CN111502722A - 一种利用隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法，其中，隧道初期支护换拱支撑结构包括方形反力架，方形反力架通过多个千斤顶与初期支护的钢拱架连接；方形反力架的两端的底部分别设置有移动轮，移动轮与沿隧道行进方向延伸布置的轨道相互匹配；方形反力架为至少两榀，相邻两榀方形反力架之间通过纵向横杆相互连接，且相邻两榀方形反力架中间的区间为换拱作业区。本发明的隧道初期支护换拱支撑结构安装简单快捷，可自由灵活变换，适应于多种不同形状的隧道，适用性强。该方法简单易操作，施工效率高。

Description

一种利用隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法

技术领域

本发明涉及隧道工程施工技术领域，尤其涉及一种利用隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法。

背景技术

隧道施工中，在进行初期支护后，因多种原因，经常出现初期支护侵限，为了保证二次衬砌的厚度及质量，需进行初期支护的破拆与换拱作业。

由于初期支护的换拱作业通常采用冲击钻等破除混凝土，容易导致作业面混凝土崩落和拱架坍塌，为了保证换拱施工时的安全，需对换拱区间进行精确支撑及隧道变形监控。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种隧道初期支护换拱支撑结构，该换拱支撑结构安装简单快捷，可自由灵活变换，适应于多种不同形状的隧道，适用性强。

本发明的另一个目的在于提供一种利用上述换拱支撑结构进行换拱的方法，该方法简单易操作，施工效率高，且安全性好。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种隧道初期支护换拱支撑结构，所述隧道初期支护包含钢拱架，包括：方形反力架，所述方形反力架通过多个千斤顶与所述钢拱架连接；所述方形反力架的两端的底部分别设置有移动轮，所述移动轮与沿隧道行进方向延伸布置的轨道相互匹配；

所述方形反力架为至少两榀，相邻两榀方形反力架之间通过纵向横杆相互连接，且相邻两榀方形反力架中间的区间为换拱作业区。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进在于：

优选的，所述方形反力架由多个相互连接的立杆和横杆组成。

进一步优选的，所述立杆和横杆的横截面为方形钢管，所述立杆和横杆的端部焊接有方形端板，所述立杆和横杆之间通过所述方形端板和螺栓连接。

进一步优选的，所述纵向横杆的横截面为方形钢管，所述纵向横杆的端部焊接有方形端板，所述纵向横杆与所述立杆通过所述方形端板和螺栓连接。

进一步优选的，所述移动轮设置于所述立杆的底部。

优选的，所述千斤顶与所述钢拱架之间设置有荷载传感器，且所述千斤顶的活塞杆通过丝杠与所述荷载传感器相连接。

优选的，所述方形反力架的中部设置有红外线测距仪。

优选的，所述纵向横杆与所述立杆之间设置有丝杠，所述丝杠用于调节相邻两榀方形反力架之间的距离。

优选的，所述千斤顶与所述方形反力架之间通过连接铰相互连接。

技术方案二：

一种利用上述的隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法，包括以下步骤：

步骤1，在隧道侵限区域，安装方形反力架与移动轮在轨道上，使至少2榀方形反力架位于相隔至少1榀的钢拱架的正下方；

步骤2，调整相邻方形反力架之间的间距，使各方形反力架与各钢拱架对应设置，使至少2榀方形反力架形成稳固整体；

步骤3，将方形反力架外周的千斤顶紧密压接在初期支护的钢拱架上；

步骤4，进行作业区间初支钢拱架的替换；

步骤5，卸除所述隧道初期支护换拱支撑结构的所有千斤顶，移动所述隧道初期支护换拱支撑结构，重复步骤2-4。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的隧道初期支护换拱支撑结构安装简单快捷，可自由灵活变换，适应于多种不同形状的隧道，适用性强。利用该隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法简单易操作，施工效率高，且安全性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的隧道初期支护换拱支撑结构在隧道内支撑的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中A—A断面剖视图；

图3为隧道初期支护换拱支撑结构中立杆的连接示意图；

图4为隧道初期支护换拱支撑结构中千斤顶与横杆的连接示意图。

以上图1-图4中：1方形反力架；2千斤顶；3轨道；4连接铰；5移动轮；6立杆；7横杆；8螺栓；9方形端板；10纵向横杆；11红外线测距仪；12活塞杆；13丝杠；14荷载传感器；15钢拱架；16垫木；17隧道初期支护；18隧道二次衬砌支护。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

隧道施工断面及结构分布参考图1和图2，隧道初期支护17包含钢拱架15，钢拱架15包括拱顶、拱墙、仰拱，隧道二次衬砌支护18为现浇钢筋混凝土。

参考图1和图2，本发明实施例提供一种隧道初期支护换拱支撑结构，包括：方形反力架1，所述方形反力架1的外周面通过多个千斤顶2与所述钢拱架15连接；所述方形反力架1的两端的底部分别设置有移动轮5，移动轮5安装有锁死装置，所述移动轮5与沿隧道行进方向延伸布置的轨道3相互匹配。移动轮5在轨道3上前后移动，以方便换拱支撑结构的整体移动。

具体的，方形反力架1由多个相互连接的立杆6和横杆7组成，立杆6和横杆7有多种规格，可以根据隧道的形状变化以及换拱作业面的长度将多个立杆6和横杆7自由安装与搭接，施工效率高。

参考图4，立杆6和横杆7的横截面为方形钢管，所述立杆6或/和横杆7的端部焊接有方形端板9，所述立杆6和横杆7之间通过所述方形端板9和螺栓8连接。

参考图3，立杆6和立杆6之间也是通过立杆6端部设置的方形端板9和螺栓8相互连接，方形反力架1两端的底层的立杆6的底部设置有移动轮5；方形反力架1的下端的隧道地面上还设置有垫木16，用于支撑方形反力架1。进一步的，底层的立杆6的底部还设置有丝杠13，用于调节移动轮5与轨道3或立杆6与垫木16之间的距离，使方形反力架1更稳固。

本发明实施例中，方形反力架1为至少两榀，位于同一榀的方形反力架1上的千斤顶2对应支撑隧道内部同一榀的钢拱架15，相邻两榀方形反力架1之间通过纵向横杆10相互连接。参考图2，相邻两榀方形反力架1中间的区间为换拱作业区，也就是说，相邻两榀方形反力架1之间至少间隔一榀需要更换的钢拱架15。

具体的，纵向横杆10的横截面为方形钢管，纵向横杆10的端部焊接有方形端板9，纵向横杆10与立杆6通过所述方形端板9和螺栓8连接。

进一步的，纵向横杆10与立杆6之间还设置有丝杠，可通过丝杠微调节相邻两榀方形反力架1之间的距离，使隧道初期支护换拱支撑结构更加稳定。

工作时，按照换拱作业顺序，先将作业区间两侧相邻的钢拱架15用支撑结构的千斤顶2支撑，再进行作业区间初支钢拱架15的拆除、隧道土体的扩挖、安装新的初支钢拱架15、喷射混凝土，实现某部拱架替换，待初支稳定后，再将千斤顶2卸载，方形反力架1沿轨道3移动至下一级作业区间相应位置，可进行下一次换拱施工；如此循环，可实现整环拱架的替换。

进一步的，方形反力架1通过多个千斤顶2与所述钢拱架15通过连接铰4连接，千斤顶2与所述钢拱架15之间设置有荷载传感器14，且千斤顶2的活塞杆12通过丝杠13与荷载传感器14相连接；荷载传感器14可以精确控制和监控每个千斤顶2的支撑力的大小变化，丝杠13可以用来调节荷载传感器14与隧道支撑点之间的距离。

进一步的，方形反力架1的中部设置有红外线测距仪11，可以实时监控支撑点位移的变化，防止施工危险发生，提高了换拱作业的安全性。

本发明还提供了一种利用上述的隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法，包括以下步骤：

步骤1，在隧道侵限区域，根据隧道的形状安装方形反力架1与移动轮5在轨道3上，使至少2榀方形反力架1位于相隔至少1榀的两榀钢拱架15的正下方，锁死移动轮5；

步骤2，调整相邻方形反力架1之间的间距，使各方形反力架1与各钢拱架15对应设置，使至少2榀方形反力架1形成稳固整体；

步骤3，将方形反力架1外周的千斤顶2紧密压接在初期支护的对应的钢拱架15上；

步骤4，进行作业区间初支钢拱架15的替换；

步骤5，卸除所述隧道初期支护换拱支撑结构的所有千斤顶2，通过移动轮5移动所述隧道初期支护换拱支撑结构，重复步骤2-4。

本发明实施例提供的隧道初期支护换拱支撑结构能够根据隧道的形状灵活安装搭接，适用性强；同时安装简单快捷，显著提高了换拱操作的施工效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隧道初期支护换拱支撑结构，所述隧道初期支护包含钢拱架，其特征在于，包括：方形反力架，所述方形反力架通过多个千斤顶与所述钢拱架连接；所述方形反力架的两端的底部分别设置有移动轮，所述移动轮与沿隧道行进方向延伸布置的轨道相互匹配；

所述方形反力架为至少两榀，相邻两榀方形反力架之间通过纵向横杆相互连接，且相邻两榀方形反力架中间的区间为换拱作业区。

2.根据权利要求1所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述方形反力架由多个相互连接的立杆和横杆组成。

3.根据权利要求2所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述立杆和横杆的横截面为方形钢管，所述立杆和横杆的端部焊接有方形端板，所述立杆和横杆之间通过所述方形端板和螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述纵向横杆的横截面为方形钢管，所述纵向横杆的端部焊接有方形端板，所述纵向横杆与所述立杆通过所述方形端板和螺栓连接。

5.根据权利要求2所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述移动轮设置于所述立杆的底部。

6.根据权利要求1所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述千斤顶与所述钢拱架之间设置有荷载传感器，且所述千斤顶的活塞杆通过丝杠与所述荷载传感器相连接。

7.根据权利要求1所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述方形反力架的中部设置有红外线测距仪。

8.根据权利要求2所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述纵向横杆与所述立杆之间设置有丝杠，所述丝杠用于调节相邻两榀方形反力架之间的距离。

9.根据权利要求1所述的隧道初期支护换拱支撑结构，其特征在于，所述千斤顶与所述方形反力架之间通过连接铰相互连接。

10.一种利用权利要求1所述的隧道初期支护换拱支撑结构进行换拱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在隧道侵限区域，安装方形反力架与移动轮在轨道上，使至少2榀方形反力架位于相隔至少1榀的钢拱架的正下方；

步骤2，调整相邻方形反力架之间的间距，使各方形反力架与各钢拱架对应设置，使至少2榀方形反力架形成稳固整体；

步骤3，将方形反力架外周的千斤顶紧密压接在初期支护的钢拱架上；

步骤4，进行作业区间初支钢拱架的替换；

步骤5，卸除所述隧道初期支护换拱支撑结构的所有千斤顶，移动所述隧道初期支护换拱支撑结构，重复步骤2-4。

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