CN113738394A - 开挖支护加固结构和开挖支护加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开挖支护加固结构和开挖支护加固装置，开挖支护加固结构包括：包括：两块相对设置的支撑板；支撑块组件，与两块支撑板连接，用于支撑隧道的顶部；其中，支撑块组件包括多块支撑块，多块支撑块中的相邻的两块支撑块之间设置有连接件进行连接。本发明的技术方案中，连接件将支撑块连在一起并与支撑板形成一个坚固的整体以支撑隧道，该种支撑结构连接强度高，承压能力强，不容易出现位移或开裂的现象，这样避免了相关技术中的开挖支护加固结构出现位移时其支撑角度出现变化所导致的支撑结构断裂的问题，从而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。

Description

开挖支护加固结构和开挖支护加固装置

技术领域

本发明涉及开挖支护加固设备技术领域，具体而言，涉及一种开挖支护加固结构和开挖支护加固装置。

背景技术

软弱围岩一般是指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩，软弱围岩的特点有岩体破碎松散、粘结力差，围岩强度低、遇水易软化，岩体结构面软弱、易滑塌。现有的城市地下隧道周围的土壤大部分是软弱围岩，软弱围岩的特点决定了它在隧道过程中的变形特征，即开挖后自稳能力差，表现出“自稳时间短，易坍塌”的特征，由于隧道的开挖，使得先前支撑隧道洞身的围岩被移走，洞壁临空，造成围岩应力进行重新调整，围岩与洞壁均向隧道净空方向变形。

目前，在隧道过程的设计与施工中，要抓住软弱围岩隧道的“自稳差、易坍塌”的过程特点，而隧道建造中，隧道是由围岩和多种支护结构两部分组合，围岩与支护共同承担山体压力，在隧道建造时避免或减少塌方事故发生，以“充分调动围岩的承载能力，有效控制围岩变形和松弛”为主。然而，相关技术中的开挖支护加固结构容易出现位移或开裂的现象，位移时使得其支撑角度出现变化，容易出现支撑断裂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种开挖支护加固结构。

本发明的另一个目的在于提供一种开挖支护加固装置。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种开挖支护加固结构，开挖支护加固结构用于隧道的支护加固，包括：两块相对设置的支撑板；支撑块组件，与两块支撑板连接，用于支撑隧道的顶部；其中，支撑块组件包括多块支撑块，多块支撑块中的相邻的两块支撑块之间设置有连接件进行连接。

在该技术方案中，连接件将支撑块连在一起并与支撑板形成一个坚固的整体以支撑隧道，该种支撑结构连接强度高，承压能力强，不容易出现位移或开裂的现象，这样避免了相关技术中的开挖支护加固结构出现位移时其支撑角度出现变化所导致的支撑结构断裂的问题，从而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。而且，该种支撑结构简单，方便现场的组装，从而提高了其使用的便利性。

另外，本发明提供的上述实施例中的开挖支护加固结构还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，连接件包括：凸型插装块，设置在相邻的两块支撑块中的一块上；凹型插装块，设置在另一块支撑块上，且与凸型插装块凹凸配合；插接件，穿设在凸型插装块和凹型插装块上，以将相邻的两块支撑块连接在一起。

在该技术方案中，通过凹凸配合的方式将两块支撑块连接在一起，通过插接件进行固定。这样增强了支撑块的连接强度，降低了支撑板连接处的晃动量，从而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。

在上述任一技术方案中，连接件还包括固定件，固定件用于防止插接件从凸型插装块和凹型插装块中脱出。

在该技术方案中，固定件能够确保连接件始终将凸型插装块和凹型插装块连接在一起，从而确保多块支撑块始终连接在一起，进而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。

在上述任一技术方案中，插接件沿第一方向插设在凸型插装块和凹型插装块上；固定件沿第二方向插设在凸型插装块和插接件上，以将插接件固定。

在该技术方案中，固定件将插接件固定在凸型插装块上，这样避免插接件在自身重力的作用下从凸型插装块和凹型插装块脱出，从而确保多块支撑块始终连接在一起，进而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。

在上述任一技术方案中，插接件为T型钉，和/或固定件为插装杆。

在上述任一技术方案中，两块支撑板和支撑块组件构成第一支撑架，开挖支护加固结构还包括：第二支撑架，与第一支撑架在第三方向上间隔设置；缓冲结构，设置在第一支撑架与第二支撑架之间。

在该技术方案中，缓冲结构具有缓冲作用，能够将隧道内加工工程中产生的晃动转换为动能以及弹性形变，这样避免对第一支撑架直接冲击而导致其晃动开裂的问题，从而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。

在上述任一技术方案中，缓冲结构包括多个沿第二支撑架的外周间隔设置的剪叉式支架组件。

在上述任一技术方案中，剪叉式支架组件包括：第一移动轴，设置在第一支撑架的内侧；第二移动轴，设置在第二支撑架的外侧；剪叉式支架，包括两根交叉铰接的连接支架，剪叉式支架的一端与第一移动轴滑动连接，另一端与第二移动轴滑动连接，剪叉式支架能够同时在第一移动轴和第二移动轴上滑动收缩；连接弹簧柱，与剪叉式支架连接；其中，剪叉式支架滑动收缩时，连接弹簧柱被压缩。

在该技术方案中，剪叉式支架组件能够将隧道内加工工程中产生的晃动转换为动能以及弹性形变，这样避免对第一支撑架直接冲击而导致其晃动开裂的问题，从而确保开挖支护加固结构能够满足隧道的支护加固要求。

在上述任一技术方案中，还包括膨胀扩展结构，膨胀扩展结构设置在第一支撑架和第二支撑架之间，膨胀扩展结构包括：U型箱，设置于第一支撑架；柔性膨胀袋，设置在U型箱的内侧；支撑杆，一端与U型箱连接，另一端与第二支撑架连接。

在该技术方案中，通过U型箱内的高压气体挤压柔性膨胀袋，当U型箱内的柔性膨胀袋不在高压状态下膨胀，从而得知U型箱与圆弧支撑块之间出现缝隙，同时达到将膨胀剂挤压出U型箱以及通过膨胀剂对圆弧支撑块的缝隙进行填充的目的。

本发明第二方面的技术方案提供了一种开挖支护加固装置，开挖支护加固装置包括上述的开挖支护加固结构，多个开挖支护加固结构沿隧道的深度方向间隔设置。

本发明第二方面的技术方案提供的开挖支护加固装置，因包括第一方面技术方案中任一项的开挖支护加固结构，因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

在该技术方案中，多个开挖支护加固结构形成一个整体支撑结构，能够支撑加固整个隧道，进而满足隧道的支撑加固要求。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明实施例的开挖支护加固结构的主视剖视示意图；

图2示出了图1中的开挖支护加固结构A处的局部视图

图3示出了图1中的开挖支护加固结构B处的剖视图。

其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10、支撑板；20、支撑块组件；21、支撑块；22、连接件；221、凸型插装块；222、凹型插装块；223、插接件；224、固定件；30、第二支撑架；40、缓冲结构；41、剪叉式支架组件；411、第一移动轴；412、第二移动轴；413、剪叉式支架；4131、连接支架；414、连接弹簧柱；415、移动块；416、凹型轴承块；50、超前小导管；60、钢支撑；70、膨胀扩展结构；71、U型箱；72、柔性膨胀袋；73、支撑杆；100、开挖支护加固结构。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，本申请中的第一方向是指支撑块21(圆弧支撑板)的径向方向，第二方向是指垂直于图1纸面的方向，第三方向是指图1中的竖直方向。

下面参照图1至图3描述根据本发明一些实施例的开挖支护加固结构100和开挖支护加固装置。

如图1所示，本发明及本发明的实施例提供了一种开挖支护加固结构100，开挖支护加固结构100用于隧道的支护加固，包括：两块相对设置的支撑板10和支撑块组件20。支撑块组件20与两块支撑板10连接，用于支撑隧道的顶部。支撑块组件20包括多块支撑块21，多块支撑块21中的相邻的两块支撑块21之间设置有连接件22进行连接。

上述设置中，连接件22将支撑块21连在一起并与支撑板10形成一个坚固的整体以支撑隧道，该种支撑结构连接强度高，承压能力强，不容易出现位移或开裂的现象，这样避免了相关技术中的开挖支护加固结构出现位移时，其支撑角度出现变化所导致的支撑结构断裂的问题，从而确保开挖支护加固结构100能够满足隧道的支护加固要求。而且，该种支撑结构简单，方便现场的组装，从而提高了其使用的便利性。

具体地，如图1和图2所示，在本发明的实施例中，连接件22包括凸型插装块221、凹型插装块222和插接件223。其中，凸型插装块221设置在相邻的两块支撑块21中的一块上。凹型插装块222设置在另一块支撑块21上，且与凸型插装块221凹凸配合。插接件223穿设在凸型插装块221和凹型插装块222上，以将相邻的两块支撑块21连接在一起。

上述设置中，通过凹凸配合的方式将两块支撑块21连接在一起，通过插接件223进行固定。这样增强了支撑块21的连接强度，降低了支撑板连接处的晃动量，从而确保开挖支护加固结构100能够满足隧道的支护加固要求。

具体地，在本发明的实施例中，凸型插装块221焊接在一块支撑块21的端部，凹型插装块222焊接在与其相连接的另一块板的端部。当然可根据实际情况，可将凸型插装块221和凹型插装块222与对应的支撑块21设计成一体成型结构，以方便加工制造。。

具体地，如图1和图2所示，在本发明的实施例中，连接件22还包括固定件224，固定件224用于防止插接件223从凸型插装块221和凹型插装块222中脱出。

上述设置中，固定件224能够确保连接件22始终将凸型插装块221和凹型插装块222连接在一起，从而确保多块支撑块21始终连接在一起，进而确保开挖支护加固结构100能够满足隧道的支护加固要求。

具体地，如图1和图2所示，在本发明的实施例中，插接件223沿第一方向插设在凸型插装块221和凹型插装块222上。固定件224沿第二方向插设在凸型插装块221和插接件223上，以将插接件223固定。

上述设置中，固定件224将插接件223固定在凸型插装块221上，这样避免插接件223在自身重力的作用下从凸型插装块221和凹型插装块222脱出，从而确保多块支撑块21始终连接在一起，进而确保开挖支护加固结构100能够满足隧道的支护加固要求。

具体地，如图1和图2所示，在本发明的实施例中，插接件223为T型钉，固定件224为插装杆。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，两块支撑板10和支撑块组件20构成第一支撑架，开挖支护加固结构100还包括第二支撑架30和缓冲结构40。其中，第二支撑架30与第一支撑架在第三方向上间隔设置。缓冲结构40设置在第一支撑架与第二支撑架30之间。

上述设置中，缓冲结构40具有缓冲作用，能够将隧道内加工工程中产生的晃动转换为动能以及弹性形变，这样避免对第一支撑架直接冲击而导致其晃动开裂的问题，从而确保开挖支护加固结构100能够满足隧道的支护加固要求。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，缓冲结构40包括多个沿第二支撑架30的外周间隔设置的剪叉式支架组件41。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，剪叉式支架组件41包括第一移动轴411、第二移动轴412、剪叉式支架413和连接弹簧柱414。其中，第一移动轴411设置在第一支撑架的内侧。第二移动轴412设置在第二支撑架30的外侧。剪叉式支架413的一端与第一移动轴411滑动连接，另一端与第二移动轴412滑动连接。在外力的作用下，剪叉式支架413能够在第一移动轴411和第二移动轴412上滑动收缩。连接弹簧柱414与剪叉式支架413连接。剪叉式支架413滑动收缩时，连接弹簧柱414被压缩。这样能够将隧道内加工工程中产生的晃动转换为动能以及弹性形变，这样避免对第一支撑架直接冲击而导致其晃动开裂的问题，从而确保开挖支护加固结构100能够满足隧道的支护加固要求。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，剪叉式支架413包括两根交叉铰接的连接支架4131。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，剪叉式支架组件41还包括多块移动块415，第一移动轴411和第二移动轴412分别设置有两块移动块415，剪叉式支架413的一端通过两块移动块415与第一移动轴411滑动连接，另一端通过另外两块移动块415与第二移动轴412滑动连接。即剪叉式支架413的一端与两块移动块415铰接，另一端与另外两块移动块415铰接。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，连接弹簧柱414为两个，分别设置在第一移动轴411和第二移动轴412之间，且分别与第一移动轴411和第二移动轴412上同一侧设置的两块移动块415连接。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，剪叉式支架组件41还包括凹型轴承块416，凹型轴承块416分别设置在第一支撑架和第二支撑架30上，第一移动轴411通过凹型轴承块416与第一支撑架连接，第二移动轴412通过凹型轴承块416与第二支撑架30连接。

具体地，如图1和图3所示，在本发明的实施例中，第一支撑架为U型支架，第二支撑架30也为U型支架，支撑板10为圆弧支撑板。

具体地，如图1所示，在本发明的实施例中，支撑板10上开设有安装孔用于安装超前小导管50。

具体地，如图1和图2所示，在本发明的实施例中，开挖支护加固结构100还包括钢支撑60，用于连接支撑块组件20和支撑板10。

具体地，在本发明的实施例中，开挖支护加固结构还包括膨胀扩展结构70，膨胀扩展结构70设置在第一支撑架和第二支撑架30之间，膨胀扩展结构70包括U型箱71、柔性膨胀袋72和支撑杆73。其中，U型箱71设置于第一支撑架。柔性膨胀袋72设置在U型箱71的内侧。支撑杆73的一端与U型箱71连接，另一端与第二支撑架连接。

本发明还提供了一种开挖支护加固装置，包括多个上述开挖支护加固结构100，多个开挖支护加固结构100沿隧道的深度方向间隔设置。

本发明第二方面的技术方案提供的开挖支护加固装置，因包括第一方面实施例中任一项的开挖支护加固结构100，因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

下面阐述一个完整的开挖支护加固装置的实施例：

若干个超前小导管50分别均匀的间隔插装于若干个圆弧支撑块的一侧，若干个钢支撑60分别插装于若干个支撑板10，若干个圆弧支撑块以及若干个支撑板10通过伸缩固定结构(连接件22)连接于一起，若干个圆弧支撑块以及若干个支撑板10的内侧安装有加工支撑结构(包括缓冲结构40和第二支撑架30)；

每个伸缩固定结构包含有一个凹型插装块222、一个凸型插装块221、一个T型钉以及一个插装杆；

凹型插装块222以及凸型插装块221分别活动插装于圆弧支撑块，且凸型插装块221活动插装于凹型插装块222的内侧，凸型插装块221以及凹型插装块222上分别开设有第一插装定位口，T型钉和凸型插装块221上分别开设有第二插装定位口，插装杆插装于凸型插装块221和T型钉的第二插装定位口内。

通过圆弧支撑块上的凸型插装块221插装于圆弧支撑块的凹型插装块222内，通过T型钉插入到凸型插装块221以及凹型插装块222上的第一插装口内，从而达到凸型插装块221无法在凹型插装块222内侧脱出，同时通过插装杆插入到凸型插装块以及T型钉上的第二插装定位口内，从而达到对T型钉进行定位的效果，避免了T型钉的下落。

加工支撑结构包括：U型支架(第二支撑架30)、连接弹簧柱414、移动轴(第一移动轴411和第二移动轴412)、移动块415、剪叉式支架413以及凹型轴承块416。

凹型轴承块416分别安装在U型支架上(第一支撑架和第二支撑架30)，移动轴分别安装于凹型轴承块416，移动块415分别活动插装于移动轴上，剪叉式支架413枢转连接于移动块415，连接弹簧柱414固定连接于移动块415。

通过移动块415在移动轴上的移动，带动其上的剪叉式支架413伸缩运动，同时通过移动块415带动其上的连接弹簧柱414伸缩，从而达到将第二支撑架30和第一支撑架之间产生的晃动转换为弹簧的弹性形变。

圆弧支撑块、支撑板10以及U型支架之间设置有膨胀扩展结构70；膨胀扩展结构70包含有：U型箱71、柔性膨胀袋72以及支撑杆73；U型箱71安装于圆弧支撑块以及支撑板，柔性膨胀袋72安置于U型箱71的内侧，支撑杆73安装于U型箱71的侧壁，且支撑杆73连接于U型支架。

通过U型箱71内的高压气体挤压柔性膨胀袋72，当U型箱71内的柔性膨胀袋72不在高压状态下膨胀，从而得知U型箱71与圆弧支撑块之间出现缝隙，同时达到将膨胀剂挤压出U型箱71以及通过膨胀剂对圆弧支撑块的缝隙进行填充的目的。

更具体地，U型箱71内的气压大于大气压；圆弧支撑块以及支撑板上分别开设有引流口；U型箱71之间设置有柔性密封胶。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开挖支护加固结构，其特征在于，所述开挖支护加固结构用于隧道的支护加固，包括：

两块相对设置的支撑板；

支撑块组件，与所述两块支撑板连接，用于支撑所述隧道的顶部；

其中，所述支撑块组件包括多块支撑块，所述多块支撑块中相邻的两块所述支撑块之间设置有连接件进行连接。

2.根据权利要求1所述的开挖支护加固结构，其特征在于，所述连接件包括：

凸型插装块，设置在相邻的两块所述支撑块中的一块上；

凹型插装块，设置在另一块所述支撑块上，且与所述凸型插装块凹凸配合；

插接件，穿设在所述凸型插装块和所述凹型插装块上，以将相邻的两块所述支撑块连接在一起。

3.根据权利要求2所述的开挖支护加固结构，其特征在于，所述连接件还包括固定件，所述固定件用于防止所述插接件从所述凸型插装块和所述凹型插装块中脱出。

4.根据权利要求3所述的开挖支护加固结构，其特征在于，所述插接件沿第一方向插设在所述凸型插装块和所述凹型插装块上；所述固定件沿第二方向插设在所述凸型插装块和所述插接件上，以将所述插接件固定。

5.根据权利要求4所述的开挖支护加固结构，其特征在于，所述插接件为T型钉，和/或所述固定件为插装杆。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的开挖支护加固结构，其特征在于，两块所述支撑板和所述支撑块组件构成第一支撑架，所述开挖支护加固结构还包括：

第二支撑架，与所述第一支撑架在第三方向上间隔设置；

缓冲结构，设置在所述第一支撑架与所述第二支撑架之间。

7.根据权利要求6所述的开挖支护加固结构，其特征在于，所述缓冲结构包括多个沿所述第二支撑架的外周间隔设置的剪叉式支架组件。

8.根据权利要求7所述的开挖支护加固结构，其特征在于，所述剪叉式支架组件包括：

第一移动轴，设置在所述第一支撑架的内侧；

第二移动轴，设置在所述第二支撑架的外侧；

剪叉式支架，包括两根交叉铰接的连接支架，所述剪叉式支架的一端与所述第一移动轴滑动连接，另一端与所述第二移动轴滑动连接，所述剪叉式支架能够同时在所述第一移动轴和所述第二移动轴上滑动收缩；

连接弹簧柱，与所述剪叉式支架连接；

其中，所述剪叉式支架滑动收缩时，所述连接弹簧柱被压缩。

9.根据权利要求6所述的开挖支护加固结构，其特征在于，还包括膨胀扩展结构，所述膨胀扩展结构设置在所述第一支撑架和所述第二支撑架之间，所述膨胀扩展结构包括：

U型箱，设置于所述第一支撑架；

柔性膨胀袋，设置在所述U型箱的内侧；

支撑杆，一端与所述U型箱连接，另一端与所述第二支撑架连接。

10.一种开挖支护加固装置，其特征在于，包括多个如权利要求1至9中任一项所述的开挖支护加固结构，多个所述开挖支护加固结构沿隧道的深度方向间隔设置。

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