[發明專利]多級讓壓鋼拱架限位器及施工方法

在審

• 申請號: 202210548624.1
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114837702A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 張亞平;王添新;徐庭;易帥;萬猛;薛克進;陳丹;王建濤;肖詩輝;張曉光;孫延波;孫小強;冉路堯;李鴻飛;劉康
• 申請（專利權）人: 中交第二航務工程局有限公司
• 主分類號: E21D11/22
• 分類號: E21D11/22
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 蔣悅

本發明提供一種多級讓壓鋼拱架限位器及施工方法，多根鋼拱組成環形的鋼拱架，相鄰的鋼拱之間通過限位器連接，限位器包括壓元件鋼柱和受壓元件鋼筒，壓元件鋼柱套在受壓元件鋼筒內部，受壓元件鋼筒內部與壓元件鋼柱之間放置有砂，受壓元件鋼筒底部一側設有卸壓孔，受壓元件鋼筒內部設有變形件，變形件設置在卸壓孔一側，變形件覆蓋卸壓孔，變形件底部設置有應變片，壓元件鋼柱受壓使變形件變形漏出卸壓孔，砂從受壓元件鋼筒漏出泄壓。采用砂材料作為承壓主體，配合橡膠變形件，利用砂的流動性、橡膠的變形特性設置穩定的自動卸壓系統，使限位器拱架在對圍巖保有一定支護阻力的同時，緩慢、穩定的釋放原巖應力。

技術領域

本發明涉及鋼拱架施工領域，尤其是涉及一種多級讓壓鋼拱架限位器及施工方法。

背景技術

在隧道開挖施工過程中，受地質構造、埋深等因素的影響，常常會導致高地應力軟巖大變形情況，造成一系列工程事故，是工程建設一直以來關注的重點技術難題。為了解決高地應力條件下，軟巖隧道變形大且塊的問題，工程上提出了利用讓壓釋放原巖高地應力的“放抗結合”支護方法，目前常用的施工工藝主要有雙層初支拱架支護，其中第一層剛度小的拱架，隨圍巖變形至破壞后釋放部分應力，第二層剛度大的拱架則支撐變形圍巖及第一層拱架形成支護體系。但是這種方法還存在一定的缺陷，由于雙層拱架本身施工工序更多、施作環境相較更復雜（圍巖變形大、快）、現場人機料施工組織要求更高等特點，容易導致第二層拱架無法及時施作，在第一層拱架結構破壞時圍巖沒有有效支撐而引發坍塌事故。

專利《公路軟巖隧道雙層拱架支護施工系統及其施工方法》（CN110397455B）加固了雙層拱架提高支護能力，但并沒有解決第一層拱架變形快而存在坍塌隱患的問題。

專利《基于限阻器的黃土隧道初期支護結構》（CN209067236U）中，發明了一種限阻器釋放圍巖對拱架的應力，以保護拱架結構并最終使拱架與圍巖形成應力平衡。但發明中限阻鋼板變形僅具有常規鋼板變形能力，一方面不具有定向、控壓特點，在高地應力復雜環境下弧形拱架易向臨空面侵襲；同時變形過程中鋼板內應力變化復雜且應力向外轉移不明顯，易造成鋼板負荷斷裂，對于極高地應力隧道軟巖變形還需要設計有定向、控壓特點。

因此，針對目前雙層拱架施作時機控制困難、工序銜接安全風險高的問題，亟需設計一種具有剛度大、結構簡單、變形穩定及應力信息化特點的裝置，可以簡便安裝至拱架上，從而使其在高地應力環境下緩慢變形卸荷而結構保持完整，在延長卸壓周期提供施作時機的同時，保留有拱架結構維持安全施工環境，解決上述雙層拱架支護的施作難題。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種多級讓壓鋼拱架限位器及施工方法，解決雙層拱架本身施工工序更多、施作環境相較更復雜、現場人機料施工組織要求更高等特點，容易導致第二層拱架無法及時施作，在第一層拱架結構破壞時圍巖沒有有效支撐而引發坍塌事故的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種多級讓壓鋼拱架限位器，多根鋼拱組成環形的鋼拱架，相鄰的鋼拱之間通過限位器連接，限位器包括壓元件鋼柱和受壓元件鋼筒，壓元件鋼柱套在受壓元件鋼筒內部，受壓元件鋼筒內部與壓元件鋼柱之間放置有砂，受壓元件鋼筒底部一側設有卸壓孔，受壓元件鋼筒內部設有變形件，變形件設置在卸壓孔一側，變形件覆蓋卸壓孔，變形件底部設置有應變片；

壓元件鋼柱受壓使變形件變形漏出卸壓孔，砂從受壓元件鋼筒漏出泄壓。

優選方案中，變形件的材料為橡膠制成，或者為硅膠制成。

優選方案中，變形件為柱形變形塊，柱形變形塊為圓柱體結構，圓柱體的直徑大于卸壓孔 直徑，圓柱體結構底部與矩形結構的安裝座連接。

優選方案中，柱形變形塊的圓柱體兩側與安裝座之間設有圓弧的過度結構。

優選方案中，受壓元件鋼筒底部設有受壓槽，應變片設置在受壓槽底部，且柱形變形塊底部的安裝座設在應變片上方，且安裝座也設在受壓槽內部。