CN114294006B - 一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架及其支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及排桩框架技术领域，具体为一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架，包括立桩和长顶架，长顶架的两端均连接有立桩，且立桩和长顶架相互垂直分布，长顶架固定在立桩的顶部位置，本发明还公开了一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架支撑系统，本发明构造设计实现了隧道施工过程中排桩框架支撑系统稳定的加固隧道，提高隧道施工的安全性，如果隧道局部意外坍塌，塌方物体下落冲击长顶架，就会触发单元件的形变，单元件形变过程中产生一定的震动，同时发出声音，声音提醒隧道中的工作人员及时避险，震动传递到纵柱上，触发给压装置的变化，进而防护杆转动，如果纵柱倾倒，防护杆起到辅助斜撑的效果，起到加固的目的。

Description

一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架及其支撑系统

技术领域

本发明涉及排桩框架技术领域，具体为一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架及其支撑系统。

背景技术

现有技术中的隧道施工过程中，为了加固地下隧道，需要用到排桩框架，通过排桩框架和其它支撑机构配合组成支撑系统，确保隧道施工过程中的安全性，隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物，根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类，隧道施工过程中的安全性尤为重要，为此我们提供了一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架及其支撑系统，来加固施工隧道的内部，如果出现意外造成的隧道局部坍塌，排桩框架支撑系统可以抑制坍塌的效果，避免坍塌的进一步扩大，从而确保隧道中的工作人员可以及时的撤出，保障人们的财产安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架及其支撑系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架，包括立桩和长顶架，所述长顶架的两端均连接有立桩，且立桩和长顶架相互垂直分布，长顶架固定在立桩的顶部位置，所述立桩包括纵柱、防护杆和给压装置，所述纵柱的一侧设置有防护杆,防护杆的顶端延伸到纵柱上开设的板槽中，且防护杆端部设置有铰接弧板，防护杆下方接触有给压装置,给压装置设置在纵柱的板槽中，所述长顶架包括单元件和定位块，一个长顶架上的一排单元件连接成支撑横梁，且支撑横梁和纵柱之间固定连接有定位块。

优选的，所述单元件包括弓形板、Y型架、单元柱和恒压组件，弓形板下方固定连接有两个对称分布的Y型架,且两个Y型架对接，Y型架的一端连接有两个对称分布的单元柱，且两个单元柱之间设置有恒压组件，所述防护杆形状为P型板一端一体连接棱柱，防护杆的P型板部分凸出到纵柱的板槽中，且纵柱的板槽中固定有铰接弧板,铰接弧板贯穿防护杆的P型板上开设的弧形板孔。

优选的，所述单元柱包括横撑柱、内凸块和铰接座，所述Y型架的一侧设置有两个对称分布的横撑柱,横撑柱和Y型架之间连接有铰接座,铰接座形状为圆柱一侧一体连接棱柱，铰接座上的棱柱固定在Y型架上，铰接座上的圆柱契合设置在横撑柱端部开设的圆柱槽中，横撑柱的一侧固定连接有内凸块,内凸块和恒压组件接触。

优选的，所述恒压组件包括锚型体、拉杆、第一弹簧、拦截盘和定位板，所述定位板设置在Y型架上的三角槽中，定位板两端固定在Y型架上，定位板的中部开孔，且通孔中活动套接有拉杆,拉杆的一端固定连接有锚型体,锚型体的端部和内凸块接触，拉杆的另一端固定连接有拦截盘,拦截盘和定位板之间垫有第一弹簧,第一弹簧套在拉杆上。

优选的，所述给压装置包括上撑块、第二弹簧、内导柱、拦截件和弹性金属片，所述上撑块和第二弹簧设置在纵柱上的板槽中，上撑块的一侧和防护杆接触，上撑块的另一侧接触有第二弹簧,第二弹簧垫在纵柱和上撑块之间，第二弹簧中部贯穿有内导柱,内导柱的一端固定在上撑块上，内导柱的另一端延伸到纵柱上开设的圆柱槽中，内导柱的一侧设置有拦截件和弹性金属片，所述拦截件和弹性金属片设置在纵柱上开设的方形槽中，拦截件的一端接触有波浪板状的弹性金属片,拦截件的另一端凸出到内导柱的一侧壁上开设的凹槽中。

优选的，所述拦截件包括拦截块、L型柱、气阀和动力座，所述拦截块为方形块状，且块体的一侧开设凹槽，所述拦截块中开设有气管腔，拦截块的凹槽中设置有L型柱,L型柱的一端固定在纵柱上，L型柱的另一端延伸到气管腔中，气管腔的一个端口封堵有L型柱,气管腔的另一个端口和拦截块上的凹槽连通，气管腔中设置有三个均匀分布的气阀,气管腔一侧的拦截块中设置有动力座，伸缩气阀包括气孔盘和橡胶垫，伸缩气孔盘固定在气管腔的内壁上，气孔盘形状为圆板且板体上环设有若干均匀分布的通孔，气孔盘的一侧固定连接有T型盘状的橡胶垫。

优选的，所述动力座包括重力球、气杆、第三弹簧和套筒，所述重力球上固定连接有两个对称分布的气杆,重力球设置在拦截块上开设的球腔中，气杆一端延伸到拦截块上开设的L型管腔中，且L型管腔的一端和气管腔连通，气杆上开设环形筒槽，且环形筒槽中设置有第三弹簧和套筒,第三弹簧和套筒套在气杆上，套筒固定在拦截块上，第三弹簧垫在套筒和气杆之间。

一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架支撑系统，所述纵柱的顶部固定连接有整合横板,整合横板贯穿纵柱,所述纵柱的两侧均接触有横板套环,横板套环固定套在整合横板上，横板套环和纵柱之间固定连接有若干均匀分布的横板螺栓，纵柱的一侧连接有插钉,插钉为L型柱状。

优选的，所述插钉贯穿纵柱上开设的L型柱孔，插钉的长柱上开设有若干均匀分布的凹槽，插钉的短柱上贯穿有若干均匀分布的插钉螺栓,插钉螺栓的一端嵌入到纵柱中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明构造设计实现了隧道施工过程中排桩框架支撑系统稳定的加固隧道，提高隧道施工的安全性，如果隧道局部意外坍塌，塌方物体下落冲击长顶架，就会触发单元件的形变，单元件形变过程中产生一定的震动，同时发出声音，声音提醒隧道中的工作人员及时避险，震动传递到纵柱上，触发给压装置的变化，进而防护杆转动，如果纵柱倾倒，防护杆起到辅助斜撑的效果，起到加固的目的，抑制坍塌的进一步扩大；

2.本发明通过纵柱固定直立在隧道内壁处，插钉垂直陷入到隧道内壁中，插钉起到辅助加固支撑纵柱的效果，通过整合横板将若干纵柱连接起来，进而若干纵柱稳定的排列在隧道的内壁处，通过长顶架支撑两侧的立桩，正常模式下长顶架起到稳定的支撑效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为立桩结构示意图；

图3为单元件结构示意图；

图4为图2中B处结构示意图；

图5为图1中A处结构示意图；

图6为给压装置结构示意图；

图7为纵柱结构示意图；

图8为防护杆结构示意图；

图9为图8中C处结构示意图；

图10为图9中D处结构示意图；

图11为图10中E处结构示意图。

图中：立桩1、长顶架2、纵柱3、防护杆4、给压装置5、弓形板6、Y型架7、单元柱8、恒压组件9、单元件10、定位块11、整合横板12、横板套环13、横板螺栓14、插钉15、插钉螺栓16、横撑柱17、内凸块18、铰接座19、锚型体20、拉杆21、第一弹簧22、拦截盘23、定位板24、上撑块25、第二弹簧26、内导柱27、拦截件28、弹性金属片29、气管腔30、L型管腔31、拦截块32、L型柱33、气阀34、动力座35、重力球36、气杆37、第三弹簧38、套筒39、铰接弧板41、气孔盘42、橡胶垫43。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图11，本发明提供一种技术方案：一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架，包括立桩1和长顶架2，长顶架2的两端均连接有立桩1，且立桩1和长顶架2相互垂直分布，长顶架2固定在立桩1的顶部位置，立桩1包括纵柱3、防护杆4和给压装置5，纵柱3的一侧设置有防护杆4,防护杆4的顶端延伸到纵柱3上开设的板槽中，且防护杆4端部设置有铰接弧板41，防护杆4下方接触有给压装置5,给压装置5设置在纵柱3的板槽中，长顶架2包括单元件10和定位块11，一个长顶架2上的一排单元件10连接成支撑横梁，且支撑横梁和纵柱3之间固定连接有定位块11。

单元件10包括弓形板6、Y型架7、单元柱8和恒压组件9，弓形板6下方固定连接有两个对称分布的Y型架7,且两个Y型架7对接，Y型架7的一端连接有两个对称分布的单元柱8，且两个单元柱8之间设置有恒压组件9，防护杆4形状为P型板一端一体连接棱柱，防护杆4的P型板部分凸出到纵柱3的板槽中，且纵柱3的板槽中固定有铰接弧板41,铰接弧板41贯穿防护杆4的P型板上开设的弧形板孔。

单元柱8包括横撑柱17、内凸块18和铰接座19，Y型架7的一侧设置有两个对称分布的横撑柱17,横撑柱17和Y型架7之间连接有铰接座19,铰接座19形状为圆柱一侧一体连接棱柱，铰接座19上的棱柱固定在Y型架7上，铰接座19上的圆柱契合设置在横撑柱17端部开设的圆柱槽中，横撑柱17的一侧固定连接有内凸块18,内凸块18和恒压组件9接触，参考图2和图3理解，弓形板6一侧的两个横撑柱17对接接触，正常情况下，两个对接的横撑柱17组成支撑横柱，这样为整个长顶架2提供横向的支撑力。

恒压组件9包括锚型体20、拉杆21、第一弹簧22、拦截盘23和定位板24，定位板24设置在Y型架7上的三角槽中，定位板24两端固定在Y型架7上，定位板24的中部开孔，且通孔中活动套接有拉杆21,拉杆21的一端固定连接有锚型体20,锚型体20的端部和内凸块18接触，拉杆21的另一端固定连接有拦截盘23,拦截盘23和定位板24之间垫有第一弹簧22,第一弹簧22套在拉杆21上。

给压装置5包括上撑块25、第二弹簧26、内导柱27、拦截件28和弹性金属片29，上撑块25和第二弹簧26设置在纵柱3上的板槽中，上撑块25的一侧和防护杆4接触，上撑块25的另一侧接触有第二弹簧26,第二弹簧26垫在纵柱3和上撑块25之间，第二弹簧26中部贯穿有内导柱27,内导柱27的一端固定在上撑块25上，内导柱27的另一端延伸到纵柱3上开设的圆柱槽中，内导柱27的一侧设置有拦截件28和弹性金属片29，拦截件28和弹性金属片29设置在纵柱3上开设的方形槽中，拦截件28的一端接触有波浪板状的弹性金属片29,拦截件28的另一端凸出到内导柱27的一侧壁上开设的凹槽中。

拦截件28包括拦截块32、L型柱33、气阀34和动力座35，拦截块32为方形块状，且块体的一侧开设凹槽，拦截块32中开设有气管腔30，拦截块32的凹槽中设置有L型柱33,L型柱33的一端固定在纵柱3上，L型柱33的另一端延伸到气管腔30中，气管腔30的一个端口封堵有L型柱33,气管腔30的另一个端口和拦截块32上的凹槽连通，气管腔30中设置有三个均匀分布的气阀34,气管腔30一侧的拦截块32中设置有动力座35，伸缩气阀34包括气孔盘42和橡胶垫43，伸缩气孔盘42固定在气管腔30的内壁上，气孔盘42形状为圆板且板体上环设有若干均匀分布的通孔，气孔盘42的一侧固定连接有T型盘状的橡胶垫43。

动力座35包括重力球36、气杆37、第三弹簧38和套筒39，重力球36上固定连接有两个对称分布的气杆37,重力球36设置在拦截块32上开设的球腔中，气杆37一端延伸到拦截块32上开设的L型管腔31中，且L型管腔31的一端和气管腔30连通，气杆37上开设环形筒槽，且环形筒槽中设置有第三弹簧38和套筒39,第三弹簧38和套筒39套在气杆37上，套筒39固定在拦截块32上，第三弹簧38垫在套筒39和气杆37之间，参考图9和图10理解，两个L型管腔31的开口端均延伸到气管腔30中，且每两个气阀34之间设置一个L型管腔31的端口，这样实现动力座35的形变，引起气管腔30中的气流定向流动效果，具体为重力球36的摇摆带动两侧的气杆37,气杆37在L型管腔31中的伸缩运动引起L型管腔31和气管腔30之间的气流交替流动，L型管腔31中的气流注入到气管腔30中，气流通过气阀34的方式为气流顶起橡胶垫43的盘体外边缘，橡胶垫43的盘体外边缘翘起，这样气流顺利通过气孔盘42上的通孔，在气阀34的顶向导流控制下，气管腔30中的气流汇聚到L型柱33的位置，而气杆37从L型管腔31中抽出部分，需要气管腔30中的气体补充到气管腔30中，这样拦截块32的凹槽中的气体被吸进气管腔30中，如此循环，第二弹簧26的往复运动，实现气管腔30中的气流流动，气压推进L型柱33，L型柱33固定不动，这样反向推动实现拦截块32的移动，拦截块32就会移动从内导柱27中抽出。

一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架支撑系统，纵柱3的顶部固定连接有整合横板12,整合横板12贯穿纵柱3,纵柱3的两侧均接触有横板套环13,横板套环13固定套在整合横板12上，横板套环13和纵柱3之间固定连接有若干均匀分布的横板螺栓14，纵柱3的一侧连接有插钉15,插钉15为L型柱状。

插钉15贯穿纵柱3上开设的L型柱孔，插钉15的长柱上开设有若干均匀分布的凹槽，插钉15的短柱上贯穿有若干均匀分布的插钉螺栓16,插钉螺栓16的一端嵌入到纵柱3中。

工作原理：若干立桩1分布两排设置在隧道的两侧内壁位置，插钉15一端陷入隧道侧面的土中，这样插钉15起到加固纵柱3的效果，辅助纵柱3稳定的立在隧道的内侧壁位置，此外长顶架2支撑两侧的纵柱3，整合横板12横向连接排列开来的纵柱3，这样整个框架支撑系统稳定的固定在隧道中，起到加固隧道的效果，长顶架2起到顶部支撑的效果，如果遇到隧道局部垮塌，长顶架2起到引导触发防护杆4转动的效果，坍塌的物体下落压迫长顶架2，具体为压迫弓形板6,弓形板6下降移动且自身弯折，这样两侧对接的单元柱8分开，在恒压组件9的控制加压下，上下相邻的两个横撑柱17转动靠近，具体为第一弹簧22支撑拦截盘23,拦截盘23移动带动拉杆21，拉杆21带动锚型体20,锚型体20移动勾起两侧的内凸块18,内凸块18移动带动横撑柱17转动，最终撞击两侧的横撑柱17撞击在一起，制造出震动，发出声响，声响用来提醒隧道中的工作人员，震动用来实现对给压装置5的控制，具体为震动引起纵柱3的顶部发生轻微摆动，震动传递到拦截件28中，引起重力球36的摆动，重力球36摆动过程中引起拦截块32中的气流定向流动，最终拦截块32向着弹性金属片29的方向移动，拦截块32从内导柱27中抽出，这样第二弹簧26弹性推动上撑块25,上撑块25上升顶到防护杆4的一侧斜壁上，防护杆4发生转动，防护杆4和纵柱3配合形成V型支撑架，纵柱3倾斜后就会受到防护杆4的辅助支撑，这样纵柱3仍然可以起到支撑的效果，降低隧道的塌方程度。

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 (3)

1.一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架，包括立桩(1)和长顶架(2)，其特征在于：所述长顶架(2)的两端均连接有立桩(1)，且立桩(1)和长顶架(2)相互垂直分布，长顶架(2)固定在立桩(1)的顶部位置，所述立桩(1)包括纵柱(3)、防护杆(4)和给压装置(5)，所述纵柱(3)的一侧设置有防护杆(4),防护杆(4)的顶端延伸到纵柱(3)上开设的板槽中，且防护杆(4)端部设置有铰接弧板(41)，防护杆(4)下方接触有给压装置(5),给压装置(5)设置在纵柱(3)的板槽中，所述长顶架(2)包括单元件(10)和定位块(11)，一个长顶架(2)上的一排单元件(10)连接成支撑横梁，且支撑横梁和纵柱(3)之间固定连接有定位块(11)，所述单元件(10)包括弓形板(6)、Y型架(7)、单元柱(8)和恒压组件(9)，弓形板(6)下方固定连接有两个对称分布的Y型架(7),且两个Y型架(7)对接，Y型架(7)的一端连接有两个对称分布的单元柱(8)，且两个单元柱(8)之间设置有恒压组件(9)，所述防护杆(4)形状为P型板一端一体连接棱柱，防护杆(4)的P型板部分凸出到纵柱(3)的板槽中，且纵柱(3)的板槽中固定有铰接弧板(41),铰接弧板(41)贯穿防护杆(4)的P型板上开设的弧形板孔，所述单元柱(8)包括横撑柱(17)、内凸块(18)和铰接座(19)，所述Y型架(7)的一侧设置有两个对称分布的横撑柱(17),横撑柱(17)和Y型架(7)之间连接有铰接座(19),铰接座(19)形状为圆柱一侧一体连接棱柱，铰接座(19)上的棱柱固定在Y型架(7)上，铰接座(19)上的圆柱契合设置在横撑柱(17)端部开设的圆柱槽中，横撑柱(17)的一侧固定连接有内凸块(18),内凸块(18)和恒压组件(9)接触，所述恒压组件(9)包括锚型体(20)、拉杆(21)、第一弹簧(22)、拦截盘(23)和定位板(24)，所述定位板(24)设置在Y型架(7)上的三角槽中，定位板(24)两端固定在Y型架(7)上，定位板(24)的中部开孔，且通孔中活动套接有拉杆(21),拉杆(21)的一端固定连接有锚型体(20),锚型体(20)的端部和内凸块(18)接触，拉杆(21)的另一端固定连接有拦截盘(23),拦截盘(23)和定位板(24)之间垫有第一弹簧(22),第一弹簧(22)套在拉杆(21)上，所述给压装置(5)包括上撑块(25)、第二弹簧(26)、内导柱(27)、拦截件(28)和弹性金属片(29)，所述上撑块(25)和第二弹簧(26)设置在纵柱(3)上的板槽中，上撑块(25)的一侧和防护杆(4)接触，上撑块(25)的另一侧接触有第二弹簧(26),第二弹簧(26)垫在纵柱(3)和上撑块(25)之间，第二弹簧(26)中部贯穿有内导柱(27),内导柱(27)的一端固定在上撑块(25)上，内导柱(27)的另一端延伸到纵柱(3)上开设的圆柱槽中，内导柱(27)的一侧设置有拦截件(28)和弹性金属片(29)，所述拦截件(28)和弹性金属片(29)设置在纵柱(3)上开设的方形槽中，拦截件(28)的一端接触有波浪板状的弹性金属片(29),拦截件(28)的另一端凸出到内导柱(27)的一侧壁上开设的凹槽中，所述拦截件(28)包括拦截块(32)、L型柱(33)、气阀(34)和动力座(35)，所述拦截块(32)为方形块状，且块体的一侧开设凹槽，所述拦截块(32)中开设有气管腔(30)，拦截块(32)的凹槽中设置有L型柱(33),L型柱(33)的一端固定在纵柱(3)上，L型柱(33)的另一端延伸到气管腔(30)中，气管腔(30)的一个端口封堵有L型柱(33),气管腔(30)的另一个端口和拦截块(32)上的凹槽连通，气管腔(30)中设置有三个均匀分布的气阀(34),气管腔(30)一侧的拦截块(32)中设置有动力座(35)，伸缩气阀(34)包括气孔盘(42)和橡胶垫(43)，伸缩气孔盘(42)固定在气管腔(30)的内壁上，气孔盘(42)形状为圆板且板体上环设有若干均匀分布的通孔，气孔盘(42)的一侧固定连接有T型盘状的橡胶垫(43)，所述动力座(35)包括重力球(36)、气杆(37)、第三弹簧(38)和套筒(39)，所述重力球(36)上固定连接有两个对称分布的气杆(37),重力球(36)设置在拦截块(32)上开设的球腔中，气杆(37)一端延伸到拦截块(32)上开设的L型管腔(31)中，且L型管腔(31)的一端和气管腔(30)连通，气杆(37)上开设环形筒槽，且环形筒槽中设置有第三弹簧(38)和套筒(39),第三弹簧(38)和套筒(39)套在气杆(37)上，套筒(39)固定在拦截块(32)上，第三弹簧(38)垫在套筒(39)和气杆(37)之间。

2.一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架的支撑系统，采用权利要求1所述的一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架，其特征在于：所述纵柱(3)的顶部固定连接有整合横板(12),整合横板(12)贯穿纵柱(3),所述纵柱(3)的两侧均接触有横板套环(13),横板套环(13)固定套在整合横板(12)上，横板套环(13)和纵柱(3)之间固定连接有若干均匀分布的横板螺栓(14)，纵柱(3)的一侧连接有插钉(15),插钉(15)为L型柱状。

3.根据权利要求2所述的一种隧道施工用的地下结构保护的排桩框架的支撑系统，其特征在于：所述插钉(15)贯穿纵柱(3)上开设的L型柱孔，插钉(15)的长柱上开设有若干均匀分布的凹槽，插钉(15)的短柱上贯穿有若干均匀分布的插钉螺栓(16),插钉螺栓(16)的一端嵌入到纵柱(3)中。