CN113217039A - 一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护 - Google Patents

一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护 Download PDF

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Abstract

本发明提供一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,涉及隧道施工领域,该隧道开挖过程中防沉降的框架支护,包括两个框架,所述框架底部连接有钢板,钢板固定在与隧道岩壁上,两个框架之间连接有三个连杆,所述框架、钢板、连杆组成支护,连杆上设有固定块。该隧道开挖过程中防沉降的框架支护,通过马达、绳索、弹簧配合,弹簧借助弹性展开过程中推动弧形钢条,导致弧形钢条弯曲程度加大,从而使得弧形钢条中间处拱起对隧道顶进行支撑。再通过红外线发射器、感应器,使得整个支护能够及时根据地面沉降情况进行调节,避免地面沉降导致支护逐渐远离隧道壁而无法进行支撑。利用导片一、导片二、警示灯,及时反馈地面沉降情况,便于工人进行维护操作。

Description

一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域,具体为一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护。
背景技术
随着我国交通建设的大力发展,隧道工程的建设数量逐年增加,并向长隧道、大断面隧道的方向发展。
钢拱架支护是隧道工程施工过程中常用的技术手段,能够有效地控制围岩变形、承担围岩荷载,特别对于围岩较差、断面较大的隧道施工,钢拱架是必不可少的支护手段。但钢拱架在架设过程中,由于地质条件、开挖爆破、施工水平等因素的影响,在架设钢拱架拱脚时,有时会发生拱脚沉降过大的问题,进而导致钢拱架拱背缝隙过大不能有效发挥自身的支护作用,影响结构支护受力和下一步施工影响,进而严重危害施工安全和整体工程质量。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,解决了上述背景技术中在隧道开挖过程搭建支护,有时会发生沉降导致支护逐渐远离隧道壁,导致支护作用减弱的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,包括两个框架,所述框架底部连接有钢板,钢板固定在与隧道岩壁上,两个框架之间连接有三个连杆,所述框架、钢板、连杆组成支护,连杆上设有固定块,相邻两个固定块之间设有弧形钢条,弧形钢条端部伸入套筒内,弧形钢条中部呈设有弧形段,弧形钢条端部焊接有弹簧,弹簧远离弧形钢条一端与套筒内壁焊接,位于中间的固定块底部连接有马达,马达两侧分别连接有两个绳索,所述两个绳索与弧形钢条两端一一对应,马达穿过套筒与弧形钢条端部连接,马达卷绕绳索拽动弧形钢条端部,使得弧形钢条端部相互远离。
所述弹簧始终处于被压缩的状态,使得弧形钢条两端始终具有相互靠近的趋势,当马达将放出绳索使得弹簧伸展,弹簧伸展推动弧形钢条端部相互靠近,使得弧形钢条弧形段拱起与隧道顶部接触,钢板设有检测组件,检测组件根据支护下沉情况控制绳索工作。
所述框架还设有操控电子零件工作的控制模块。
优选的,所述检测组件包括红外线发射器和感应器,红外线发射器与钢板连接,感应器与框架端部连接,红外线发射器与感应器相对,框架端部穿过钢板,感应器由多个光束接收单元竖直排列组成,随着框架下沉接收光线的光束接收单元位置逐渐向上偏移,控制模块根据光束偏移操控绳索工作。
优选的,所述钢板由横向部、纵向部组成,钢板横截面呈L型,钢板纵向部与隧道岩壁接触,框架端部穿过钢板横向部,钢板纵向部插接有多个固定锚,固定锚插入隧道岩壁内,框架端部竖直向下穿过钢板。
优选的,所述两个框架之间设有承重板,承重板朝向隧道岩壁一侧设有气垫,承重板下方设有连板,连板端部与钢板焊接,连板顶部固定安装有气筒,气筒内设有活塞推杆,活塞推杆延伸至气筒上方,并与承重板底部接触,气筒内充满空气,气筒出气孔连接有单向阀,单向阀连通有气管,气管与气垫连通。
优选的,所述框架包括两个基座、两个钢架一、两个钢架二和钢架三,钢架三位于最上方,钢架三端部与钢架二套接,钢架二远离钢架三一端与钢架一套接,钢架一远离钢架二一端与基座套接,所述基座、钢架一、钢架二、钢架三连接处均螺纹连接有螺钉,基座竖直布置并穿过钢板。
优选的,所述基座远离钢板一侧镶嵌有千斤顶,千斤顶下端与地面抵触,基座固定安装有警示灯,警示灯电性连接有导片一、导片二,导片一与基座连接,导片二与钢板连接,当地面沉降过于严重时导片二与导片一接触,电回路闭合使得千斤顶亮起。
(三)有益效果
本发明提供了一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护。具备以下有益效果:
1、该隧道开挖过程中防沉降的框架支护,通过马达、绳索、弹簧配合,弹簧借助弹性展开过程中推动弧形钢条,导致弧形钢条弯曲程度加大,从而使得弧形钢条中间处拱起对隧道顶进行支撑。再通过红外线发射器、感应器,使得整个支护能够及时根据地面沉降情况进行调节,避免地面沉降导致支护逐渐远离隧道壁而无法进行支撑。利用导片一、导片二、警示灯,及时反馈地面沉降情况,便于工人进行维护操作。
附图说明
图1为本发明结构立体图;
图2为本发明结构放大图;
图3为本发明结构展示图;
图4为本发明钢板结构示意图;
图5为本发明局部结构示意图;
图6为本发明局部结构剖视图;
图7为本发明框架结构展示图;
图8为本发明基座结构示意图。
图中:1框架、11基座、111感应器、12钢架一、13钢架二、14钢架三、2钢板、21固定锚、22红外线发射器、3连板、4连杆、5固定块、51套筒、52马达、53绳索、6弧形钢条、61弹簧、7千斤顶、8警示灯、81导片一、82导片二、9气筒、91气管、10承重板、101气垫。
具体实施方式
本发明实施例提供一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,如图1-8所示,包括两个框架1,框架1底部连接有钢板2,钢板2固定在与隧道岩壁上。框架1端部穿过钢板2。两个框架1之间螺纹固定有三个连杆4,框架1、钢板2、连杆4组成支护。连杆4上焊接有固定块5,相邻两个固定块5之间设有弧形钢条6,弧形钢条6端部伸入套筒51内,弧形钢条6中部呈设有弧形段。弧形钢条6端部焊接有弹簧61,弹簧61远离弧形钢条6一端与套筒51内壁焊接。
结合附图1、3,位于中间的固定块5底部固定安装有马达52,马达52两侧分别固定捆绑有两个绳索53,两个绳索53与弧形钢条6两端一一对应,马达52穿过套筒51与弧形钢条6端部固定捆绑。
弹簧61始终处于被压缩的状态,使得弧形钢条6两端始终具有相互靠近的趋势。框架1还固定安装有操控电子零件工作的控制模块。控制模块是常规技术手段,有单片机、蓄电池等等部件组成,故具体结构、电路布置与现有技术相同,不做详细描述。
工作初始状态,整个支护刚搭建好,支护顶部与隧道顶部接触。马达52正向旋转卷绕绳索53拽动弧形钢条6端部,使得弧形钢条6端部相互远离。
当检测组件检测到地面产生沉降时,控制模块驱动马达52反向旋转放出绳索53。绳索53对弧形钢条6端部拉扯力减弱。弹簧61基于弹性逐渐展开,弹簧61伸展并推动弧形钢条6端部相互靠近。使得弧形钢条6弧形段逐渐拱起与隧道顶部接触。
钢板2设有检测组件,检测组件根据支护下沉情况控制绳索53工作。
检测组件包括红外线发射器22和感应器111,红外线发射器22与钢板2固定安装。感应器111与框架1端部固定镶嵌,红外线发射器22与感应器111相对,框架1端部穿过钢板2。感应器111由多个光束接收单元竖直排列组成。
工作时,红外线射向光束接收单元,并将信号反馈给控制模块。地面开始产生沉降时,由于钢板2与隧道岩壁固定,故只有框架1慢慢下沉。框架1拱形顶部逐渐远离隧道顶部。随着框架1下沉接收光线的光束接收单元位置逐渐向上偏移。控制模块根据光束偏移操控绳索53慢慢反向旋转松开绳索53。
钢板2由横向部、纵向部组成,钢板2横截面呈L型,钢板2纵向部与隧道岩壁接触,框架1端部穿过钢板2横向部,钢板2纵向部插接有多个固定锚21,固定锚21插入隧道岩壁内,框架1端部竖直向下穿过钢板2。
两个框架1之间利用螺钉螺纹固定安装有承重板10。承重板10朝向隧道岩壁一侧固定粘接有气垫101,承重板10下方设有连板3,连板3端部与钢板2焊接。连板3顶部固定安装有气筒9。
气筒9内设有活塞推杆,活塞推杆延伸至气筒9上方,并与承重板10底部接触,气筒9内充满空气。气筒9出气孔固定安装有有单向阀。单向阀连通有气管91,气管91与气垫101连通。单向阀作用在于只允许气筒9内空气进入气垫101内。往气垫101内充气膨胀后与隧道岩壁接触。
通过气筒9、气垫101配合,在地面产生沉降同时气垫101随之膨胀。同样起到支撑隧道岩壁的作用。令支护侧边始终与隧道紧紧抵触。
框架1包括两个基座11、两个钢架一12、两个钢架二13和钢架三14,钢架三14位于最上方,钢架三14端部与钢架二13套接,钢架二13远离钢架三14一端与钢架一12套接,钢架一12远离钢架二13一端与基座11套接,基座11、钢架一12、钢架二13、钢架三14连接处均螺纹连接有螺钉,基座11竖直布置并穿过钢板2。
基座11远离钢板2一侧镶嵌有千斤顶7,千斤顶7下端与地面抵触,基座11固定安装有警示灯8,警示灯8电性连接有导片一81、导片二82,导片一81与基座11螺纹固定在一起。导片二82与钢板2固定粘接。当地面沉降过于严重时导片二82与导片一81接触,电回路闭合使得警示灯8亮起。
工人看到警示灯8亮起后启动千斤顶7将框架1向上顶起。在进行防沉降施工。千斤顶7起到辅助支撑的作用。
工作原理:将整个支护刚搭建好,马达52正向旋转卷绕绳索53拽动弧形钢条6端部,使得弧形钢条6端部相互远离。此时支护顶部刚好与隧道顶部接触。
地面开始产生沉降时,由于钢板2与隧道岩壁固定,框架1慢慢下降,框架1拱形顶部逐渐远离隧道顶部。随着框架1下降接收光线的光束接收单元位置逐渐向上偏移。控制模块根据光束偏移操控绳索53慢慢反向旋转松开绳索53。
绳索53对弧形钢条6端部拉扯力减弱。弹簧61基于弹性逐渐展开,弹簧61伸展并推动弧形钢条6端部相互靠近。使得弧形钢条6弧形段逐渐拱起与隧道顶部接触。框架1下降同时下压气筒9的推杆。将气筒9内空气压入气垫101内。气垫101充气膨胀后与隧道岩壁相抵触。
当地面沉降过于严重时,框架1下沉使得导片二82与导片一81接触,电回路闭合使得警示灯8亮起。工人看到警示灯8亮起后启动千斤顶7将框架1向上顶起。
综上所述,该隧道开挖过程中防沉降的框架支护,通过马达52、绳索53、弹簧61配合,弹簧61借助弹性展开过程中推动弧形钢条6,导致弧形钢条6弯曲程度加大,从而使得弧形钢条6中间处拱起对隧道顶进行支撑。再通过红外线发射器22、感应器111,使得整个支护能够及时根据地面沉降情况进行调节,避免地面沉降导致支护逐渐远离隧道壁而无法进行支撑。利用导片一81、导片二82、警示灯8,及时反馈地面沉降情况,便于工人进行维护操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,其特征在于:包括两个框架(1),所述框架(1)底部连接有钢板(2),钢板(2)固定在与隧道岩壁上,两个框架(1)之间连接有三个连杆(4),所述框架(1)、钢板(2)、连杆(4)组成支护,连杆(4)上设有固定块(5),相邻两个固定块(5)之间设有弧形钢条(6),弧形钢条(6)端部伸入套筒(51)内,弧形钢条(6)中部呈设有弧形段,弧形钢条(6)端部焊接有弹簧(61),弹簧(61)远离弧形钢条(6)一端与套筒(51)内壁焊接,位于中间的固定块(5)底部连接有马达(52),马达(52)两侧分别连接有两个绳索(53),所述两个绳索(53)与弧形钢条(6)两端一一对应,马达(52)穿过套筒(51)与弧形钢条(6)端部连接,马达(52)卷绕绳索(53)拽动弧形钢条(6)端部,使得弧形钢条(6)端部相互远离;
所述弹簧(61)始终处于被压缩的状态,使得弧形钢条(6)两端始终具有相互靠近的趋势,当马达(52)将放出绳索(53)使得弹簧(61)伸展,弹簧(61)伸展推动弧形钢条(6)端部相互靠近,使得弧形钢条(6)弧形段拱起与隧道顶部接触,钢板(2)设有检测组件,检测组件根据支护下沉情况控制绳索(53)工作;
所述框架(1)还设有操控电子零件工作的控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,其特征在于:所述检测组件包括红外线发射器(22)和感应器(111),红外线发射器(22)与钢板(2)连接,感应器(111)与框架(1)端部连接,红外线发射器(22)与感应器(111)相对,框架(1)端部穿过钢板(2),感应器(111)由多个光束接收单元竖直排列组成,随着框架(1)下沉接收光线的光束接收单元位置逐渐向上偏移,控制模块根据光束偏移操控绳索(53)工作。
3.根据权利要求1所述的一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,其特征在于:所述钢板(2)由横向部、纵向部组成,钢板(2)横截面呈L型,钢板(2)纵向部与隧道岩壁接触,框架(1)端部穿过钢板(2)横向部,钢板(2)纵向部插接有多个固定锚(21),固定锚(21)插入隧道岩壁内,框架(1)端部竖直向下穿过钢板(2)。
4.根据权利要求1所述的一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,其特征在于:所述两个框架(1)之间设有承重板(10),承重板(10)朝向隧道岩壁一侧设有气垫(101),承重板(10)下方设有连板(3),连板(3)端部与钢板(2)焊接,连板(3)顶部固定安装有气筒(9),气筒(9)内设有活塞推杆,活塞推杆延伸至气筒(9)上方,并与承重板(10)底部接触,气筒(9)内充满空气,气筒(9)出气孔连接有单向阀,单向阀连通有气管(91),气管(91)与气垫(101)连通。
5.根据权利要求1所述的一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,其特征在于:所述框架(1)包括两个基座(11)、两个钢架一(12)、两个钢架二(13)和钢架三(14),钢架三(14)位于最上方,钢架三(14)端部与钢架二(13)套接,钢架二(13)远离钢架三(14)一端与钢架一(12)套接,钢架一(12)远离钢架二(13)一端与基座(11)套接,所述基座(11)、钢架一(12)、钢架二(13)、钢架三(14)连接处均螺纹连接有螺钉,基座(11)竖直布置并穿过钢板(2)。
6.根据权利要求5所述的一种隧道开挖过程中防沉降的框架支护,其特征在于:所述基座(11)远离钢板(2)一侧镶嵌有千斤顶(7),千斤顶(7)下端与地面抵触,基座(11)固定安装有警示灯(8),警示灯(8)电性连接有导片一(81)、导片二(82),导片一(81)与基座(11)连接,导片二(82)与钢板(2)连接,当地面沉降过于严重时导片二(82)与导片一(81)接触,电回路闭合使得警示灯(8)亮起。
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