CN112096435B - 隧道施工用大跨度拱门支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道施工用大跨度拱门支撑结构，包括：支撑架，其包括架体和设置在架体顶端的支撑板，架体为拱形结构，设置推送装置以及伸缩管；支撑板包括第二弧形板和以可移动的方式置于第二弧形板内的第一弧形板；辅助支撑装置包括辅助弧形板和置于辅助弧形板底端的升降装置，当第一弧形板向外移动时，升降装置带动辅助弧形板升起抵顶隧道内侧；加固装置；自动支撑模块，其包括控制器和智能匹配支撑模块，智能匹配支撑模块采集隧道拱门的具体结构尺寸生成推送装置、升降装置以及加固机构的伸缩尺寸传输至控制器，以定位支撑架对隧道内侧的支撑。本发明支撑架可变支撑面积和支撑宽度，支撑结构灵活并且稳固。

Description

隧道施工用大跨度拱门支撑结构

技术领域

本发明涉及隧道施工辅助设置技术领域，特别涉及一种隧道施工用大跨度拱门支撑结构。

背景技术

隧道施工是新奥地利隧道施工方法的简称，它是奥地利学者在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法，是采用喷锚技术、监控量测等并与岩石力学理论构成的一个体系而形成的一种新的工程施工方法。传统的隧道施工中，现有隧道开挖方式主要有全断面、二台阶和三台阶等，使用中的支撑装置适应范围较为单一，只能适应特定的隧道断面尺寸，这使得现有支撑结构局限性太强。再则，使用中的支撑结构重复拆卸搭建的方式，相当耗费施工期，同时极大的消耗工人的体力。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种隧道施工用大跨度拱门支撑结构，其支撑架可变支撑面积和支撑宽度，支撑结构灵活并且稳固，适用范围更大。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种隧道施工用大跨度拱门支撑结构，包括：

支撑架，其包括架体和设置在所述架体顶端的支撑板，所述架体包括前主架和后主架，所述前主架和后主架均设置为拱形结构，且尺寸相同；所述前主架和后主架之间上下交错设置推送装置以及伸缩管；所述推送装置和所述伸缩管之间相互平行，并分别垂直所述前主架和后主架；所述支撑板与所述前主架和后主架之间的距离适配，并沿所述前主架和后主架的一端铺设至所述前主架和后主架的另一端；所述支撑板包括第一弧形板和第二弧形板，所述第一弧形板以可移动的方式置于所述第二弧形板内。

辅助支撑装置，其设置为多个，所述辅助支撑装置设置在所述第一弧形板的顶端并置于所述第二弧形板内；所述辅助支撑装置包括辅助弧形板和置于所述辅助弧形板底端的升降装置，当所述推送装置伸展带动所述第一弧形板向外移动时，所述升降装置带动所述辅助弧形板升起抵顶隧道内侧。

加固装置，其包括底板和加固机构，所述底板与所述架体顶端平行，并固接在所述架体顶端的下方，所述底板中部对称设置所述加固机构，所述加固机构包括第一加固部和第二加固部，所述第一加固部的第一端固接在所述底板的顶端，所述第一加固部的第二端固接在所述前主架和后主架的上半部；所述第二加固部的第一端固接在所述底板的底端，所述第二加固部的第二端固接在所述前主架和后主架的下半部。

自动支撑模块，其包括控制器和智能匹配支撑模块，所述智能匹配支撑模块用于采集隧道拱门的具体结构尺寸，并生成所述推送装置、升降装置以及加固机构的伸缩尺寸，传输至所述控制器，以使所述支撑架在定位后，形成对隧道内侧的支撑。

优选的是，所述前主架和后主架的底端均设置轮体，所述隧道内设置与所述轮体适配的滑槽，所述滑槽的顶端与所述前主架和后主架的底端平齐。

优选的是，所述推送装置以及伸缩管的具体结构为：所述推送装置为第一气缸，所述第一气缸受控于所述控制器，所述伸缩管包括第一管体和中空结构的第二管体，所述第一管体的一端以可移动的方式适配于所述第二管体内，所述第一气缸在伸缩的过程中，所述第一管体随所述第一气缸的伸缩移动相应的行程；所述第一管体和第二管体上分别设置有相对应的固定孔，通过螺旋固定所述第一管体和第二管体的相对位置。

优选的是，所述第一加固部和第二加固部的具体结构为：所述第一加固部包括多组杆体，所述杆体与所述前主架和后主架对接的一端设置与对接处所述支撑板的弧形适配的加固板；所述杆体包括连接杆以及连接在所述连接杆之间的第二气缸，所述第二气缸受控于所述控制器；所述第二加固部与所述第一加固部的结构相同，所述第二加固部与所述底板连接处位于，所述第一加固部与所述底板连接处的外侧。

优选的是，所述底板上设置工字型加固部，所述工字型加固部包括第一加强板、第二加强板、第三加强板以及置于所述所述第二加强板和第三加强板之间的中间板，所述第一加强板位于所述底板顶端，并设置在所述第一加固部之间；所述第二加强板位于所述底板底端，并设置在所述第二加固部之间；所述第三加强板连接在所述第二加固部之间，并位于所述第二加固板的底端。

优选的是，所述辅助弧形板包括主板和子板，所述子板以可移动的方式置于所述主板的空腔内，所述主板的内侧，与所述子板连接的一端设置有顶出机构，以使所述子板移动。

优选的是，所述升降装置包括多组第三气缸，所述第三气缸包括固接气缸和辅助气缸，所述固接气缸设置在所述主板的底端；在所述子板延伸出所述主板后，所述辅助气缸的一端伸长，所述固接气缸以及辅助气缸的伸缩均受控于所述控制器。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明通过在前主架和后支架之间设置位于顶端的支撑板，有利于扩展支撑架对于隧道内侧的支撑面积，从而保证支撑的稳定性，并且便于使用后收和搬运，更为省力；前主架和后主架的外形与隧道内侧适配，通过将支撑板设置为第一弧形板和第二弧形板，便于推送装置伸长时，随之带动伸缩管伸长，进而带动第一弧形板移出第二弧形板，以扩展支撑架的宽度，增加支撑板对于隧道内侧的支撑面积，同时提高了支撑架整体结构的稳定性，保证了支撑架支撑的稳定性。所述第一弧形板移动第二弧形板一定行程后，通过由控制器控制的升降装置，使得所述辅助弧形板向隧道内侧顶移动，抵顶隧道内侧，从而保证支撑的紧密性；通过在所述支撑架的下方连接底板，有利于提高支撑架的整体刚性和强度，再通过第一加固部和第二加固部的设置，对底板的顶端以及底端分别加固，建立与支撑架连接的整体性，保证支撑架对于隧道内侧支撑的稳定性。

通过智能匹配支撑模块自动采集隧道内侧的具体尺寸，有助于智能匹配支撑模块生成推送装置伸展的距离，升降装置升降的高度以及加固机构的运行，便于控制器控制推送装置伸展，以调整支撑架的宽度，保证支撑的稳定性；便于控制器控制升降装置升降以控制辅助弧形板与隧道内侧的贴合度，保证支撑的紧密型；便于控制器控制加固机构内，第一加固部对支撑板的支撑作用，第二加固部对于支撑架两侧的支撑作用，利于从整体上智能便捷且准确的控制各个机构的运行，从而保证大跨度拱门支撑结构连接的稳固性，进而保证大跨度拱门支撑结构对于隧道内侧的有效支撑。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述隧道施工用大跨度拱门支撑结构扩展后的主视图；

图2为本发明所述隧道施工用大跨度拱门支撑结构扩展后的俯视图；

图3为本发明所述隧道施工用大跨度拱门支撑结构未扩展前的结构示意图；

图4为本发明所述架体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明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。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-4所示，本发明提供一种隧道施工用大跨度拱门支撑结构，包括：

支撑架，其包括架体10和设置在所述架体10顶端的支撑板11，所述架体10包括前主架101和后主架102，所述前主架101和后主架102均设置为拱形结构，且尺寸相同；所述前主架101和后主架102之间上下交错设置推送装置103以及伸缩管104；所述推送装置103和所述伸缩管104之间相互平行，并分别垂直所述前主架101和后主架102；所述支撑板11与所述前主架101和后主架102之间的距离适配，并沿所述前主架101和后主架102的一端铺设至所述前主架101和后主架102的另一端；所述支撑板11包括第一弧形板105和第二弧形板106，所述第一弧形板105以可移动的方式置于所述第二弧形板106内。

辅助支撑装置，其设置为多个，所述辅助支撑装置设置在所述第一弧形板105的顶端并置于所述第二弧形板106内；所述辅助支撑装置包括辅助弧形板107和置于所述辅助弧形板107底端的升降装置108，当所述推送装置103伸展带动所述第一弧形板105向外移动时，所述升降装置108带动所述辅助弧形板107升起抵顶隧道内侧。

加固装置，其包括底板20和加固机构，所述底板20与所述架体10顶端平行，并固接在所述架体10顶端的下方，所述底板20中部对称设置所述加固机构，所述加固机构包括第一加固部21和第二加固部22，所述第一加固部21的第一端固接在所述底板20的顶端，所述第一加固部21的第二端固接在所述前主架101和后主架102的上半部；所述第二加固部22的第一端固接在所述底板20的底端，所述第二加固部22的第二端固接在所述前主架101和后主架102的下半部。

自动支撑模块，其包括控制器和智能匹配支撑模块，所述智能匹配支撑模块用于采集隧道拱门的具体结构尺寸，并生成所述推送装置103、升降装置108以及加固机构的伸缩尺寸，传输至所述控制器，以使所述支撑架在定位后，形成对隧道内侧的支撑。

在上述方案中，通过在前主架101和后支架之间设置位于顶端的支撑板11，有利于扩展支撑架对于隧道内侧的支撑面积，从而保证支撑的稳定性，并且便于使用后收和搬运，更为省力；前主架101和后主架102的外形与隧道内侧适配，通过将支撑板11设置为第一弧形板105和第二弧形板106，便于推送装置103伸长时，随之带动伸缩管104伸长，进而带动第一弧形板105移出第二弧形板106，以扩展支撑架的宽度，增加支撑板11对于隧道内侧的支撑面积，同时提高了支撑架整体结构的稳定性，保证了支撑架支撑的稳定性。所述第一弧形板105移动第二弧形板106一定行程后，通过由控制器控制的升降装置108，使得所述辅助弧形板107向隧道内侧顶移动，抵顶隧道内侧，从而保证支撑的紧密性；通过在所述支撑架的下方连接底板20，有利于提高支撑架的整体刚性和强度，再通过第一加固部21和第二加固部22的设置，对底板20的顶端以及底端分别加固，建立与支撑架连接的整体性，保证支撑架对于隧道内侧支撑的稳定性，其中，辅助支撑装置可根据实际隧道的情况，设置其大小以及个数，保证隧道支撑的紧密性和稳定性；所述底板20包括前侧板和后侧板，所述后侧板以可移动的方式连接在所述前侧板的空腔内，从而在前主架101和后主架102之间距离改变时，后侧板随之移动，不会对架体10宽度变化造成干涉。

通过智能匹配支撑模块自动采集隧道内侧的具体尺寸，有助于智能匹配支撑模块生成推送装置103伸展的距离，升降装置108升降的高度以及加固机构的运行，便于控制器控制推送装置103伸展，以调整支撑架的宽度，保证支撑的稳定性；便于控制器控制升降装置108升降以控制辅助弧形板107与隧道内侧的贴合度，保证支撑的紧密型；便于控制器控制加固机构内，第一加固部21对支撑板11的支撑作用，第二加固部22对于支撑架两侧的支撑作用，利于从整体上智能便捷且准确的控制各个机构的运行，从而保证大跨度拱门支撑结构连接的稳固性，进而保证大跨度拱门支撑结构对于隧道内侧的有效支撑。

一个优选方案中，所述前主架101和后主架102的底端均设置轮体30，所述隧道内设置与所述轮体30适配的滑槽，所述滑槽的顶端与所述前主架101和后主架102的底端平齐。

在上述方案中，通过轮体30的设置，使得整个支撑架的移动更为方便省力；所述轮体30设置于滑槽内滑动的方式，便于补偿轮体30与前主架101和后主架102连接的薄弱处，通过滑槽两端的卡固以及滑槽顶端对于支撑架的支撑，有助于保证轮体30滑动的稳定性。

一个优选方案中，所述推送装置103以及伸缩管104的具体结构为：所述推送装置103为第一气缸，所述第一气缸受控于所述控制器，所述伸缩管104包括第一管体1041和中空结构的第二管体1042，所述第一管体1041的一端以可移动的方式适配于所述第二管体1042内，所述第一气缸在伸缩的过程中，所述第一管体1041随所述第一气缸的伸缩移动相应的行程；所述第一管体1041和第二管体1042上分别设置有相对应的固定孔1043，通过螺旋固定所述第一管体1041和第二管体1042的相对位置。

在上述方案中，如图4所示，第一气缸在控制器的作用下伸缩，第一气缸的伸缩带动所述伸缩管104的伸缩，从而使得前主架101和后主架102之间的距离伸缩，所述第一管体1041和第二管体1042在未定位时，第一管体1041在第二管体1042内的移动随第一气缸的行程匹配；在前主架101和后主架102之间的距离调整完毕后，通过螺旋贯穿固定孔1043，对第一管体1041和第二管体1042进行相对固定，从而在第一气缸连接的基础上，加固前主架101和后主架102之间的连接固定。

一个优选方案中，所述第一加固部21和第二加固部22的具体结构为：所述第一加固部21包括多组杆体23，所述杆体23与所述前主架101和后主架102对接的一端设置与对接处所述支撑板11的弧形适配的加固板24；所述杆体23包括连接杆230以及连接在所述连接杆230之间的第二气缸231，所述第二气缸231受控于所述控制器；所述第二加固部22与所述第一加固部21的结构相同，所述第二加固部22与所述底板20连接处位于，所述第一加固部21与所述底板20连接处的外侧。

在上述方案中，第一加固部21对称设置在底板20上方，第二加固部22对称设置在底板20下方，第一加固部21与第二加固部22的结构相同，但长度存在差异；底板20一侧的第一加固部21由多组并行的杆体23组成，通过在杆体23的一端设置与支撑板11的弧形适配的加固板24，有助于形成杆体23对于支撑板11的更为有效的支撑力度和支撑效果，在支撑架定位后，通过第二气缸231的伸缩调整，使得支撑板11紧密的抵顶在隧道内侧，有助于加强支撑力度，所述第二气缸231受控于控制器，更利于第二气缸231的调整，其中加固板24连接在第一管体1041或第二管体1042上，杆体23与底板20连接的一端连接在前侧板或后侧板上，在架体10宽度调制时，不会对形成干涉。

一个优选方案中，所述底板20上设置工字型加固部，所述工字型加固部包括第一加强板40、第二加强板41、第三加强板42以及置于所述所述第二加强板41和第三加强板42之间的中间板43，所述第一加强板40位于所述底板20顶端，并设置在所述第一加固部21之间；所述第二加强板41位于所述底板20底端，并设置在所述第二加固部22之间；所述第三加强板42连接在所述第二加固部22之间，并位于所述第二加固板24的底端。

在上述方案中，所述第一加固部21对称设置在底板20上，在与底板20的连接点之间设置第一加强板40，使第一加固部21施加的力位于第一加固板24和底板20上，有助于分散第一加固部21对底板20的作用力，避免应力集中于一点；通过在第二加固部22的顶端和底端之间均平行设置第二加强板41和第三加强板42，第二加强板41有助于分散第二固定部对底板20的施加力，同时第一加强板40和第二加强板41对底板20具有加固的作用，第三加强板42则对第二固定部起到了很好的加固效果，其中，第一加强板40、第二加强板41、第三加强板42同样为伸缩板，均由两块板构成，一块板可在另一块板的空腔内移动，中间板43为两块，分别设置在第二加强板41和第三加强板42之间的前端和后端，工字型加固部不仅起到很好的加固作用，保证稳定的支撑效果，同时不会对架体10宽度的调整造成干涉。

一个优选方案中，所述辅助弧形板107包括主板1070和子板1071，所述子板1071以可移动的方式置于所述主板1070的空腔内，所述主板1070的内侧，与所述子板1071连接的一端设置有顶出机构，以使所述子板1071移动。

在上述方案中，通过主板1070对隧道内侧构成支撑，为保证支撑的有效性以及稳定性，将主板1070空腔内的子板1071顶出，有效的扩展了支撑面积，提高了支撑的稳定性和支撑力度，所述子板1071的移动由顶出机构即气缸作用，更为方便快捷。

一个优选方案中，所述升降装置108包括多组第三气缸，所述第三气缸包括固接气缸和辅助气缸，所述固接气缸设置在所述主板1070的底端；在所述子板1071延伸出所述主板1070后，所述辅助气缸的一端伸长，所述固接气缸以及辅助气缸的伸缩均受控于所述控制器。

在上述方案中，通过固接气缸对主板1070形成主要的有力支撑，进而使辅助弧形板107抵顶隧道内侧，在通过辅助气缸支撑子板1071，使子板1071具备有效的支撑功能，有利于保证整体支撑面积，所述固接气缸以及辅助气缸的伸缩均受控于控制器，从而在支撑功能的实现上更为方便省力。

尽管本发明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发明的领域，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，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种隧道施工用大跨度拱门支撑结构，其中，包括：

支撑架，其包括架体和设置在所述架体顶端的支撑板，所述架体包括前主架和后主架，所述前主架和后主架均设置为拱形结构，且尺寸相同；所述前主架和后主架之间上下交错设置推送装置以及伸缩管；所述推送装置和所述伸缩管之间相互平行，并分别垂直所述前主架和后主架；所述支撑板与所述前主架和后主架之间的距离适配，并沿所述前主架和后主架的一端铺设至所述前主架和后主架的另一端；所述支撑板包括第一弧形板和第二弧形板，所述第一弧形板以可移动的方式置于所述第二弧形板内；

辅助支撑装置，其设置为多个，所述辅助支撑装置设置在所述第一弧形板的顶端并置于所述第二弧形板内；所述辅助支撑装置包括辅助弧形板和置于所述辅助弧形板底端的升降装置，当所述推送装置伸展带动所述第一弧形板向外移动时，所述升降装置带动所述辅助弧形板升起抵顶隧道内侧；

加固装置，其包括底板和加固机构，所述底板与所述架体顶端平行，并固接在所述架体顶端的下方，所述底板中部对称设置所述加固机构，所述加固机构包括第一加固部和第二加固部，所述第一加固部的第一端固接在所述底板的顶端，所述第一加固部的第二端固接在所述前主架和后主架的上半部；所述第二加固部的第一端固接在所述底板的底端，所述第二加固部的第二端固接在所述前主架和后主架的下半部；

自动支撑模块，其包括控制器和智能匹配支撑模块，所述智能匹配支撑模块用于采集隧道拱门的具体结构尺寸，并生成所述推送装置、升降装置以及加固机构的伸缩尺寸，传输至所述控制器，以使所述支撑架在定位后，形成对隧道内侧的支撑；

其中，所述底板上设置工字型加固部，所述工字型加固部包括第一加强板、第二加强板、第三加强板以及置于所述第二加强板和第三加强板之间的中间板，所述第一加强板位于所述底板顶端，并设置在所述第一加固部之间；所述第二加强板位于所述底板底端，并设置在所述第二加固部之间；所述第三加强板连接在所述第二加固部之间，并位于第二加固板的底端；

所述辅助弧形板包括主板和子板，所述子板以可移动的方式置于所述主板的空腔内，所述主板的内侧，与所述子板连接的一端设置有顶出机构，以使所述子板移动；

所述升降装置包括多组第三气缸，所述第三气缸包括固接气缸和辅助气缸，所述固接气缸设置在所述主板的底端；在所述子板延伸出所述主板后，所述辅助气缸的一端伸长，所述固接气缸以及辅助气缸的伸缩均受控于所述控制器。

2.如权利要求1所述的隧道施工用大跨度拱门支撑结构，其中，所述前主架和后主架的底端均设置轮体，所述隧道内设置与所述轮体适配的滑槽，所述滑槽的顶端与所述前主架和后主架的底端平齐。

3.如权利要求1所述的隧道施工用大跨度拱门支撑结构，其中，所述推送装置以及伸缩管的具体结构为：所述推送装置为第一气缸，所述第一气缸受控于所述控制器，所述伸缩管包括第一管体和中空结构的第二管体，所述第一管体的一端以可移动的方式适配于所述第二管体内，所述第一气缸在伸缩的过程中，所述第一管体随所述第一气缸的伸缩移动相应的行程；所述第一管体和第二管体上分别设置有相对应的固定孔，通过螺旋固定所述第一管体和第二管体的相对位置。

4.如权利要求1所述的隧道施工用大跨度拱门支撑结构，其中，所述第一加固部和第二加固部的具体结构为：所述第一加固部包括多组杆体，所述杆体与所述前主架和后主架对接的一端设置与对接处所述支撑板的弧形适配的加固板；所述杆体包括连接杆以及连接在所述连接杆之间的第二气缸，所述第二气缸受控于所述控制器；所述第二加固部与所述第一加固部的结构相同，所述第二加固部与所述底板连接处位于，所述第一加固部与所述底板连接处的外侧。

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