的固定块。