山东天勤集团坐落在风景秀丽的中国武术之乡、宋江故里—山东郓城。集团下辖山东天勤矿山机械设备有限公司、山东天勤工程科技有限公司和山东天勤矿用安全材料有限公司三家子公司。经营范围包括地下工程机械化配套设备生产与维修，大型实验设备研发与制造，煤矿液压支护设备生产，吉林矿用约束混凝土拱架生产公司,隧道施工工程机械配件，矿用安全材料生产，矿山机械再制造五大产业。集团是中国岩石力学工程协会地下工程分会理事单位，产品全面通过IS09001:2008国际质量管理体系认证，被誉为“全国或矿用安全标志质量信得过产品”（重点推广单位）：中国煤矿设备管理协会“全国质量信誉有保障优秀服务单位”。

  集团始终坚持客户驱动发展战略，具有较强的科研力量，建立了“山东省院士工作站”、“菏泽市工程实验室”和“菏泽市产学研用协同创新示范基地”，吉林矿用约束混凝土拱架生产公司,隧道施工工程机械配件厂家，山东天勤矿山机械设备有限公司,天勤矿山机械设备,并荣获“山东省高新技术企业”称号。自2013年以来，本集团与山东大学开展深入合作，建立了“山东大学-山东天勤深部支护科研基地”、“中国共产党山东大学天勤科技协同创新科研基地支部委员会”、“山东大学研究生实践基地”和“山东大学学生实践基地”。另外，集团还与中国科技大学，山东科技大学等国内知名院校建立了长期的科研合作关系。驻厂教授共计6名，吉林矿用约束混凝土拱架生产公司,矿用工程机械配件生产公司，博士研究生7名，硕士研究生10余名。目前已获得省部级奖励4项，省部级工法1项；发明专利14项，使用新型专利6项；联合研发的4项成果通过了科技成果鉴定，鉴定结论均为：总体技术达到国际领先水平。

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集团公司现正大力开展对约束混凝土拱架铰接节点的设计及生产；约束混凝土拱架纵向定位连接装置的设计及生产；约束混凝土拱架按照隧道尺寸弯曲加工；约束混凝土机械化施工配套施工装备的研发、生产；隧道约束混凝土拱架机械化拼装现场试验。集团公司研发生产的约束混凝土技术因其良好的力学性能和经济性已广泛应用于地上工程中，并随着地下工程的飞速发展和地质条件的愈加复杂化，越来越多的被应用于地下工程支护中。

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随着我国经济发展的需要,交通隧道等基础设施建设成为引领经济发展的又一个重要引擎,我国隧道建设迎来了前所未有的大发展时期。随着隧道建设规模的迅速发展,越来越多隧道需要建设在高地应力、断层破碎区等复杂地质条件,同时双向八车道等大跨隧道也越来越多,而目前尚无双向八车道等大跨隧道设计及施工规范,复杂条件大跨隧道施工安全问题亟需解决。约束混凝土技术在地上结构中应用广泛,而且在复杂条件矿山巷道中有了成功应用经验,因此本文围绕复杂条件大跨隧道约束混凝土围岩控制机制,利用模型试验、室内试验、数值试验相结合方法进行了以下研究。(1)大跨隧道双侧壁导洞法施工过程高强支护模型试验研究基于港沟隧道现场工程背景,进行了双侧壁导洞法施工过程高强支护模型试验研究,分析了无支护和高强支护两种条件下,围岩位移、应力演化规律,支护构件受力特性,揭示了大跨隧道施工过程中围岩变形破坏机制与高强控制机制。无支护条件下围岩位移远大于高强支护,左、右拱顶近点位移分别高出69%、75%,远点位移分别高出77.8%、88.6%,小净距分别高出47.1%、52.4%,说明高强支护对岩体变形具有良好的控制效果;埋深300m～800m时,高强支护隧道拱顶位移比无支护条件分别降低了78.1%、78.9%、70.8%、71.2%、72.3%、74.1%,说明在一定埋深范围内,高强支护能够有效控制围岩变形。(2)约束混凝土拱架力学性能大比尺室内试验研究通过改造自主研发的地下工程约束混凝土拱架大型力学试验系统,对现场实际尺寸约束混凝土拱架进行了大比尺室内力学性能试验。结合数值试验对拱架变形破坏形态、极限承载能力、应力应变分布特征、内力分布及变化规律进行了研究。在均布荷载作用下拱架整体变扁平,位移和应变最大部位出现在拱顶和两帮位置;室内试验屈服承载力和极限承载力分别为1980.7kN和2370.6kN,数值试验中拱架屈服承载力为1890.9kN,极限承载能力为2196.6kN,二者具有很好的一致性;拱架受压弯作用破坏,弯矩作用更加显著。(3)约束混凝土拱架初期支护承载特性研究针对现场实际尺寸约束混凝土拱架、H型钢拱架进行数值对比试验,研究了拱架变形破坏形态、极限承载能力、应力应变分布特征、内力分布及变化规律。同时分析了拱架截面钢管边长、壁厚、混凝土强度、荷载作用模式对拱架力学性能影响规律,明确了约束混凝土拱架初期承载特性。均布荷载作用下,SQCC180×10拱架相比于H200x200、H200x200-C拱架承载能力提高了81.4%和58.4%,在垂直压力／水平压力=1.5”的荷载模式作用下,承载能力提高了128%和72.3%,方钢约束混凝土拱架相比较于相同含钢量的型钢拱架以及考虑混凝土喷层情况的型钢拱架,承载能力都有明显提高。同时,分别研究了钢管壁厚、边长、核心混凝土强度、垂压比等参数对拱架力学性能的影响规律,拟合得到各因素自变量与承载力变量方程。(4)大跨隧道约束混凝土拱架高强控制机制研究开展双侧壁导洞法开挖大跨隧道不同支护方式数值对比试验,对比分析了无支护、锚喷支护、H型钢拱架+锚喷支护、方钢约束混凝土拱架+锚喷支护支护四种支护方式下隧道围岩变形、塑性区发展规律,明确了大跨隧道软弱围岩约束混凝土高强控制机制。在围岩极破碎条件下,约束混凝土拱架相比于H型钢拱架控制效果最为明显,尤其在开挖第五部分时,拱顶位移量仅为H型钢支护的29.5%。在复杂条件大跨隧道中,约束混凝土拱架支护相比H型钢围岩控制效果较大程度提高,尤其在软弱破碎围岩条件下,支护优势更加明显。

地下工程装配式约束混凝土拱架，其特征在于，每榀拱架包括若干段，相邻两段拱架通过装配式节点进行连接；所述的装配式节点包括分别固定于相邻两段拱架上的组合承压板、固定导向板以及连接组合承压板及固定导向板的活动销轴；所述组合承压板边侧设置多排贯通孔，所述贯通孔内设置有可拆卸弹簧销；所述固定导向板两侧设置有耳板，耳板上设置有配合所述弹簧销卡合的销口；所述组合承压板及固定导向板中心开设连通孔，且设置有相互配合的密闭装置。

装配式约束混凝土拱架，突破了拱架折叠吊运，机械化拼装、精准定位、断面复查等相关技术，进行隧道施工时无需人工抬举拼接拱架，整套施工流程均可通过机械化手段进行，更安全高效。具体施工步骤如下：(1)拱架折叠吊运；(2)利用拱架智能安装设备进行拱架依次伸展，装配式节点自动卡合，并预先安装纵向连接装置；(3)抓扣举升、精确定位、卡合固定；(4)断面复查；(5)灌注核心混凝土；(6)密实度检测及关键部位补强。

目前约束混凝土拱架灌注方式存在以下不足：

(1)增加施工工序。现有的约束混凝土拱架支护采用后灌注方式时，除常规的施工工序不变外，还需通过灌浆泵进行现场拱架灌浆，增大了工人工作量，影响了施工效率，大大延长了施工周期。

(2)难以灌注密实。拱架现场灌注时，因内部空气影响无论采用从下往上还是由上向下灌注方式，均难以达到真正的密实灌注；而采用预灌注方式也因拱架倾斜放置，拱架端头部分难以灌注密实，导致拱架的支护强度大大降低。

为了满足地下工程建设发展的多方面要求，同时适应现阶段机械化推广潮流，拱架机械化施工成为了未来地下工程发展的趋势，而预灌注约束混凝土拱架支护优势更加明显。但到目前为止，约束混凝土拱架预灌注的设备及工艺鲜有研究，急需更适合约束混凝土拱架机械化装配的灌注设备及工艺。