CN113944490B - 一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，主要涉及隧道施工技术领域，包括支撑装置、防护装置，防护装置安装在支撑装置上，支撑装置包括支撑框架；防护装置包括支撑调整架、升降板、滑动组件；支撑调整架用于控制支撑框架接触地面进行本发明整体结构的支撑；升降板上安装有主传动杆，主传动杆上安装有齿轮组件，利用齿轮组件带动第一弧形齿条和第二弧形齿条移动，第一弧形齿条和第二弧形齿条分别与左防护板和右防护板固定安装，在左防护板和右防护板上设置有警报传感器，当遇到坍塌时第一时间报警提示；第一弧形齿条和第二弧形齿条移动时带动滑动组件在支撑框架滑动，扩大防护空间。

Description

一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构

技术领域

本发明主要涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道，隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分，主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备。山洞隧道施工过程中，往往需要使用到防坍塌支撑装置对隧道顶部进行支撑，现在的防坍塌支撑装置一般结构简单，通过简单的支撑杆对隧道进行支撑，如果遇到砂质、破碎围岩等地质条件复杂的情况下，极易出现塌方、冒顶等地质灾害性事故，在遇到事故时普通的支撑杆没有设置自动提醒施工人员的功能，普通的支撑杆只能单纯的形成一个支撑平面，不能在弧形隧道圆周方向上支撑隧道，也不能在隧道圆周方向调整支撑角度，更不能在隧道两侧墙壁方向进行支撑，不能最大限度地起到保护施工人员的安全。

现有技术中，公开号为CN211975014U的中国实用新型专利公开了一种路桥隧道施工专用的防坍塌支撑装置，包括支撑杆、电动推杆、支撑面板、缓冲块和调节展开机构，在支撑面板内部设置了调节展开机构，电机带动转动块进行转动，转动块通过摆动杆往两侧摆动，使托板往两侧移动，增加支撑面板的支撑面积，能够快速调节支撑面积；在调节展开机构上端设置了板体，在托板移动时，会带动滑轮在固定架内侧转动，使托板平稳移动，同时固定架会压动压簧产生形变收缩，使托板进行平稳支撑。虽然该专利中能调节支撑面积，但是该专利中的支撑面板只能在隧道轴线方向形成一个支撑平面，不能在隧道圆周方向调整支撑角度，也不能在隧道墙面两侧进行支撑，该专利中的调节展开机构也不能在遇到危险时第一时间通知施工人员。

发明内容

针对上述技术问题本发明提供了一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，包括支撑装置、防护装置，防护装置安装在支撑装置上，支撑装置包括支撑框架，防护装置包括支撑调整架、升降板、滑动组件；支撑调整架通过第一动力部件滑动安装在支撑框架上，所述的支撑框架上安装有报警器，所述的支撑调整架上安装有传感器触杆，所述的传感器触杆安装在报警器的下方；升降板通过第二动力部件滑动安装在支撑框架上，所述的升降板上转动安装有主传动杆，所述的主传动杆上安装有齿轮组件，所述的齿轮组件带动第一弧形齿条和第二弧形齿条移动；所述的第一弧形齿条固定安装在第一滑杆上，所述的第一滑杆滑动安装在防护滑道架上，所述的第二弧形齿条固定安装在第二滑杆，所述的第二滑杆滑动安装在防护滑道架上；所述的第一弧形齿条上固定安装有左防护板，所述的第二弧形齿条上固定安装有右防护板，所述的左防护板和右防护板上设置有警报传感器；滑动组件滑动安装在支撑框架上，所述的滑动组件设置有四组，所述的第一滑杆的两端与其中两组滑动组件连接，所述的第二滑杆的两端与另外两组滑动组件连接。

进一步地，还包括净化组件，所述的净化组件设置有两组，两组净化组件结构相同，两组净化组件通过皮带轮组件连接；所述的净化组件与第三动力部件连接，所述的净化组件用于过滤空气。

进一步地，所述的第一动力部件包括支撑电机、支撑齿条，所述的支撑电机固定安装在支撑框架上，支撑电机的轴上固定安装有支撑齿轮，所述的支撑齿条固定安装在支撑调整架上，支撑齿轮与支撑齿条形成齿轮配合。

进一步地，所述的第二动力部件包括升降电机、升降齿条，所述的升降电机固定安装在升降板上，升降电机的轴上固定安装有升降齿轮，所述的升降齿条固定安装在升降板上，升降齿轮与升降齿条形成齿轮配合。

进一步地，所述的齿轮组件包括第一防护齿轮、第二防护齿轮，所述的第一防护齿轮固定安装在主传动杆上，所述的第二防护齿轮固定安装在主传动杆上。

进一步地，所述的滑动组件包括竖直板，所述的竖直板分别固定安装在第一滑杆和第二滑杆的两端，所述的竖直板与侧板滑动连接，所述的侧板与水平板固定连接，所述的水平板滑动安装在滑道板上，所述的滑道板固定安装在支撑框架上。

进一步地，所述的净化组件包括除尘主杆、除尘过滤袋、除尘风扇、除尘进气口，所述的除尘进气口固定安装在支撑框架上，所述的除尘主杆通过第三动力部件转动安装在支撑框架上，所述的除尘主杆穿过除尘过滤袋与除尘风扇固定连接，通过除尘过滤袋进行过滤粉尘；所述的两组净化组件中的除尘主杆之间通过皮带轮组件连接。

进一步地，所述的第三动力部件包括除尘电机、第二除尘锥齿轮，所述的除尘电机固定安装在支撑调整架上，除尘电机的轴上固定安装有第一除尘锥齿轮，所述的第二除尘锥齿轮固定安装在除尘主杆上，所述的除尘主杆与皮带轮组件固定连接。

进一步地，所述的皮带轮组件包括除尘第一皮带轮、除尘第二皮带轮，所述的除尘第一皮带轮固定安装在两组净化组件中其中一组除尘主杆上，所述的除尘皮带固定安装在两组净化组件中另一组除尘主杆上，所述的除尘第一皮带轮和除尘第二皮带轮上设置有除尘皮带，所述的除尘皮带与除尘第一皮带轮、除尘第二皮带轮形成皮带传动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明设置了左右两个防护板，防护板与升降板配合，能够对隧道顶部进行支撑，在防护板上设置有警报传感器，当遇到坍塌时警报传感器能将信号传递给报警器，利用报警器第一时间将坍塌信号传递出来，告知施工人员，当触发传感器时，信号能传递给防护板进行防护；

2、本发明设置的第一弧形齿条和第二弧形齿条，能够将防护板沿隧道内部圆周方向展开，在支撑弧形隧道的顶面的同时，扩大防护角度，最大限度地在隧道内进行支撑防护；

3、本发明设置了滑动组件，当防护板展开时立即带动滑动组件在支撑调整架移动，扩大在隧道墙壁两侧支撑防护面积，与防护板配合时，能增大在隧道内整体安全空间，以保证施工人员安全。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明支撑框架示意图。

图3为本发明防护装置整体侧面结构示意图。

图4为本发明防护装置另一角度整体侧面结构示意图。

图5为本发明防护装置部分结构示意图。

图6为本发明防护装置另一角度部分机构示意图。

图7为本发明仰视结构示意图。

图8为图7中A1处内部局部放大结构示意图。

图9为本发明支撑调整架结构示意图。

图10为本发明防护装置的局部示意图。

图11为本发明净化组件结构示意图。

图12为本发明第一弧形齿条和第二弧形齿条示意图。

图13为本发明升降板示意图。

附图标号：1-支撑装置；2-防护装置；101-支撑框架；1011-拱形支架；1012-底部支架；1013-长条孔；1014-开孔；1015-立板；1016-延伸板；1017-短滑道；1018-宽口孔；201-支撑电机；202-支撑齿轮；203-支撑齿条；204-支撑调整架；2041-凹形条；2042-拐角架；205-报警器；206-传感器触杆；207-万向轮固定板；208-移动万向轮；209-左防护板；210-右防护板；211-警报传感器；212-除尘电机；213-第一除尘锥齿轮；214-第二除尘锥齿轮；215-除尘主杆；216-除尘过滤袋；217-除尘风扇；218-除尘进气口；219-除尘第一皮带轮；220-升降电机；221-升降齿轮；222-升降齿条；223-升降板；224-防护滑道架；225-除尘皮带；226-除尘第二皮带轮；227-防护电机；228-第一防护齿轮；229-第一弧形齿条；230-第一滑杆；231-主传动杆；232-第二弧形齿条；233-第二防护齿轮；234-第二滑杆；235-竖直板；236-侧板；237-水平板；238-滑道板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此通过本发明的示意性实施例以及说明解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例：如图1-图13所示的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，包括支撑装置1、防护装置2，防护装置安装在支撑装置1上，支撑装置包括支撑框架101，防护装置2包括支撑调整架204、升降板、滑动组件。

支撑框架101如图2所示，包括两个拱形支架1011，两个拱形支架按照前后位置安装在两个底部支架1012上，在每个底部支架的中部设置有供支撑调整架204穿过的长条孔1013，在长条孔附近设置有用于安装除尘风扇217的开孔1014，在一个底部支架上的长条孔旁开设有用于安装支撑电机201的立板1015；拱形支架的顶部中心设置有向上弯折的两个延伸板1016，两个延伸板之间具有一定距离，两个延伸板1016上设置有短滑道1017，两个底部支架1012上设置有宽口孔1018。

支撑调整架204(参见图9)整体也呈倒U型，具有两条支腿，倒U型的两条支腿的下端分别两侧安装有凹形条2041，支腿与凹形条2041的中心位置固定在一起，每个凹形条2041的两端分别水平固定有一个万向轮固定板207，在支撑调整架204的倒U型的上部一侧对称上安装有两个拐角架2042。

支撑电机201固定安装在立板1015上，支撑齿轮202固定安装在支撑电机201的输出轴上，支撑齿条203沿支撑调整架高度方向固定安装在支撑调整架204上，支撑齿轮202与支撑齿条203形成齿轮齿条配合，支撑调整架204滑动安装在支撑框架101中长条孔1013和宽口孔1018上，即支撑调整架204的倒U型的两条支腿滑动安装在对应的两个长条孔1013内，支撑调整架204的凹形条的两端对应伸入支撑框架204的四个宽口孔1018内，使得支撑调整架既能在支撑框架204上上下滑动，多个报警器205固定安装在支撑框架101上，且沿支撑框架101的上部四角布置；传感器触杆206滑动安装在支撑框架101上，传感器触杆206的上部正对相应的报警器205，传感器触杆206的下部与万向轮固定板207固定连接，万向轮固定板207固定安装在支撑调整架204的凹形条2041上，移动万向轮208转动安装在万向轮固定板207上，左防护板209的下表面固定安装在第一弧形齿条229上，右防护板210固定安装在第二弧形齿条232上，所述第二弧形齿条232包括直线段和弧线段，弧线段上表面设置有齿形结构，用于与第二防护齿轮233进行啮合，直线段在安装时朝上设置，与第二滑杆234固定，右防护板210固定安装在第二弧形齿条232的直线段上；所述第一弧形齿条229也具有直线段和弧线段，弧线段的下表面设置齿形结构，直线段用于与第一滑杆固定，且在该直线段上安装左防护板。若干个警报传感器211设置在左防护板209和右防护板210上，未调整状态时，左右防护板之间具有交叠区域，后期能够同时向外侧展开，增大宽度方向上的防护空间。

除尘电机212固定安装在支撑调整架204中拐角架2042的下部上，第一除尘锥齿轮213固定安装在除尘电机212的输出轴上，第二除尘锥齿轮214固定安装在除尘主杆215上部，除尘主杆215转动安装在位于除尘电机212外侧下部的拐角架2042上，除尘主杆215的下部穿过除尘过滤袋216与除尘风扇217固定连接，且除尘主杆215滑动安装在除尘过滤袋216、除尘风扇217上，除尘过滤袋216固定安装在除尘风扇217上，除尘风扇217固定安装在支撑框架101的开孔1014位置，除尘进气口218固定安装在支撑框架101中底部支架1012上，除尘进气口218朝向支撑框架101内部，除尘进气口218与除尘风扇217、除尘过滤袋216内部连通，在一个除尘主杆215的上部且位于第二除尘锥齿轮214的下部固定安装有除尘第一皮带轮219，在另一个除尘主杆的上部固定安装有除尘第二皮带轮226，第一除尘锥齿轮213与第二除尘锥齿轮214形成锥齿轮配合。

在支撑框架101的一个拱形支架上安装有一个升降电机220固定安装，升降齿轮221固定安装在升降电机220的输出轴上，升降齿条222沿高度方向固定安装在升降板223上，升降板223为一个水平板，以水平板长度方向为中心对称两侧各安装有一块直板，其中一块直板上安装升降齿条222，升降板223上两块直板滑动安装在支撑框架101的短滑道1017上，除尘皮带225设置在除尘第一皮带轮219、除尘第二皮带轮226上，除尘皮带225与除尘第一皮带轮219、除尘第二皮带轮226形成皮带传动。

防护电机227位于另一个拱形支架1011的两个延伸板之间，且防护电机227固定安装在升降板223上，第一防护齿轮228固定安装在防护电机227的输出轴上，第一弧形齿条229固定安装在第一滑杆230上，且位于第一防护齿轮228的上方，二者齿条齿轮啮合，第一滑杆230的两端滑动安装在防护滑道架224上，防护滑道架224与主传动杆231之间通过轴承连接，当主传动杆231转动时，防护滑道架224保持不动，限制防护滑道架始终固定在特定的位置上，主传动杆231与防护电机227的轴固定连接，防护电机227通过第一防护齿轮228和主传动杆231转动连接在一起，主传动杆231转动，进而带动其上的第一防护齿轮228和第二防护齿轮233转动，第一防护齿轮228会带动安装在其上方的第一弧形齿条229沿支撑装置1宽度方向移动，第二防护齿轮233会带动安装在其下方的第二弧形齿条232沿支撑装置1宽度方向移动；主传动杆231沿支撑装置1整体的长度方向设置，主传动杆231上还固定有第二防护齿轮233，主传动杆231恰好位于支撑装置1的中心上。

第二弧形齿条232固定安装在第二滑杆234上，且位于第二防护齿轮233的下方，第二滑杆234滑动安装在防护滑道架224上，第二滑杆234、第一滑杆230和主传动杆231三者平行设置，在第一滑杆230、第二滑杆234的两端固定安装有四个竖直板235，四个竖直板235垂直于相应的滑杆234向下安装，每个竖直板235均滑动连接一个侧板236，每个侧板236的下端通过水平板237滑动安装在滑道板238上，滑道板238固定安装在位于宽口孔1018上方的底部支架1012上，滑道板238的滑道方向朝向内侧，第一防护齿轮228与第一弧形齿条229形成齿轮齿条配合，第二弧形齿条232与第二防护齿轮233形成齿轮齿条配合。

上述的竖直板235、侧板236、水平板237、滑道板238构成一组滑动组件，竖直板235固定安装在第一滑杆230或第二滑杆234的两端，滑动组件设置有四组，四组滑动组件结构相同，第一滑杆230的两端与其中两组滑动组件连接，第二滑杆234的两端与另外两组滑动组件连接。

本发明工作原理：在使用时，由人工或者工具在移动万向轮208的作用下，推动支撑框架101整体进入隧道内部，当选定一个需要支撑的地方时停止移动，此时启动支撑电机201，支撑电机201带动支撑齿轮202转动，支撑齿轮202与支撑齿条203啮合，带动支撑调整架204在支撑框架101上沿上下方向滑动，将支撑调整架204向上移动，从而带动移动万向轮208向上移动，利用支撑框架101接触地面进行支撑，当移动万向轮208向上移动时，传感器触杆206与报警器205接触打开报警器205，使报警器205进入工作状态，时刻监测隧道是否有坍塌发生，当隧道坍塌时掉落的碎石与左防护板209、右防护板210上设置的警报传感器211接触时，即通过报警器205进行报警提示，报警器205既受相应的传感器触杆206接触打开，又同时与警报传感器211电连接，警报传感器211获得接触信号后会出发报警声音进行报警。

当隧道正在正常施工时，启动除尘电机212，除尘电机212带动第一除尘锥齿轮213和第二除尘锥齿轮214转动，从而带动除尘主杆215转动，因施工产生的粉尘从除尘进气口218进入到除尘风扇217中，除尘过滤袋216、除尘风扇217、除尘进气口218为连通设计，通过除尘过滤袋216进行过滤，并将过滤完的空气排出，此外，通过除尘第一皮带轮219的转动，利用除尘皮带225将动力传输给除尘第二皮带轮226，带动除尘第二皮带轮226转动，除尘第二皮带轮226转动时将带动另一组净化组件工作。净化组件包括除尘主杆215、除尘过滤袋216、除尘风扇217、除尘进气口218，净化组件设置有两组，两组净化组件结构相同，一组净化组件由除尘电机直接驱动，另一组净化组件不设置除尘电机，两组之间通过皮带轮传动连接。

报警器205进行报警之后，升降电机220接收到信号，将启动升降电机220正转，升降电机220带动升降齿轮221转动，升降齿轮221带动升降齿条222上移，从而带着升降板223、防护滑道架224、第一滑杆230、主传动杆231、第二滑杆234同时向上移动，将安装在第二弧形齿条232上的右防护板210移动到与隧道顶部贴合，将安装在第一弧形齿条229上的左防护板209与隧道顶部贴合对隧道顶部进行支撑，当不需要对隧道顶部进行支撑时，启动升降电机220反转，在升降齿轮221与升降齿条222的配合下，带动升降板223下降，从而将左防护板209和右防护板210收起。

当对隧道顶部进行支撑的同时，启动防护电机227，防护电机227带动第一防护齿轮228、第二防护齿轮233转动，利用第一防护齿轮228带动第一弧形齿条229移动，第二防护齿轮233带动第二弧形齿条232移动，由于第一弧形齿条229与第二弧形齿条232分别位于相应齿轮的上方和下方，因此第一弧形齿条229与第二弧形齿条232移动方向相反，从而将左防护板209、右防护板210分别向隧道圆周方向滑动展开，调整防护角度，增大防护面积，当第一弧形齿条229在滑动时带动第一滑杆230在防护滑道架224上滑动，第一滑杆230在滑动时，带动竖直板235在侧板236上滑动，同时带动水平板237在滑道板238上滑动，朝着支撑框架101外侧滑动，增加在隧道墙壁两侧的防护空间，当第二弧形齿条232在滑动时，带动第二滑杆234在防护滑道架224上滑动，第二滑杆234在滑动时也带动另一组竖直板235在侧板236上滑动，侧板236带动水平板237在滑道板238上滑动，实现整体增加支撑框架101内整体的安全空间。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (9)

1.一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，包括支撑装置、防护装置，防护装置安装在支撑装置上，支撑装置包括支撑框架，其特征在于，防护装置包括支撑调整架、升降板、滑动组件；

支撑调整架通过第一动力部件滑动安装在支撑框架上，所述的支撑框架上安装有报警器，所述的支撑调整架上安装有传感器触杆，所述的传感器触杆安装在报警器的下方；

升降板通过第二动力部件滑动安装在支撑框架上，所述的升降板上转动安装有主传动杆，所述的主传动杆上安装有齿轮组件，所述的齿轮组件带动第一弧形齿条和第二弧形齿条移动；所述的第一弧形齿条固定安装在第一滑杆上，所述的第一滑杆滑动安装在防护滑道架上，所述的第二弧形齿条固定安装在第二滑杆，所述的第二滑杆滑动安装在防护滑道架上；所述的第一弧形齿条上固定安装有左防护板，所述的第二弧形齿条上固定安装有右防护板，所述的左防护板和右防护板上设置有警报传感器；

滑动组件滑动安装在支撑框架上，所述的滑动组件设置有四组，所述的第一滑杆的两端与其中两组滑动组件连接，所述的第二滑杆的两端与另外两组滑动组件连接。

2.根据权利要求1所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，还包括净化组件，所述的净化组件设置有两组，两组净化组件结构相同，两组净化组件通过皮带轮组件连接；所述的净化组件与第三动力部件连接，所述的净化组件用于过滤空气中的粉尘。

3.根据权利要求1所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的第一动力部件包括支撑电机、支撑齿条，所述的支撑电机固定安装在支撑框架上，支撑电机的轴上固定安装有支撑齿轮，所述的支撑齿条固定安装在支撑调整架上，支撑齿轮与支撑齿条形成齿轮配合。

4.根据权利要求1所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的第二动力部件包括升降电机、升降齿条，所述的升降电机固定安装在升降板上，升降电机的轴上固定安装有升降齿轮，所述的升降齿条固定安装在升降板上，升降齿轮与升降齿条形成齿轮配合。

5.根据权利要求1所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的齿轮组件包括第一防护齿轮、第二防护齿轮，所述的第一防护齿轮固定安装在主传动杆上，所述的第二防护齿轮固定安装在主传动杆上。

6.根据权利要求1所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的滑动组件包括竖直板，所述的竖直板分别固定安装在第一滑杆和第二滑杆的两端，所述的竖直板与侧板滑动连接，所述的侧板与水平板固定连接，所述的水平板滑动安装在滑道板上，所述的滑道板固定安装在支撑框架上。

7.根据权利要求2所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的净化组件包括除尘主杆、除尘过滤袋、除尘风扇、除尘进气口，所述的除尘进气口固定安装在支撑框架上，所述的除尘主杆通过第三动力部件转动安装在支撑框架上，所述的除尘主杆穿过除尘过滤袋与除尘风扇固定连接，通过除尘过滤袋进行过滤粉尘；所述的两组净化组件中的除尘主杆之间通过皮带轮组件连接。

8.根据权利要求7所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的第三动力部件包括除尘电机、第二除尘锥齿轮，所述的除尘电机固定安装在支撑调整架上，除尘电机的轴上固定安装有第一除尘锥齿轮，所述的第二除尘锥齿轮固定安装在除尘主杆上，所述的除尘主杆与皮带轮组件固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种防坍塌的隧道施工防灾减灾结构，其特征在于，所述的皮带轮组件包括除尘第一皮带轮、除尘第二皮带轮，所述的除尘第一皮带轮固定安装在两组净化组件中其中一组除尘主杆上，所述的除尘皮带固定安装在两组净化组件中另一组除尘主杆上，所述的除尘第一皮带轮和除尘第二皮带轮上设置有除尘皮带，所述的除尘皮带与除尘第一皮带轮、除尘第二皮带轮形成皮带传动。

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