CN114108665A - 一种隧道边仰坡支护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道边仰坡支护系统，其技术方案的要点是包括覆盖于边仰坡上的混凝土防护层以及设置在混凝土防护层上的被动防护网，混凝土防护层设置有若干个从边仰坡顶部向下坡度逐渐减小的缓冲坡，缓冲坡的下端设置有与水平面平行的防护平台，被动防护网设置于防护平台上；被动防护网包括防护网体以及若干个支撑柱；支撑柱的下端设置有连接座，支撑柱绕水平轴线与连接座铰接，连接座与混凝土防护层固定连接；被动防护网的两侧分别设置有侧拉绳，侧拉绳的上端与支撑柱相连，侧拉绳的下端与混凝土防护层相连；本发明通过多级缓冲坡对下落物体自然缓冲，然后通过双侧拉绳的被动防护网进行防护，从而能够稳定良好的对边仰坡落物进行防护。

Description

一种隧道边仰坡支护系统

技术领域

本发明涉及边仰坡支护系统技术领域，尤其涉及一种隧道边仰坡支护系统。

背景技术

隧道仰坡是指从隧道顶沿掘进方向按照一定坡度开始直至地面线的坡面，边坡是指明洞段路面两侧做成的具有一定坡度的坡面。一般来讲，隧道洞口上方顺着隧道线路方向的坡称为仰坡，而在洞口两侧的坡称为边坡。隧道边坡和仰坡统称边仰坡。由于隧道边仰坡相较于水平面具有一定坡度，容易发生坍塌、落石、山体滑坡等现象，因此在进行隧道施工时，需要对隧道边仰坡进行支护。

目前在隧道边仰坡进行支护时，通常在隧道边仰坡的表面覆盖铺设混凝土防护层，利用混凝土防护层对隧道边仰坡的地表进行加固；并且在混凝土防护层上设置别动防护网，对由隧道边仰坡顶部滚落的落石进行拦护。被动防护网倾斜设置在边仰坡的混凝土防护层上，被动防护网的下端铰接，通过单侧拉绳和限位机构对被动防护网进行定位。由于被动防护网处于倾斜的边仰坡上，其始终处于不稳定的状态，在重力以及风力等作用力的作用下，单侧拉绳持续的受到冲击拉力的作用，进而单侧拉绳容易产生周期性疲劳，进而在隧道边仰坡发生大型落物时，被动防护网的防护性能受到严重挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道边仰坡支护系统，通过地形进行下落物体的自然缓冲，然后通过双侧的侧拉绳与被动防护网形成的柔性防护体系进行防护，进而能够稳定良好的对边仰坡落物进行防护。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种隧道边仰坡支护系统，包括覆盖于边仰坡上的混凝土防护层以及设置在混凝土防护层上的被动防护网，所述混凝土防护层设置有若干个从边仰坡顶部向下坡度逐渐减小的缓冲坡，所述缓冲坡的下端设置有与水平面平行的防护平台，所述被动防护网设置于防护平台上；所述被动防护网包括防护网体以及若干个沿防护网体长度方向设置的支撑柱；所述支撑柱的下端设置有连接座，所述支撑柱绕水平轴线与连接座铰接，所述连接座与混凝土防护层固定连接；所述被动防护网的两侧分别设置有用于对被动防护网斜拉的侧拉绳，所述侧拉绳的上端与支撑柱相连，所述侧拉绳的下端与混凝土防护层相连。

通过上述技术方案，混凝土防护层设置有若干个从边仰坡顶部向下坡度逐渐减小的缓冲坡，在落石等等落物从边仰边滚落时，通过多级的缓冲坡对落物进行自然缓冲，直至落物落至防护平台上滚动；被动防护网其两侧均设置有侧拉绳，在日常使用时，两侧的侧拉绳均衡的对被动防护网进行施加拉力，进而使被动防护网处于稳定的受力状态；当有落物从边仰坡上滚落至防护平台时，防护栏能够对体积较大的落物进行阻拦或消能，进而通过被动防护网进行二次防护；被动防护网的下端与连接座铰接设置，进而当被动防护网受到落物冲击时，被动防护网能够绕其下端的铰接轴进行摆动，进而将吸收的能量进行消耗，并且在被动防护网摆动过程中，被动防护网两侧的侧拉绳能够对被动防护网进行双向牵引定位，使被动防护网始终处于稳定的摆幅范围，从而使边仰坡支护系统具有更加稳定良好的防护能力。

较佳的，所述被动防护网靠近缓冲坡的一侧设置有防护栏，所述防护栏包括埋固于混凝土防护层中的基座以及若干个沿基座长度方向设置的竖向栏杆，所述竖向栏杆与基座转动连接，所述竖向栏杆的周面上固定有若干个横向栏杆。

通过上述技术方案，被动防护网靠近缓冲坡的一侧设置有防护栏，进而利用防护栏对体型较大的落物进行阻拦或者是利用防护栏对落物进行减能；当落物与横向栏杆发生碰撞时，竖向栏杆在落物的冲击力的带动下发生转动，进而减小落物对横向栏杆的破坏，通过竖向栏杆的转动阻尼对落物的动能进行消耗。

较佳的，所述侧拉绳的下端设置有与混凝土防护层固定连接的拉绳支座；所述拉绳支座包括座体以及与座体转动连接的绕线轮，所述侧拉绳从绕线轮缠绕通过并且与座体相连，所述绕线轮开设有定位孔，所述座体上开设有连接孔，所述连接孔与定位孔之间插接有安全销。

通过上述技术方案，拉绳支座设置有与座体转动连接的绕线轮，侧拉绳缠绕通过绕线轮，并且绕线轮通过安全销进行定位；当被动防护网受到的冲击较大时，安全销达到其受力强度时会发生断裂，进而绕线轮转动，对侧拉绳进行放线，从而减小因冲击力过大，造成拉绳断裂的可能。

较佳的，所述侧拉绳上设置有弹性伸长组件；所述侧拉绳包括若干段子绳体，所述弹性伸长组件位于两相邻子绳体之间；所述弹性伸长组件包括壳体、设置于壳体内部的减震弹簧，以及设置于壳体内部并且与壳体滑动连接的压缩活塞；所述压缩活塞的塞杆由壳体的上端伸出并且与上端的子绳体相连；所述减震弹簧的一端与压缩活塞相连，所述减震弹簧的另一端与下端的子绳体相连；所述压缩活塞与壳体形成的密封腔体内部填充有液压油。

通过上述技术方案，侧拉绳包括若干段子绳体，当被动防护网受到冲击时，减震弹簧受到拉伸，并且压缩活塞在子绳体的拉力下在壳体内进行滑动，对密封腔体内的液压油进行压缩；通过减震弹簧的形变，能够使侧拉绳在受力的瞬间产生伸长，进而减小侧拉绳的瞬时应力，并且通过压缩液压油进行吸能缓冲，能够良好的减小侧拉绳所受到的冲击力。

较佳的，所述侧拉绳上设置有张力调节器；所述张力调节器包括调节架以及两个沿调节架长度方向设置的调节螺杆，所述调节螺杆与调节架螺纹连接；两调节螺杆分别与张力调节器两端的子绳体相连。

通过上述技术方案，通过对调节螺杆进行转动，进而能够对调节螺杆在调节架上的位置进行调节，进而改变张力调节器的整体长度，从而能够方便快捷的对侧拉绳的张力进行调节。

较佳的，所述防护网体的上下两端分别设置有连接绳，所述连接绳与支撑柱固定连接；所述连接绳沿其长度方向设置有若干个用于对防护网体进行钩挂的定位挂钩。

通过上述技术方案，通过在支撑柱的上下两端分别设置连接绳，进而通过定位挂钩对防护网体进行钩挂，从而将防护网体安装在各个支撑柱上。安装方便；并且连接绳为柔性材质，防护网体与挂钩之间为活动接触，进而在防护网体在受到落石等重物冲击时，不易发生破裂。

较佳的，所述连接座处设置有若干个插设于边仰坡地基中的地脚螺栓，所述连接座上开设有若干个用于与地脚螺栓配合的安装孔，所述地脚螺栓上安装有用于对连接座压固的安装螺母。

通过上述技术方案，通过在混凝土防护层中预埋地脚螺栓，进而利用地脚螺栓对连接座进行定位，进而使用与地脚螺栓匹配的安装螺母对连接座进行压固，高效方便，并且使连接座与混凝土防护层具有良好的连接强度。

较佳的，所述混凝土防护层包括插入到边仰坡地基中的挂网锚杆、悬挂固定于挂网锚杆上的防护钢网以及埋固挂网锚杆和防护钢网的混凝土基层。

通过上述技术方案，设置挂网锚杆，进而对防护钢网进行安装定位，使防护钢网能够稳定良好的覆盖在边仰坡的坡面上，并且通过挂网锚杆以及防护钢网的设置，使混凝土基层能够更好的附着在边仰坡的坡面上，与边仰坡地基具有良好的一体性。

较佳的，相邻缓冲坡之间的夹角为10度至15度。

通过上述技术方案，相邻缓冲坡之间的夹角设置为10度至15度，使落石等物体下落时，能够渐进的进行缓冲，并且方便在进行施工时，依据地形进行施工，施工难度较低。

较佳的，所述侧拉绳上设置有减压环，所述减压环包括圈数至少为一圈的螺旋管，所述侧拉绳从螺旋管中穿过。

通过上述技术方案，通过在侧拉绳上设置减压环，侧拉绳从螺旋管中穿过，进而通过减压环减小侧拉绳在受拉时，所受到的剪切力，使侧拉绳在使用过程中不易发生断裂。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是隧道边仰坡支护系统的结构示意图。

图2是混凝土防护层的内部构造图。

图3是栏杆的结构示意图。

图4是体现侧拉绳与被动防护网位置关系的结构示意图。

图5是被动防护网的结构示意图。

图6是体现连接座与混凝土防护层连接关系的结构示意图。

图7是减压环的结构示意图。

图8是弹性伸长组件的结构示意图。

图9是张力调节器的结构示意图。

图10是拉绳支座的结构示意图。

其中，1、混凝土防护层；11、挂网锚杆；12、防护钢网；13、混凝土基层；14、缓冲坡；15、防护平台；2、被动防护网；21、支撑柱；22、防护网体；23、连接绳；24、定位挂钩；3、防护栏；31、基座；32、竖向栏杆；33、横向栏杆；4、连接座；41、地脚螺栓；42、安装孔；43、安装螺母；5、侧拉绳；51、子绳体；6、弹性伸长组件；61、壳体；62、减震弹簧；63、压缩活塞；7、张力调节器；71、调节架；72、调节螺杆；8、减压环；9、拉绳支座；91、座体；911、连接孔；92、绕线轮；921、定位孔；93、安全销。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：

一种隧道边仰坡支护系统，参照图1，包括覆盖于边仰坡上的混凝土防护层1以及设置在混凝土防护层1上的被动防护网2。混凝土防护层1设置有若干个从边仰坡顶部向下坡度逐渐减小的缓冲坡14，相邻缓冲坡14之间的夹角为10度至15度。图1中的角α以及角β为相邻缓冲坡14的夹角，其大小在10度至15度之间。缓冲坡14的下端设置有与水平面平行的防护平台15，被动防护网2的设置于防护平台15上。被动防护网2靠近缓冲坡14的一侧设置有防护栏3。通过在混凝土防护层1设置坡度逐渐减小的缓冲坡14，进而在边仰坡上有落物掉落时，通过各级缓冲波14逐渐对落物进行缓冲，直至掉落到防护平台15上滚动。防护栏3为刚性防护，并且采用间隔式防护，从而对体积较大的块石进行阻拦或降能，从而减小对被动防护网2的冲击。被动防护网2为柔性防护，具有良好的承载强度，进而不易在冲击下产生破坏。

参照图2，混凝土防护层1包括插入到边仰坡地基中的挂网锚杆11、悬挂固定于挂网锚杆11上的防护钢网12以及埋固挂网锚杆11和防护钢网12的混凝土基层13。挂网锚杆11主要应用于倾斜的缓冲坡14上，进而方便防护钢网12进行铺设定位。挂网锚杆11形状为L形，进而挂网锚杆11能够更加良好的对防护钢网12进行定位，使防护钢网12不易与挂网锚杆11脱离。图中A所示为边仰坡地基。

在对混凝土防护层1进行施工时，首先对隧道边仰坡进行清障整平，使隧道边仰坡的形态大体与混凝土防护层1铺设形成的形态相一致。在设置位置处进行钻孔，进而挂网锚杆11插入对应钻孔中，并且进行灌浆固定。将防护钢网12悬挂在挂网锚杆11中上，并通过钢丝绑接，将防护钢网12与挂网锚杆11进行固定。然后在隧道边仰坡的地基上进行喷射混凝土泥浆，形成的混凝土防护层1将挂网锚杆11以及防护钢网12埋没。

参照图3，防护栏3包括埋固于混凝土防护层1中的基座31以及若干个沿基座31长度方向设置的竖向栏杆32。竖向栏杆32与基座31转动连接，竖向栏杆32的周面上固定有若干个横向栏杆33。竖向栏杆32与基座31之间通过阻尼轴承进行连接，使竖向栏杆32具有较大的转动阻尼。当边仰坡落物滚落至防护栏3处时，防护栏3的横向栏杆33会对边仰坡落物进行阻隔。由于竖向栏杆32在冲击力的作用下，会绕其轴线进行转动，进而不会对横向栏杆33造成功能性破坏。在竖向栏杆32的转动过程中，通过竖向栏杆32的转动阻尼对体积较大的仰坡落物进行消能。

参照图4至图6，被动防护网2包括防护网体22以及若干个沿防护网体22长度方向设置的支撑柱21。支撑柱21的下端设置有连接座4，支撑柱21绕水平轴线与连接座4铰接，连接座4处设置有若干个插设于边仰坡地基中的地脚螺栓41，连接座4上开设有若干个用于与地脚螺栓41配合的安装孔42，地脚螺栓41上安装有用于对连接座4压固的安装螺母43。通过地脚螺栓41配合安装螺母43进而将连接座4固定在混凝土防护层1上，不仅对连接座4安装方便，而且具有良好的稳定性。被动防护网2的两侧分别设置有用于对被动防护网2斜拉的侧拉绳5，侧拉绳5采用多股钢丝绳。侧拉绳5的上端与支撑柱21相连，侧拉绳5的下端与混凝土防护层1相连。侧拉绳5上设置有弹性伸长组件6、张力调节器7以及减压环8。

参照图4至图6，支撑柱21的下端与连接座4铰接设置，通过侧拉绳5对被动防护网2进行斜拉定位，在防护网体22受到冲击时，由于支撑柱21采用柔性定位，进而支撑柱21的下端能够绕其与连接座4的铰接轴进行摆动，从而对吸收的动能进行释放。从而使被动防护网2与侧拉绳5形成的柔性防体系能够承受较大的冲击载荷。

参照图4至图6，防护网体22的上下两端分别设置有连接绳23，连接绳23分别与各个支撑柱21固定连接。连接绳23沿其长度方向设置有若干个用于对防护网体22进行钩挂的定位挂钩24。通过在支撑柱21的上下两端设置连接绳23，进而利用连接绳23上的定位挂钩24对防护网体22进行钩挂，进而将防护网体22定位安全，操作方便快捷。并且在防护网体22发生破损后，方便对防护网体22进行拆卸更换。

参照图7，减压环8包括圈数至少为一圈的螺旋管，侧拉绳5从螺旋管中穿过。通过在侧拉绳5上设置减压环8，进而利用减压环8吸收和缓减侧拉绳5所受到的冲击力，进而避免侧拉绳5因瞬间剪切应力过大而发生断裂。

参照图8，侧拉绳5包括若干段子绳体51。弹性伸长组件6位于两相邻的子绳体51之间。弹性伸长组件6包括壳体61、设置于壳体61内部的减震弹簧62，以及设置于壳体61内部并且与壳体61滑动连接的压缩活塞63；压缩活塞63的塞杆由壳体61的上端伸出并且与上端的子绳体51相连；减震弹簧62的一端与压缩活塞63相连，减震弹簧62的另一端与下端的子绳体51相连；压缩活塞63与壳体形成的密封腔体内部填充有液压油。当被动防护网2受到冲击时，减震弹簧62受到拉伸，并且压缩活塞63在子绳体51的拉力下在壳体61内进行滑动，对密封腔体内的液压油进行压缩；通过减震弹簧62的形变，能够使侧拉绳5在受力的瞬间产生伸长，进而减小侧拉绳5的瞬时应力，并且通过压缩液压油进行吸能缓冲，能够良好的减小侧拉绳5所受到的冲击力。

参照图9，张力调节器7包括调节架71以及两个沿调节架71长度方向设置的调节螺杆72，调节螺杆72与调节架71螺纹连接；两调节螺杆72分别与张力调节器7两端的子绳体51相连。通过对调节螺杆72进行转动，进而对调节螺杆72在调节架71上的位置进行调节，进而调节张力调节器7的整体长度，从而能够方便的对侧拉绳5的张力进行调节。

参照图10，侧拉绳5的下端设置有与混凝土防护层1固定连接的拉绳支座9。拉绳支座9包括座体91以及与座体91转动连接的绕线轮92。座体91通过预埋在混凝土防护层1内的螺栓固定在混凝土防护层1上。侧拉绳5从绕线轮92缠绕通过并且与座体91相连。绕线轮92拉升的缠绕量，仅够增大被动防护网2的偏摆角度，而不至于将被动防护网2放倒。绕线轮92开设有定位孔921，座体91上开设有连接孔911，连接孔911与定位孔921之间插接有安全销93。安全销93的载荷强度小于侧拉绳5的受拉强度。当侧拉绳5所受到的力瞬时拉力过大时，由于侧拉绳5对绕线轮92的作用力，绕线轮92对安全销93施加径向作用力，当绕线轮92对安全销93施加径向作用力大于安全销93的载荷强度时，安全销93发生断裂，绕线轮92发生转动，对侧拉绳5进行放线，从而有效减小对侧拉绳5的冲击。

本实施例的具体实施例原理为：

当隧道边仰坡产生落石后，落石沿混凝土防护层1的缓冲坡14滚落，进而掉落到防护平台15上。当落石滚落至防护栏3位置处时，通过防护栏3的横向栏杆33会对边仰坡落物进行阻隔。由于竖向栏杆32在冲击力的作用下，会绕其轴线进行转动，进而不会对横向栏杆33造成功能性破坏。在竖向栏杆32的转动过程中，通过竖向栏杆32的转动阻尼对体积较大的仰坡落物进行消能。被动防护网2会对通过防护栏3的落石进行进一步防护。当防护网体22受到冲击时，靠近缓冲坡14一侧的侧拉绳5所受到的拉力瞬时变大，此时弹性伸长组件6中的减震弹簧62受到拉力增大，产生伸长变形，压缩活塞63在子绳体51的拉力下在壳体内进行滑动，对密封腔体内的液压油进行压缩。支撑柱21的下端能够绕其与连接座4的铰接轴进行摆动，从而对吸收的动能进行释放。当作用于安全销93上的力大于安全销93所承受的径向载荷时，安全销93发生断裂，绕线轮92发生转动，对缠绕的侧拉绳5进行放线，进而防止侧拉绳5所受到的冲击力过大而发生断裂。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种隧道边仰坡支护系统，包括覆盖于边仰坡上的混凝土防护层(1)以及设置在混凝土防护层(1)上的被动防护网(2)，其特征在于：所述混凝土防护层(1)设置有若干个从边仰坡顶部向下坡度逐渐减小的缓冲坡(14)，所述缓冲坡(14)的下端设置有与水平面平行的防护平台(15)，所述被动防护网(2)的设置于防护平台(15)上；所述被动防护网(2)包括防护网体(22)以及若干个沿防护网体(22)长度方向设置的支撑柱(21)；所述支撑柱(21)的下端设置有连接座(4)，所述支撑柱(21)绕水平轴线与连接座(4)铰接，所述连接座(4)与混凝土防护层(1)固定连接；所述被动防护网(2)的两侧分别设置有用于对被动防护网(2)斜拉的侧拉绳(5)，所述侧拉绳(5)的上端与支撑柱(21)相连，所述侧拉绳(5)的下端与混凝土防护层(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述被动防护网(2)靠近缓冲坡(14)的一侧设置有防护栏(3)，所述防护栏(3)包括埋固于混凝土防护层(1)中的基座(31)以及若干个沿基座(31)长度方向设置的竖向栏杆(32)，所述竖向栏杆(32)与基座(31)转动连接，所述竖向栏杆(32)的周面上固定有若干个横向栏杆(33)。

3.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述侧拉绳(5)的下端设置有与混凝土防护层(1)固定连接的拉绳支座(9)；所述拉绳支座(9)包括座体(91)以及与座体(91)转动连接的绕线轮(92)，所述侧拉绳(5)从绕线轮(92)缠绕通过并且与座体(91)相连，所述绕线轮(92)开设有定位孔(921)，所述座体(91)上开设有连接孔(911)，所述连接孔(911)与定位孔(921)之间插接有安全销(93)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述侧拉绳(5)上设置有弹性伸长组件(6)；所述侧拉绳(5)包括若干段子绳体(51)，所述弹性伸长组件(6)位于两相邻子绳体(51)之间；所述弹性伸长组件(6)包括壳体(61)、设置于壳体(61)内部的减震弹簧(62)，以及设置于壳体(61)内部并且与壳体(61)滑动连接的压缩活塞(63)；所述压缩活塞(63)的塞杆由壳体(61)的上端伸出并且与上端的子绳体(51)相连；所述减震弹簧(62)的一端与压缩活塞(63)相连，所述减震弹簧(62)的另一端与下端的子绳体(51)相连；所述压缩活塞(63)与壳体(61)形成的密封腔体内部填充有液压油。

5.根据权利要求4所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述侧拉绳(5)上设置有张力调节器(7)；所述张力调节器(7)包括调节架(71)以及两个沿调节架(71)长度方向设置的调节螺杆(72)，所述调节螺杆(72)与调节架(71)螺纹连接；两调节螺杆(72)分别与张力调节器(7)两端的子绳体(51)相连。

6.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述防护网体(22)的上下两端分别设置有连接绳(23)，所述连接绳(23)与支撑柱(21)固定连接；所述连接绳(23)沿其长度方向设置有若干个用于对防护网体(22)进行钩挂的定位挂钩(24)。

7.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述连接座(4)处设置有若干个插设于边仰坡地基中的地脚螺栓(41)，所述连接座(4)上开设有若干个用于与地脚螺栓(41)配合的安装孔(42)，所述地脚螺栓(41)上安装有用于对连接座(4)压固的安装螺母(43)。

8.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：相邻缓冲坡(14)之间的夹角为10度至15度。

9.根据权利要求1所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述侧拉绳(5)上设置有减压环(8)，所述减压环(8)包括圈数至少为一圈的螺旋管，所述侧拉绳(5)从螺旋管中穿过。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种隧道边仰坡支护系统，其特征在于：所述混凝土防护层(1)包括插入到边仰坡地基中的挂网锚杆(11)、悬挂固定于挂网锚杆(11)上的防护钢网(12)以及埋固挂网锚杆(11)和防护钢网(12)的混凝土基层(13)。

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