隧道初期支护钢拱架荷载调节装置的制作方法

本技术涉及隧道建造，特别涉及隧道初期支护钢拱架荷载调节装置。

背景技术：

1、近年来，高速公路施工进入快速发展时期，出现大量隧道工程建设，其中隧道开挖过程中的支护系统设计对于保证隧道的安全具有重要的意义，钢拱架则是隧道初期支护中主要的受力构件。山岭隧道往往伴随着高地应力，围岩软弱等情况。在高地应力条件下，软弱围岩由于自承能力差而极易产生大变形，故优化支护方案设计，对围岩稳定性控制具有重要意义。

2、在现有技术中，无论是传统的钢拱架支护，还是经过一些改进的隧道钢拱架支护方法，都存在着一些问题，主要体现在：

3、1、对于传统钢拱架支护，通过刚性支护并不能很好地抑制隧道软弱围岩的变形，且刚性支护并没有对围岩的自稳能力充分利用；

4、2、传统钢拱架支护无法贴合隧道围岩的变形，导致钢拱架与围岩之间的接触不均匀，这样不仅会改变围岩的变形情况，同时会使拱架的受力荷载集中，严重时会导致钢拱架支撑结构扭曲变形，危害隧道的施工质量和安全生产；

5、3、对于其他改进的钢拱架支护方案，存在着理论完善但实际应用下操作困难的问题，例如现场装配流程复杂，相关零部件易损，性价比低等问题。

6、因此，如何实现钢拱架承受的荷载的调节，且更加便于安装使用成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，实现的目的是实现钢拱架承受的荷载的调节，且更加便于安装使用。

2、为实现上述目的，本实用新型公开了隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，固定在与隧道的横截面形状相匹配的环形钢拱架。

3、其中，每一调节装置均包括顶升部分和调节部分；

4、每一所述顶升部分均为单向液压油缸，均包括液压缸缸体和活塞杆；

5、每一所述液压缸缸体上均设有与相应的所述活塞杆相配的外套管；

6、每一所述外套管与相应的所述活塞杆均呈移动副连接，使相应的所述活塞杆能够沿相应的所述外套管的内孔的轴线往复移动；

7、每一所述调节部分均包括顶杆、可伸缩螺杆和调节螺母；

8、每一所述顶杆均为管结构，均设置在相应的所述外套管内，与相应的所述外套管均呈移动副连接，一端均与相应的所述活塞杆固定，另一端均设有所述调节螺母；

9、每一所述调节螺母的内孔均为阶梯结构，包括一个与所述顶杆连接且内径较大的大孔，以及一个与相应的所述可伸缩螺杆呈螺纹连接且内径较小的小孔。

10、优选的，每一所述环形钢拱架均包括与相应的所述隧道的顶部相匹配的a单元工字钢，以及根据所述隧道中线对称设置在两侧的b单元工字钢；

11、每一所述b单元工字钢均设有多个所述调节装置；

12、每一所述调节装置的所述活塞杆的移动轨迹均与所在位置所对应的所述b单元工字钢的曲率半径方向相同。

13、优选的，每一所述调节装置的所述液压缸缸体和所述外套管部分均通分别通过u形螺栓箍套固定在相应的所述环形钢拱架的一面，且箍套固定所述液压缸缸体的所述u形螺栓和箍套固定所述外套管部分的所述u形螺栓分别设置在所述环形钢拱架的内侧和外侧；

14、所述环形钢拱架的另一面对应每一所述调节装置的两个所述u形螺栓均设有挡板以及拉紧螺母，通过所述拉紧螺母将相应的所述u形螺栓拉紧。

15、优选的，每一所述调节螺母与相应的所述顶杆之间，以及每一所述外套管与相应的所述液压缸缸体之间均通过螺纹结构固定连接。

16、优选的，每一所述液压缸缸体内均设有活塞；

17、每一所述活塞与相应分所述液压缸缸体的内壁均设有密封，一面均与相应的所述活塞杆连接，另一面与相应的所述液压缸缸体围成的区域均设有进油口，并通过相应的所述进油口外接液压管线。

18、优选的，每一所述进油口均设置在相应的所述液压缸缸体的缸后盖。

19、本实用新型的有益效果：

20、本实用新型通过液压驱动的方式，调节钢拱架与围岩之间的作用力大小，可以有效解决钢拱架受力不均的问题。

21、本实用新型的钢拱架与围岩之间的荷载调节装置，使得钢拱架具有一定柔性，可以提高对围岩自稳能力的利用，同时使围岩受到的支撑力更均匀，继而控制围岩变形，提高稳定性。

22、本实用新型的整个装置独立于钢拱架，不改变原有钢拱架结构，采用u型螺栓与钢拱架连接，安装简单，实用性强。

23、以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

技术特征：

1.隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，固定在与隧道的横截面形状相匹配的环形钢拱架；其特征在于，每一调节装置(7)均包括顶升部分和调节部分；

2.根据权利要求1所述的隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，其特征在于，每一所述环形钢拱架均包括与相应的所述隧道的顶部相匹配的a单元工字钢(8)，以及根据所述隧道中线对称设置在两侧的b单元工字钢(9)；

3.根据权利要求1所述的隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，其特征在于，每一所述调节装置(7)的所述液压缸缸体(1)和所述外套管(3)部分均通分别通过u形螺栓(10)箍套固定在相应的所述环形钢拱架的一面，且箍套固定所述液压缸缸体(1)的所述u形螺栓(10)和箍套固定所述外套管(3)部分的所述u形螺栓(10)分别设置在所述环形钢拱架的内侧和外侧；

4.根据权利要求1所述的隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，其特征在于，每一所述调节螺母(6)与相应的所述顶杆(4)之间，以及每一所述外套管(3)与相应的所述液压缸缸体(1)之间均通过螺纹结构固定连接。

5.根据权利要求1所述的隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，其特征在于，每一所述液压缸缸体(1)内均设有活塞(13)；

6.根据权利要求5所述的隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，其特征在于，每一所述进油口(15)均设置在相应的所述液压缸缸体(1)的缸后盖(16)。

技术总结
本技术公开了隧道初期支护钢拱架荷载调节装置，固定在与隧道的横截面形状相匹配的环形钢拱架，每一调节装置均包括顶升部分和调节部分；每一顶升部分均为单向液压油缸，在缸体上均设有与相应的活塞杆相配的外套管；每一外套管与相应的活塞杆均呈移动副连接；每一调节部分均包括顶杆、可伸缩螺杆和调节螺母；每一顶杆均为管结构，均设置在相应的外套管内，与相应的外套管均呈移动副连接，一端均与相应的活塞杆固定，另一端均设有调节螺母；每一调节螺母的内孔均为阶梯结构，包括一个与相应的可伸缩螺杆呈螺纹连接且内径较小的小孔。本技术能够调节钢拱架与围岩之间的作用力大小，解决现有钢拱架受力不均的问题。

技术研发人员：严中,刘元松,潘旋,祝振宇,孙彤
受保护的技术使用者：合肥市市政设计研究总院有限公司
技术研发日：20230915
技术公布日：2024/4/7