本实用新型涉及隧道工程领域，尤其涉及一种适应性连接隧道支护衬砌。
背景技术：
随着隧道与地下工程的大量建设，“深”、“长”、“险”、“大”已成为当前隧道工程的主要特点，高地应力环境也带来一系列问题。主要表现在：一、硬岩岩爆问题，随着穿越大埋深、高地应力条件下的特长隧道逐年增多，我国地下工程岩爆呈频发趋势；二、软岩大变形问题。在我国西部山区分布有大范围的软岩地层，其中千枚岩的分布极为广泛，由于该类岩体具有强度低、性状差、遇水易软化等特点，地下洞室建设过程中大变形灾害问题突出，严重危及地下洞室的施工及运营安全。
截至目前，针对铁路、公路工程施工中出现的岩爆及软岩隧道大变形问题，虽然开展了众多相关研究，但并未形成一套行之有效的技术保障体系。在愈发复杂多变的工程施工条件下，传统的支护结构受到了极大的挑战，亟待提出基于支护材料及新型支护体系。同时，高寒地区铁路、公路隧道容易产生冻胀危害，现存隧道加固施工方法，不能有效适应隧道冻胀引起的形状改变，不能有效释放冻胀造成的额外载荷。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高整体稳定性，受力均匀且能够缓解受力的一种适应性连接隧道支护衬砌。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种适应性连接隧道支护衬砌，包括位于隧道岩壁内且与其形状相匹配的初期支护构件和二衬构件，所述初期支护构件与二衬构件的两端均与隧道仰拱固定；所述初期支护构件包括金属网、减压锚杆、钢架和用于缓解隧道岩壁对隧道支护衬砌造成拉力或压力的缓冲机构；所述金属网与隧道岩壁直接接触；所述减压锚杆用于将金属网与隧道岩壁固定；所述钢架位于金属网内侧，所述钢架包括沿轴向等间距设置的多个钢梁和等间距固定于相邻两钢梁之间的支撑筋；所述缓冲机构位于支撑筋与钢梁围构成的每一框架内；所述缓冲机构包括总安装座、底座、第一锚筋和第二锚筋；所述总安装座上环向均布固定有多个分座，所述分座内部朝向总安装座中心方向上开设有大口朝内的锥形孔，且分座上在锥形孔的大口所在端固定有第一连接耳；所述底座位于总安装座中部，且底座的外壁上固定有与第一连接耳相匹配的第二连接耳，所述第二连接耳与第一连接耳借助转轴连接，且该转轴的中心轴线与隧道岩壁径向方向垂直；所述锥形孔内活动设有与其形状相匹配的锥形块；所述第一锚筋固定于锥形块与钢架之间；所述第二锚筋一端贯穿底座并固定，另一端嵌入隧道岩壁内部；所述二衬构件设于初期支护构件内侧，包括整体护板；所述整体护板设于钢架内侧，所述整体护板是由多个波纹板拼接而成。
进一步的技术方案在于：两个所述第一锚筋的一端对应一个锥形块并与其固定，其中一个第一锚筋的另一端与钢架外侧固定，另外一个第一锚筋的另一端与钢架内侧固定。
进一步的技术方案在于：所述初期支护构件还包括用于增强钢架受力性能的稳压机构；所述稳压机构包括安装套与滑杆；所述安装套固定于钢梁顶部一侧，安装套内的底部固定有压簧；所述滑杆滑动连接于安装套内部，且滑杆底部与压簧固定，所述滑杆顶部固定有顶块。
进一步的技术方案在于：所述滑杆底部固定有锁杆，且锁杆贯穿安装套，所述锁杆贯穿安装套的一端螺纹连接有固定帽。
进一步的技术方案在于：所述减压锚杆上设有垫板、减压器和螺母；所述垫板位于金属网内侧并与其接触；所述螺母与锚杆螺纹连接；所述减压器位于垫板与螺母之间。
进一步的技术方案在于：所述波纹板之间在钢架环向方向上，相邻的两波纹板之间通过法兰拼接并用螺栓固定；所述波纹板之间在钢架轴向方向上，相邻的两波纹板之间设有型钢，且型钢与波纹板借助螺栓固定。
进一步的技术方案在于：所述波纹板的外侧波纹凹陷处固定有带孔的排水板，排水板外表面上覆有透水层。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
金属网通过减压锚杆固定于隧道岩壁上，能够很好的适应隧道开挖后冻胀及岩爆造成的隧道初期变形；
缓冲机构中的总安装座通过第一锚筋，可以对第二锚筋施加均匀拉力，有利于提高整体结构稳定性，能使整体结构受力均匀；
缓冲装置中第一锚筋固定于锥形块与钢架之间，可以将钢架受力均匀分散并作用于第二锚筋；增强整体承载力；
缓冲装置中的分座上有锥形孔，且锥形孔内设有锥形块，第一锚筋固定于锥形块与钢架之间，第一锚筋受力后作用通过锥形块作用于分座，在载荷较大时锥形块在分座内的锥形孔变形后可以发生相对错动，释放缓解围岩拉力或压力，降低对整体结构造成的破坏。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型所述金属网的结构示意图；
图3是本实用新型所述钢架的结构示意图；
图4是本实用新型所述缓冲机构安装位置及部分结构示意图；
图5是本实用新型所述缓冲机构的结构示意图；
图6是本实用新型所述稳压机构的安装位置示意图；
图7是本实用新型所述稳压机构的结构示意图；
图8是本实用新型所述加压锚杆的结构示意图；
图9是本实用新型所述波纹板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1～图7所示，一种适应性连接隧道支护衬砌，包括位于隧道岩壁1内且与其形状相匹配的初期支护构件2和二衬构件3，所述初期支护构件2与二衬构件3的两端均与隧道仰拱固定；所述初期支护构件2包括金属网11、减压锚杆12、钢架13和用于缓解隧道岩壁1对隧道支护衬砌造成拉力或压力的缓冲机构14；所述金属网11与隧道岩壁1直接接触；所述减压锚杆12用于将金属网11与隧道岩壁1固定；所述钢架13位于金属网11内侧，所述钢架13包括沿轴向等间距设置的多个钢梁15和等间距固定于相邻两钢梁15之间的支撑筋16；所述缓冲机构14位于支撑筋16与钢梁15围构成的每一框架内。
使用时，如图2所示，将初期支护构件2中的金属网11利用减压锚杆12固定于隧道岩壁1上，每安装一定距离后进行喷浆处理形成保护层，再安装钢架13，钢架13与隧道仰拱通过地脚螺栓固定，钢架13中的钢梁15是由分段的工字钢连接后形成，在相邻的两钢梁15的腹板之间安装支撑筋16形成钢架13；钢架13安装完成后再安装缓冲机构14，支撑筋16也可以为工字钢，上述金属网11为钢丝绳网，强度高、柔韧性好有一定的缓冲作用、产生的支护效果好；上述钢梁13为“工”字型钢，支撑筋16的两端分别与对应位置的钢梁13焊接固定。
金属网11通过减压锚杆12固定于隧道岩壁1上，能够很好的适应隧道开挖后冻胀及岩爆造成的隧道初期变形；与隧道岩壁1形状匹配的钢架13可以为隧道提供强力支护。
所述缓冲机构14包括总安装座141、底座142、第一锚筋143和第二锚筋144；所述总安装座141上环向均布固定有多个分座145，所述分座145内部朝向总安装座141中心方向上开设有大口朝内的锥形孔146，且分座145上在锥形孔146的大口所在端固定有第一连接耳147；所述底座142位于总安装座141中部，且底座142的外壁上固定有与第一连接耳147相匹配的第二连接耳148，所述第二连接耳148与第一连接耳147借助转轴连接，且该转轴的中心轴线与隧道岩壁1径向方向垂直；所述锥形孔146内活动设有与其形状相匹配的锥形块149；所述第一锚筋143固定于锥形块149与钢架13之间；所述第二锚筋144一端贯穿底座142并固定，另一端嵌入隧道岩壁1内部。
如图3-图5所示，将总安装座141与底座142通过第一连接耳147与第二连接耳148用转轴连接后，将锥形块149安装在锥形孔146内后，第一锚筋143的一端再与锥形块149焊接固定，第一锚筋143的另一端与钢架13焊接固定，所有的第一锚筋143能够在钢梁15与支撑筋16形成的框架内形成网状结构；第二锚筋144从总安装座141底部开设的过孔后再穿过底座142将其打入隧道岩壁1内，用螺母123固定于第二锚筋144尾部可以阻止第二锚筋144继续穿入底座142内；上述锥形块149由钢制成，分座145由铝制成,隧道发生岩爆或软岩变形对隧道支护产生压力时，由第二锚筋144对底座142产生推力，从而使总安装座14上的分座145产生运动趋势，由于锥形块149的限制，分座145受力变形，缓解岩爆时产生的压力；隧道支护发生冻涨现象时产生拉力时，由第一锚筋143通过锥形块149对总安装座14上的分座145产生产生拉力，从而使底座142产生运动趋势，由于第二锚筋144的限制，分座145在锥形块149的作用下受力变形，缓解冻涨时产生的拉力。
缓冲机构14中的总安装座141通过第一锚筋143，可以对第二锚筋144施加均匀拉力，有利于提高整体支护结构稳定性，能使整体支护结构受力均匀；第一锚筋143固定于锥形块149与钢架13之间，可以将钢架13受力均匀分散并作用与第二锚筋144；增强整体承载力；分座145上有锥形孔146，且锥形孔146内设有锥形块149，第一锚筋143固定于锥形块149与钢架13之间，第一锚筋143受力后作用通过锥形块149作用于分座145，在载荷较大时锥形块149在分座145内的锥形孔146变形后可以发生相对错动，释放缓解围岩拉力或压力，降低对整体支护结构造成的破坏。
如图3所示，二衬构件3设于初期支护构件2内侧，包括整体护板21；所述整体护板21设于钢架13内侧，所述整体护板21是由多个波纹板22拼接而成。
与隧道岩壁1形状匹配的整体护板21是由多块波纹板22拼接形成，从波纹板22上开设的注浆孔注浆至金属网11与波纹板22之间后，波纹板22能够对钢架13上的钢梁15与支撑筋16形成的框架为置提供支护作用；整体护板21与隧道仰拱利用地脚螺栓固定。
如图4所示，两个所述第一锚筋143的一端对应一个锥形块149并与其固定，其中一个第一锚筋143的另一端与钢架13外侧固定，另外一个第一锚筋143的另一端与钢架13内侧固定。
两个第一锚筋143对应一个锥形块149，且两个第一锚筋143的另一端分别焊接固定于钢架13底部与顶部，能够形成立体式的网状结构，进一步增加缓冲机构14与钢架13的支护性能。
所述初期支护构件2还包括用于增强钢架13受力性能的稳压机构17；所述稳压机构17包括安装套171与滑杆172；所述安装套171固定于钢梁15顶部一侧，安装套171内的底部固定有压簧173；所述滑杆172滑动连接于安装套171内部，且滑杆172底部与压簧173固定，所述滑杆172顶部固定有顶块174。
如图7所示，稳压机构17在施工前安装与钢梁15顶部；可以增强钢架13的受力性能，稳压机构17中的滑杆172在压簧173的作用下始终通过顶块174对隧道岩壁1顶部产生作用，钢架13顶部同样会受到压簧173的反作用，钢架13顶部始终处于受力状态能够提高钢架13整体的稳定性，以及在钢架13受到侧向的力时能够使这个力削弱，提高钢架13侧向受力性能。
滑杆172底部固定有锁杆175，且锁杆175贯穿安装套171，所述锁杆175贯穿安装套171的一端螺纹连接有固定帽176。
稳压机构17在安装通过锁杆175与固定帽176将滑杆172固定于压簧173的极限压缩位置，钢架13安装完成后整体护板21安装前将固定帽176拆除，这时便会使稳压机构17产生作用，便于对钢架13安装。
所述减压锚杆12上设有垫板121、减压器122和螺母123；所述垫板121位于金属网11内侧并与其接触；所述螺母123与锚杆螺纹连接；所述减压器122位于垫板121与螺母123之间。
减压锚杆12上的减压器122可以为，弹簧、弹性橡胶结构或者弹簧橡胶复合结构，缓冲隧道冻胀及岩爆所造成的围岩压力。
波纹板22之间在钢架13环向方向上，相邻的两波纹板22之间通过法兰221拼接并用螺栓固定；所述波纹板22之间在钢架13轴向方向上，相邻的两波纹板22之间设有型钢222，且型钢222与波纹板22借助螺栓固定。
在钢架13环向方向上，相邻的两波纹板22之间通过法兰221拼接并用螺栓固定；在钢架13周向方向上，相邻的两波纹板22之间，在波纹板22上加工制作翻边后可以通过型钢222拼接并用螺栓固定，能够在便于波纹板22之间进行拼接，还能够通过型钢222提高整体护板21的支护强度，型钢222可以为工字钢，并与隧道仰拱之间利用地脚螺栓规定。
波纹板22的外侧波纹凹陷处固定有带孔的排水板223，排水板223外表面上覆有透水层224；将带孔的排水板223通过穿设燕尾钉固定于波纹板22外侧凹陷位置，再与排水板223上铺设透水层224后，透水层224有良好的渗水性能，以利于排水，上述波纹板22之间通过法兰221拼接的位置留有安装排水板223的位置，排水板223与波纹板22形成的排水空间通过导水管4与隧道底部的排水槽连通的导水管4；上述透水层224为土工布。
以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。
技术特征：
1.一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：包括位于隧道岩壁(1)内且与其形状相匹配的初期支护构件(2)和二衬构件(3)，所述初期支护构件(2)与二衬构件(3)的两端均与隧道仰拱固定；
所述初期支护构件(2)包括金属网(11)、减压锚杆(12)、钢架(13)和用于缓解隧道岩壁(1)对隧道支护衬砌造成拉力或压力的缓冲机构(14)；所述金属网(11)与隧道岩壁(1)直接接触；所述减压锚杆(12)用于将金属网(11)与隧道岩壁(1)固定；所述钢架(13)位于金属网(11)内侧，所述钢架(13)包括沿轴向等间距设置的多个钢梁(15)和等间距固定于相邻两钢梁(15)之间的支撑筋(16)；所述缓冲机构(14)位于支撑筋(16)与钢梁(15)围构成的每一框架内；
所述缓冲机构(14)包括总安装座(141)、底座(142)、第一锚筋(143)和第二锚筋(144)；所述总安装座(141)上环向均布固定有多个分座(145)，所述分座(145)内部朝向总安装座(141)中心方向上开设有大口朝内的锥形孔(146)，且分座(145)上在锥形孔(146)的大口所在端固定有第一连接耳(147)；所述底座(142)位于总安装座(141)中部，且底座(142)的外壁上固定有与第一连接耳(147)相匹配的第二连接耳(148)，所述第二连接耳(148)与第一连接耳(147)借助转轴连接，且该转轴的中心轴线与隧道岩壁(1)径向方向垂直；所述锥形孔(146)内活动设有与其形状相匹配的锥形块(149)；所述第一锚筋(143)固定于锥形块(149)与钢架(13)之间；所述第二锚筋(144)一端贯穿底座(142)并固定，另一端嵌入隧道岩壁(1)内部；
所述二衬构件(3)设于初期支护构件(2)内侧，包括整体护板(21)；所述整体护板(21)设于钢架(13)内侧，所述整体护板(21)是由多个波纹板(22)拼接而成。
2.根据权利要求1所述的一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：两个所述第一锚筋(143)的一端对应一个锥形块(149)并与其固定，其中一个第一锚筋(143)的另一端与钢架(13)外侧固定，另外一个第一锚筋(143)的另一端与钢架(13)内侧固定。
3.根据权利要求1所述的一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：所述初期支护构件(2)还包括用于增强钢架(13)受力性能的稳压机构(17)；所述稳压机构(17)包括安装套(171)与滑杆(172)；所述安装套(171)固定于钢梁(15)顶部一侧，安装套(171)内的底部固定有压簧(173)；所述滑杆(172)滑动连接于安装套(171)内部，且滑杆(172)底部与压簧(173)固定，所述滑杆(172)顶部固定有顶块(174)。
4.根据权利要求3所述的一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：所述滑杆(172)底部固定有锁杆(175)，且锁杆(175)贯穿安装套(171)，所述锁杆(175)贯穿安装套(171)的一端螺纹连接有固定帽(176)。
5.根据权利要求1所述的一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：所述减压锚杆(12)上设有垫板(121)、减压器(122)和螺母(123)；所述垫板(121)位于金属网(11)内侧并与其接触；所述螺母(123)与锚杆螺纹连接；所述减压器(122)位于垫板(121)与螺母(123)之间。
6.根据权利要求1所述的一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：所述波纹板(22)之间在钢架(13)环向方向上，相邻的两波纹板(22)之间通过法兰(221)拼接并用螺栓固定；所述波纹板(22)之间在钢架(13)轴向方向上，相邻的两波纹板(22)之间设有型钢(222)，且型钢(222)与波纹板(22)借助螺栓固定。
7.根据权利要求1所述的一种适应性连接隧道支护衬砌，其特征在于：所述波纹板(22)的外侧波纹凹陷处固定有带孔的排水板(223)，排水板(223)外表面上覆有透水层(224)。
技术总结
本实用新型公开了一种适应性连接隧道支护衬砌；金属网通过减压锚杆固定于隧道岩壁上，能够很好的适应隧道开挖后冻胀及岩爆造成的隧道初期变形；总安装座通过第一锚筋，可以对第二锚筋施加均匀拉力，有利于提高整体结构稳定性，能使整体结构受力均匀；第一锚筋固定于锥形块与钢架之间，可以将钢架受力均匀分散并作用与第二锚筋；增强整体承载力；锥形孔内设有锥形块，第一锚筋固定于锥形块与钢架之间，第一锚筋受力后作用通过锥形块作用于分座，在载荷较大时锥形块在分座内的锥形孔变形后可以发生相对错动，释放缓解围岩拉力或压力，降低对整体结构造成的破坏。
技术研发人员：曹宁宁;肖建辉;曹宁松;罗伯婵
受保护的技术使用者：衡水奇佳工程材料有限公司
技术研发日：.06.26
技术公布日：.02.14
