用于调控围岩变形的支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于调控围岩变形的支护结构。


背景技术：

2.在松散土质、上软下硬、富水软弱和胀缩性土质等软弱破碎地质条件下修建隧道工程，如果不能有效地控制隧道围岩初期的变形和稳定性，将对隧道工程建设及其周边环境造成极其不利影响，严重者导致隧道围岩失稳破坏，危及工作者自身安全与建设的有序进行，隧道初期支护中，包括设立钢拱架等步骤，钢拱架尺寸大，多为分节段式的结构连接而成，因此会在隧道内侧形成多段的隧道围岩支护体系，且鉴于隧道断面形状，钢拱架部分位置存在曲率变化处，曲率变化处或连接处容易变形或受到破坏，因此需要进行连接加固，以增加抗变形能力，现有技术中一般通过在两段隧道围岩支护体系之间设置加固结构或缓冲结构，以此来提高支护结构的稳定性，但这种方式对单段支护体系本身不具备加强支撑的作用，支护体系的变形问题还是没有改善。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种用于调控围岩变形的支护结构，以解决现有技术中在两段隧道围岩支护体系之间设置的连接结构不具备调控围岩变形能力的技术问题。
4.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于调控围岩变形的支护结构，包括套管，套管内具有轴向贯通的空腔，用于将两段相邻的支护体系的管状件连接处置于空腔内进行支护，套管的内侧壁上沿径向向外凸起形成圆弧形的腔室，腔室沿套管的周向对称设置有若干个且沿套管的轴向均匀间隔设置有若干层，每个腔室内填充设置有一个圆形的气囊，气囊与对应的腔室的内壁固定连接。
5.优选的是，所述套管的内侧壁上还沿径向向外凸起且沿周向延伸设置有弧形孔道，相邻的两层腔室之间，弧形孔道的一端与上层的其中一个腔室连通、另一端与下层的且位于相邻列的一个腔室连通，所有弧形轨道的环绕方向一致，弧形孔道的半径小于腔室的半径，每个弧形孔道内分别填充设置有弹性带，弹性带与对应的弧形孔道的内壁固定连接。
6.优选的是，所述套管的外侧壁上还沿径向且朝向围岩所在一侧固定连接有导管，导管的管壁上间隔开设有出料孔，导管的靠近所述套管的一端还设置有进料通道。
7.优选的是，所述导管相对于所述套管的两端对称设置。
8.优选的是，所述导管的远离所述套管的一端连接有尖头，尖头为软性材质制成的圆台形管状结构且直径沿远离所述套管的方向逐渐减小，尖头的直径较小端密封连接有挡片。
9.优选的是，所述出料孔在所述导管的管壁上呈梅花形布置。
10.本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型的用于调控围岩变形的支护结构包括套管，在套管上设置圆弧形的腔室，且在每个腔室内填充连接球形气囊，腔室与气囊沿
套管的轴向和周向分别均匀设置有若干个，从而在套管上成排成列的相对于套管对称分布，气囊的其中一侧与相邻两个支护体系的管状件的连接处挤压接触，对连接处在周向上提供均匀的支撑力，同时气囊和腔室配合，在套管的轴向上进行支撑，再结合利用气囊本身的可变形特性，实现对连接处周围围岩变形的调控，避免影响连接处的连接稳固性，整个结构构造简单，安装方便，支护效果好。
11.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
12.图1为本实用新型的内部结构示意图；
13.图2为本实用新型的外部结构示意图。
14.说明书附图标记说明：1、套管，2、空腔，3、腔室，4、气囊，5、弧形孔道，6、导管，7、出料孔，8、进料通道，9、尖头，10、挡片。
具体实施方式
15.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
16.在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
17.如图1、图2所示，本实用新型的用于调控围岩变形的支护结构，包括套管1，套管 1内具有轴向贯通的空腔2，用于将两段相邻的支护体系的管状件连接处置于空腔2内进行支护，套管1的内侧壁上沿径向向外凸起形成圆弧形的腔室3，腔室3沿套管1的周向对称设置有若干个且沿套管1的轴向均匀间隔设置有若干层，每个腔室3内填充设置有一个圆形的气囊4，气囊4与对应的腔室3的内壁固定连接。
18.使用前，先确保在每个腔室3内牢固的固定一个充有气体的气囊4，气囊4选择能承受较大压强且耐磨的材质，每个腔室3的端部与套管1的内侧壁之间设置倒角，防止损坏气囊4，气囊4鼓成球形后，使得一圈气囊4之间围成的最小直径小于套管1管壁本身的内径，使用时，将套管1套在其中一段支护体系的管状件上，待两段相邻的支护体系连接后，将套管1移动到覆盖连接处的位置，为方便使用，也可将套管1制成上下两部分，上下两部分之间通过螺纹连接，利用气囊4对连接处的径向挤压，从而在连接处产生轴向的摩擦力，使得套管1不易移动，通过设置本实用新型的用于调控围岩变形的支护结构，利用成排成列布置的气囊4紧密抵触管状件的连接处外侧壁，对连接处在周向上提供均匀的支撑力，当连接处所连接的两个管状件受到不平衡的外力时，通过每排的气囊4实现径向上对连接处的防护，当管状件受到围岩施加的轴向力的影响时，球形的气囊4和圆弧形的腔室3配合，在套管1的轴向上进行支撑，从而提供较大的支护能力，结合气囊4本身存在的一定程度的可变形特性，能够实现对围岩变形的调控，本实用新型的用于调控围岩变形的支护结构结构简单，安装方便，支护效果好。
19.在另一种技术方案中，如图1所示，所述套管1的内侧壁上还沿径向向外凸起且沿周向延伸设置有弧形孔道5，相邻的两层腔室3之间，弧形孔道5的一端与上层的其中一个腔室3连通、另一端与下层的且位于相邻列的一个腔室3连通，所有弧形轨道的环绕方向一致，弧形孔道5的半径小于腔室3的半径，每个弧形孔道5内分别填充设置有弹性带，弹性带与对应的弧形孔道5的内壁固定连接。
20.通过设置弧形孔道5，并在弧形孔道5内设置具有一定变形能力的弹性带，能够承受一定的压力，从而对整个套管1在轴向上提供支撑，并与腔室3及腔室3内的气囊4配合，进一步提高对连接处的轴向的支护能力，且在套管1上将每列的弧形孔道5设置为错位的环绕式结构，形成类似弹簧的螺旋形结构，能够提供对轴向力的缓冲，将部分轴向力沿径向分解，起到卸力的作用。
21.在另一种技术方案中，如图1所示，所述套管1的外侧壁上还沿径向且朝向围岩所在一侧固定连接有导管6，导管6的管壁上间隔开设有出料孔7，导管6的靠近所述套管1 的一端还设置有进料通道8。
22.通过设置导管6，可在将支护体系的管状件固定在隧道围岩壁上的同时，在作业面上钻出小孔，供导管6进行定位插入，然后通过进料通道8向导管6内注入浆料，在施加一定压力下，浆料从出料孔7喷出，凝固后与围岩连为一体，导管6也可承受部分套管1在径向上受到的作用力，在较大压力下，少量浆料可进入围岩的缝隙中，提高套管1与围岩的连接强度，对连接处实现更好的支护。
23.在另一种技术方案中，如图1所示，所述导管6相对于所述套管1的两端对称设置。通过将导管6在套管1的上下两端对称设置，加强对连接处两端的支护。
24.在另一种技术方案中，如图1所示，所述导管6的远离所述套管1的一端连接有尖头 9，尖头9为软性材质制成的圆台形管状结构且直径沿远离所述套管1的方向逐渐减小，尖头9的直径较小端密封连接有挡片10。
25.通过在导管6的深入隧道围岩的一端设置尖头9，在导管6内装满或注入满浆料后，将导管6插入围岩上的对应的孔，尖头9与挡片10抵触到孔底后，受到挤压，由于尖头 9为非硬质材料，挡片10被顶推至尖头9内直至进入导管6内，从而给导管6内的浆料起到挤压作用，促使浆料从出料孔7流出，到达孔内，凝固后与围岩层连接为一体。
26.在另一种技术方案中，如图1所示，所述出料孔7在所述导管6的管壁上呈梅花形布置。
27.通过将出料孔7在导管6上按照梅花状错开且均匀间隔分布，使得导管6内的浆料能够更均匀的分布在导管6外，从而实现与围岩层的均匀连接，加强套管1对两个支护体系的管状件的连接处的支护能力。
28.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的附图。