用于膨胀岩隧道的让压装置的制作方法

本申请涉及地下工程领域，具体地，涉及隧道的让压和锚固技术。

背景技术：

1、近年来我国建成或新建铁路隧道具有断面大、埋深大、地应力高、地质条件复杂、行进列车速度快的特点，因此隧道建设和维护的难度增加。我国新建高铁隧道基本采用无砟轨道技术，轨道板铺设前需对隧底施工质量进行评估，并且评估标准和要求高，以保证建设质量和运营安全。建造隧道的一个显著问题为，在建设期和运营期部分隧道出现局部隧底上拱、填充层开裂的现象。在开通运营期间，如隧底发生上拱变形，会给行车安全带来很大风险。一般隧道的底部结构(例如，膨胀岩)上拱变形主要是因为土体吸水膨胀产生的塑性剪切，当隧道的底部结构为膨胀性黏土矿物时，含水量会显著增加，因此底部会膨胀变形，出现底部结构上拱的现象。

2、从破坏力学特征的角度对隧底上拱进行分类，一般有四种类型，分别是：挤压流动型隧底上拱、遇水膨胀型隧底上拱、剪切错动型隧底上拱和挠曲褶皱型隧底上拱。上述情况中，遇水膨胀型隧底上拱是指一些膨胀严重、有很多亲水性成分的矿石在遇水之后会膨胀软化，然后体积迅速增大，这就让围岩出现了很大程度的变形。隧底膨胀岩会三向受压，膨胀率越大的膨胀岩受到的极限膨胀压力越大。一旦极限膨胀压力大于隧底结构抗力，就会出现隧底上拱的情况。而且，膨胀岩体具有较大的工程危险性，一方面会由于受到工程扰动产生复杂的变化，另一方面膨胀岩在外力作用下的变形规律和本构关系尚未清楚。

3、有鉴于此，有必要提供铁路膨胀岩隧道的膨胀力让压装置。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种膨胀岩隧道的膨胀力让压装置，其提供治理膨胀岩隧道的底部上拱的可靠的新型加固技术。

2、为了实现上述目的，本申请的第一方面，提出了一种用于膨胀岩隧道的让压装置，让压装置包括沿隧道的径向方向布置在隧道的底板下方的多个杆式让压件，每个让压件包括可伸缩的套筒、套筒内部的多个支撑杆和多个弹力构件，其中，套筒界定让压件的边界，构造为在承受来自膨胀岩的膨胀力时在自身径向方向上收缩，多个支撑杆沿套筒的径向方向布置，每个支撑杆的末端经由弹力构件连接至套筒的内壁，弹力构件在套筒收缩的过程中压缩变形，以允许套筒收缩并且提供让压长度。

3、可选地，套筒内部沿纵向方向布置多层支撑杆，每层包括经过套筒的中心线的多个支撑杆，每层的多个支撑杆在中心线上的交点固定连接。

4、可选地，套筒内相邻层中的支撑杆在套筒的纵向方向上对齐或彼此偏置，膨胀岩的不同区域的每个层之间具有变化的节距。

5、可选地，套筒内多个层中的支撑杆以不同夹角布置。

6、可选地，套筒由单片金属片卷制成，单片金属片在端部搭接；或者，套筒由多片弧形金属片首尾相接构成，弧形金属片首尾以粘接或榫接方式连接。

7、可选地，让压件构造为在承受膨胀岩的膨胀力时，套筒沿周向运动以收缩，弹力构件在套筒的周向运动过程中欧冠压缩并且偏转，以提供让压长度。

8、可选地，弹力构件的第一端活动地连接支撑杆，第二端固定地连接套筒，在套筒沿周向运动时弹力构件的第二端与套筒一起运动使弹力构件偏转。

9、可选地，让压件的长度、套筒的内径、支撑杆的长度、和套筒的预留变形量根据膨胀岩的变形级别的增加而增加。

10、可选地，套筒的直径为180～300mm，纵向长度为2～4m，支撑杆的直径为20～26mm，长度为140～280mm。

11、可选地，套筒由高延展性的薄碳钢板制成，支撑杆由热轧钢筋制成。

12、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：让压件的套筒通过结构变形适应性地承受径向膨胀力以及让压，并且增加让压件的抗拉性能，在隧道围岩的膨胀过程中，让压件与围岩的持续咬合力与对膨胀力的适应性让压共同抑制围岩的大变形；弹力构件借助自身的变形帮助套筒实现结构收缩，更灵活地适应变化的膨胀力，提供更好地让压效果；支撑杆在让压过程中对套筒提供支护，保证让压件的结构稳定性，可实现更好地锚固和防底板隆起效果；在隧道围岩膨胀过程中，通过装置与围岩的持续咬合力与膨胀力让压共同抑制围岩大变形。

技术特征：

1.一种用于膨胀岩隧道的让压装置，其特征在于，所述让压装置包括沿所述隧道(20)的径向方向布置在所述隧道的底板(22)下方的多个锚杆式让压件(30)，每个让压件包括可伸缩的套筒(31)、所述套筒内部的多个支撑杆(32)和多个弹力构件(33)，其中，

2.根据权利要求1所述的让压装置，其特征在于，所述套筒内部沿纵向方向布置多层所述支撑杆，每层包括经过所述套筒的中心线(34)的多个所述支撑杆，每层的多个所述支撑杆在所述中心线上的交点(34a)固定连接。

3.根据权利要求2所述的让压装置，其特征在于，所述套筒内相邻层中的所述支撑杆在所述套筒的纵向方向上对齐或彼此偏置，所述膨胀岩的不同区域的每个层之间具有变化的节距。

4.根据权利要求2所述的让压装置，其特征在于，所述套筒内所述多个层中的所述支撑杆以不同夹角布置。

5.根据权利要求1所述的让压装置，其特征在于，所述套筒由单片金属片卷制成，所述单片金属片在端部搭接；或者，所述套筒由多片弧形金属片首尾相接构成，所述弧形金属片首尾以粘接或榫接方式连接。

6.根据权利要求1所述的让压装置，其特征在于，所述让压件构造为在承受所述膨胀岩的所述膨胀力时，所述套筒沿周向运动以收缩，所述弹力构件在所述套筒的所述周向运动过程中压缩并且偏转，以提供所述让压长度。

7.根据权利要求6所述的让压装置，其特征在于，所述弹力构件的第一端(33a)活动地连接所述支撑杆，第二端(33b)固定地连接所述套筒，在所述套筒沿周向运动时所述弹力构件的所述第二端与所述套筒一起运动使所述弹力构件偏转。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的让压装置，其特征在于，所述让压件的长度(l1)、所述套筒的内径(d)、所述支撑杆的长度(l2)、和所述套筒的预留变形量(δ)根据所述膨胀岩的变形级别的增加而增加。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的让压装置，其特征在于，所述套筒的直径为180～300mm、纵向长度为2～4m，所述支撑杆的直径为20～26mm、长度为140～280mm。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的让压装置，其特征在于，所述套筒由高延展性的薄碳钢板制成，所述支撑杆由热轧钢筋制成。

技术总结
本申请提供了一种用于膨胀岩隧道的让压装置，该让压装置包括：沿隧道的径向方向布置在隧道的底板下方的多个锚杆式让压件，每个让压件包括可伸缩的套筒、套筒内部的多个支撑杆和多个弹力构件，其中，套筒界定让压件的边界，多个支撑杆沿套筒的径向方向布置，每个支撑杆的末端经由弹力构件连接至套筒的内壁，弹力构件提供让压长度，以允许套筒在自身的径向方向上收缩。本申请的让压装置通过自身的结构变形和内部支护实现对膨胀力的适应性让压以及对膨胀岩的稳定锚固和支护，有效地防止隧道底板的隆起。

技术研发人员：申国奎,刘洋,樊容,陈铁林,魏学达,丁菲,吴杰,张帅,李曼,王顺宇
受保护的技术使用者：中国建筑一局（集团）有限公司
技术研发日：20240111
技术公布日：2024/9/23