本發(fā)明屬于隧道交通工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于大變形圍巖條件下隧道的消能支護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

我國(guó)有大量鐵路隧道建設(shè)項(xiàng)目，其中大變形圍巖條件下隧道的設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題困擾著廣大隧道建設(shè)者，這些隧道通常表現(xiàn)為圍巖變形量大，容易發(fā)生坍塌等安全事故；變更設(shè)計(jì)多，投資難以控制；施工進(jìn)度緩慢，嚴(yán)重制約工程的工期等。

選擇正確的支護(hù)理念，充分利用圍巖自身強(qiáng)度，可以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)效果。隧道支護(hù)方法大體可分為剛性支護(hù)、柔性支護(hù)、剛?cè)峤Y(jié)合支護(hù)等。對(duì)于大變形圍巖條件下的隧道支護(hù)，一味地追求加強(qiáng)剛度是難以奏效的，要先柔后剛，先讓后抗，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)。對(duì)大變形圍巖條件下隧道支護(hù)宜采用剛?cè)峤Y(jié)合，前期放，釋放圍巖壓力，以減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載；后期抗，在圍巖產(chǎn)生一定變形后，以大剛度的支護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗圍巖的壓力，確保隧道安全，并滿足凈空要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于大變形圍巖條件下隧道的消能支護(hù)結(jié)構(gòu)，避免由于隧道變形量大導(dǎo)致初期支護(hù)（鋼拱架）變形、錯(cuò)臺(tái)、扭曲，以至于發(fā)生坍塌事故等，提高隧道建設(shè)過(guò)程中的安全性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

用于大變形圍巖條件下隧道的消能支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括隧道開(kāi)挖輪廓線內(nèi)的鋼拱架，其特征在于：

鋼拱架的節(jié)段之間設(shè)置有受壓阻尼器；

隧道圍巖內(nèi)環(huán)周設(shè)置有多個(gè)受拉錨桿，受拉錨桿端部通過(guò)受拉阻尼器固定于鋼拱架的翼緣。

受壓阻尼器兩端端部通過(guò)墊板和螺栓與相鄰鋼拱架節(jié)段相固定。

受拉錨桿端部通過(guò)墊板和螺栓與受拉阻尼器一端相固定，受拉阻尼器另一端通過(guò)墊板和螺栓與鋼拱架翼緣相固定。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、初期支護(hù)完成后的初期，通過(guò)錨桿和受拉阻尼器對(duì)鋼拱架的約束，使其在大變形條件下對(duì)圍巖變形達(dá)到邊扛邊放的效果。

二、圍巖變形的發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)受壓阻尼器使鋼拱架能協(xié)調(diào)變形，確保鋼拱架自身不產(chǎn)生變形、錯(cuò)臺(tái)、扭曲等，初期支護(hù)主體結(jié)構(gòu)不破壞，避免對(duì)初期支護(hù)的拆換。

三、圍巖變形達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，受拉阻尼器和受壓阻尼器將對(duì)鋼拱架提供約束，提高鋼拱架的整體剛度和初期支護(hù)的整體穩(wěn)定性，確保隧道安全,并滿足凈空要求。

附圖說(shuō)明

圖1為初期支護(hù)的斷面圖。

圖2為圖1中的A部初始狀態(tài)大樣圖。

圖3為圖1中的A部穩(wěn)定狀態(tài)大樣圖。

圖4為圖1中的B部初始狀態(tài)大樣圖。

圖5為圖1中的B部穩(wěn)定狀態(tài)大樣圖。

圖中，1-隧道開(kāi)挖輪廓線，2-鋼拱架初始狀態(tài)中心線，3-鋼拱架穩(wěn)定狀態(tài)中心線，4-隧道中心線，5-受拉錨桿，6-受壓阻尼器，7-受拉阻尼器，8-二次襯砌鋼筋混凝土，9-鋼拱架，10-螺栓，11-墊板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明涉及的一種用于大變形圍巖條件下隧道的消能支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括隧道開(kāi)挖輪廓線內(nèi)的鋼拱架9，鋼拱架9內(nèi)側(cè)鋪涂二次襯砌鋼筋混凝土8。鋼拱架9的節(jié)段之間設(shè)置有受壓阻尼器6。隧道圍巖內(nèi)環(huán)周設(shè)置有多個(gè)受拉錨桿5，受拉錨桿5端部通過(guò)受拉阻尼器7固定于鋼拱架9的翼緣。各部件的數(shù)量由隧道開(kāi)挖面積、開(kāi)挖方式和受力情況綜合確定，鋼拱架9的長(zhǎng)度由開(kāi)挖線確定。

受壓阻尼器6兩端端部通過(guò)墊板11和螺栓10與相鄰鋼拱架9節(jié)段相固定，確保受壓阻尼器6與鋼拱架9共同受力。受拉錨桿5端部通過(guò)墊板11和螺栓10與受拉阻尼器7一端相固定，受拉阻尼器7另一端通過(guò)墊板11和螺栓10與鋼拱架9翼緣相固定，確保受拉錨桿5、受拉阻尼器7和鋼拱架9共同受力。

施工過(guò)程如下：

在隧道開(kāi)挖輪廓線1內(nèi)側(cè)施工受拉錨桿5，長(zhǎng)度3-10m，自由端深入隧道變形的塑性區(qū)，端頭與受拉阻尼器7通過(guò)墊板11和螺栓10連接，受拉阻尼器7的初始長(zhǎng)度為L(zhǎng)1。

受拉錨桿5和受拉阻尼器7施工完成后，沿鋼拱架初始狀態(tài)中心線2施工鋼拱架，受拉阻尼器7另一端與鋼拱架9翼緣通過(guò)墊板11和螺栓10連接，分段的鋼拱架9之間通過(guò)墊板11和螺栓10用受壓阻尼器6連接，受壓阻尼器6的初始長(zhǎng)度為Y1。

在圍巖壓力的作用下，受拉阻尼器7初始長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，逐漸被拉長(zhǎng)，受壓阻尼器6初始長(zhǎng)度為Y1，逐漸被壓短，一方面對(duì)圍巖提供抗力，進(jìn)一步發(fā)揮受拉錨桿5的錨固作用，另一方面保證鋼拱架9的協(xié)調(diào)性和完整性前提下，使鋼拱架9向隧道內(nèi)側(cè)收縮，以進(jìn)一步釋放圍巖壓力。

隨著圍巖壓力的逐漸釋放，受拉阻尼器7逐漸被拉長(zhǎng)，與此同時(shí)，受壓阻尼器6逐漸被壓短。由于受拉阻尼器7逐漸拉長(zhǎng)，進(jìn)一步發(fā)揮了受拉錨桿5的錨固力，達(dá)到了對(duì)圍巖壓力邊扛邊放的效果；受壓阻尼器6逐漸被壓短，確保了鋼拱架在圍巖壓力逐漸釋放的條件下，整體的剛度、協(xié)調(diào)性以及完整性，避免鋼拱架出現(xiàn)變形、錯(cuò)臺(tái)、扭曲等，也達(dá)到了對(duì)圍巖壓力邊扛邊放的效果。

圍巖壓力繼續(xù)釋放，受拉阻尼器7繼續(xù)被拉長(zhǎng)，由初始長(zhǎng)度L1變?yōu)長(zhǎng)2，受壓阻尼器6繼續(xù)被壓短，由初始長(zhǎng)度Y1變?yōu)閅2，此時(shí)，鋼拱架9的中心線由鋼拱架初始狀態(tài)中心線2變?yōu)殇摴凹?穩(wěn)定狀態(tài)中心線3，受拉阻尼器7不能再被拉長(zhǎng)，受壓阻尼器6不能再被壓短，兩者均變?yōu)閯傂赃B接，與受拉錨桿5和鋼拱架9一起共同抵抗圍巖壓力。在防排水措施施工完成后，最后施工二次襯砌鋼筋混凝土確保隧道安全,并滿足凈空要求。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。