CN114320380A - 一种隧道支护框架用可调节的连接装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隧道支护框架用可调节的连接装置及其施工方法，包括安装主体，所述安装主体上设有数块上卡板和下卡板，安装主体的一端设有弹性支撑件，弹性支撑件上对称设有连接组件，连接组件位于安装主体的两侧，连接组件和弹性支撑件之间设有示警机构，示警机构一端与连接组件连接，示警机构另一端贯穿弹性支撑件的保护板，通过贴板与弹性层相连接。本发明提供一种操作简单、安全可靠的隧道支护框架用可调节的连接装置能够实现保护外部钢架连接形成的凸台，同时实时检测外部山体岩层是否发生移位或混凝土层是否发生膨胀流滑等情况；还可以根据出现的形变及时作出调整、对岩体进行加固，避免岩体发生塌方。

Description

一种隧道支护框架用可调节的连接装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种连接装置，具体的是涉及一种隧道支护框架用可调节的连接装置，属于隧道支护技术领域。

背景技术

隧道施工通常是指在山体或者地下进行通道挖掘，在进行隧道施工时，为了避免隧道顶出现塌方的情况，通常需要使用支护框架进行支撑防护，现有的用来支撑的钢拱架通常采用分段制作，需在施工现场进行拼装，但其两钢拱架相连时，其连接处会形成一个凸台，在搭建中，凸台与混凝土层直接接触，如果外部山体岩层发生位移，其混凝土层会对凸台造成压迫，会导致两个钢拱架连接出现松动，使得整体支护框架连接不稳定，容易发生隧道坍塌，存在危险，现有的连接装置还不能对压迫产生的变形量进行监测。

因此，需研制一种安全可靠的隧道支护框架可调节的连接装置是解决上述技术问题的关键所在。

发明内容

针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本发明对此进行了改进和创新，目的在于提供一种操作简单、安全可靠的隧道支护框架用可调节的连接装置能够实现很好的保护外部钢架连接形成的凸台，同时可以实时检测外部山体岩层是否发生移位或混凝土层是否发生膨胀流滑等情况。

本发明另一个发明目的是工作人员能够通过观察示警机构判断在凸台位置处外部山体岩层是否出现移位或混凝土层膨胀流滑等情况，并根据出现的形变及时作出调整、对岩体进行加固，避免岩体发生塌方。

为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种隧道支护框架用可调节的连接装置是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：

作为本发明一种隧道支护框架用可调节的连接装置的改进，包括安装主体(1)，所述安装主体(1)上设有数块上卡板(11)和下卡板(12)，安装主体(1)的一端设有弹性支撑件(2)，弹性支撑件(2)上对称设有连接组件(3)，连接组件(3)位于安装主体(1)的两侧，连接组件(3)和弹性支撑件(2)之间设有示警机构(4)，示警机构(4)一端与连接组件(3)连接，示警机构(4)另一端贯穿弹性支撑件的保护板(21)，通过贴板(41)与弹性层相连接。

作为本发明上述的改进，所述安装主体(1)包括固定板(13)，固定板(13)上表面两侧和一端均设有上卡板(11)，固定板(13)下表面两侧和一端均设有下卡板(12)，其中，上卡板(11)和下卡板(12)上均开设有开孔。

作为本发明上述的进一步改进，所述弹性支撑件(2)包括保护板(21)和弹性层以及弹簧(22)，保护板(21)整体为U字形或凹形结构，保护板(21)和弹性层构成内部中空的弹性支撑本体，弹簧(22)的一端与保护板(21)内壁连接，弹簧(22)的另一端与弹性层内壁连接。

作为本发明上述的更进一步改进，所述弹性层包括铁丝网(23)和侧板(24)，铁丝网(23)和侧板(24)贴合连接，铁丝网(23)与保护板(21)内壁相对设置，其中，侧板(24)采用柔性材质制成。

作为本发明上述的又进一步改进，所述连接组件(3)的一端与安装主体(1)连接，连接组件(3)的另一端与弹性支撑件(2)连接，连接组件(3)包括连接块(31)和插块(32)，连接块(31)通过锁柱(33)与插块(32)连接。

作为本发明上述的再进一步改进，所述连接块(31)上设有贯穿的连接孔，插块(32)上设有连接槽，锁柱(33)穿过连接孔插入连接槽将连接块(31)与插块(32)进行固定，其中，连接块(31)的连接端还设有凹口，插块(32)的连接端设有与凹口相适配的凸轴；插块(32)的上下两端均连接有示警机构(4)。

作为本发明上述的再更进一步改进，所述示警机构(4)包括固定套(42)和示警柱(43)以及挡环(44)，示警柱(43)一端贯穿保护板(21)通过贴板(41)与铁丝网(23)相连接，示警柱(43)另一端横向贯穿固定套(42)，固定套(42)的另一端与插块(32)相连接；挡环(44)套设在示警柱(43)远离保护板(21)的一端，靠近固定套(42)设置。

作为本发明上述的又再更进一步改进，所述示警柱(43)呈管状，其内部设有通孔(431)。

作为本发明上述的又再更加进一步改进，所述固定套(42)包括套筒(421)和与套筒(421)外壁中部相连接的连杆(422)，示警柱(43)套设在套筒(421)内。

工作原理是：步骤一，预先准备好的现有结构的第二钢拱架插入安装主体(1)与下卡板(12)之间的缝隙，再将相邻的预先准备好的现有结构的第一钢拱架插入安装主体(1)与上卡板(11)之间的缝隙，并通过螺栓(5)将第一钢拱架固定在安装主体(1)上部，第二钢拱架固定在安装主体(1)下部；

步骤二，第一钢拱架和第二钢拱架安装好后对外部钢拱架进行架设，将侧板(24)与外部山体岩层或混凝土层贴合连接，对两个外部钢拱架连接产生的凸台进行保护；

步骤三，架设完成后，如果出现岩体位移或混凝土膨胀流滑，其将压迫侧板(24)与铁丝网(23)向保护板(21)内侧移动，从而推动示警柱(43)向外侧移动；

步骤四，工作人员观察挡环(44)与固定套(42)分离的距离，判断岩体与混凝土的形变量；

步骤五，根据形变量结果对岩体进行加固，通过示警柱(43)的通孔(431)向岩体内插入固定销，对岩体进行加固，避免塌方。

在上述的实施过程中，第一钢拱架和第二钢拱架都是预先准备好待安装使用的。且所提到的第一、第二钢拱架为现有技术中的钢拱架，不是本发明的保护客体，仅仅是应用到本发明中说明整个使用时的示意，对其结构不再赘述。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明安全可靠，可以很好的保护外部钢架连接形成的凸台；还可以实时检测外部山体岩层是否发生移位或混凝土层是否发生膨胀流滑等情况；工作人员能够通过观察示警机构判断在凸台位置处外部山体岩层是否出现移位或混凝土层膨胀流滑等情况，并且根据出现的形变及时作出调整、对岩体进行加固，避免岩体发生塌方。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的剖视图；

图4是本发明的使用状态示意图；

其中，图中标号：1—安装主体，11—上卡板，12—下卡板，13—固定板；

2—弹性支撑件，21—保护板，22—弹簧，23—铁丝网，24—侧板；

3—连接组件，31—连接块，32—插块，33—锁柱；

4—示警机构，41—贴板，42—固定套，421—套筒，422—连杆43—示警柱，431—通孔，44—挡环；

5—螺栓。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如说明书附图所示的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，包括安装主体1，所述安装主体1上设有数块上卡板11和下卡板12，安装主体1的一端设有弹性支撑件2，弹性支撑件2上对称设有连接组件3，连接组件3位于安装主体1的两侧，连接组件3和弹性支撑件2之间设有示警机构4，示警机构4一端与连接组件3连接，示警机构4另一端贯穿弹性支撑件的保护板21，通过贴板41与弹性层相连接。

在本发明中，弹性支撑件2的非连接端面与外部山体岩层或混凝土层贴合连接。

进一步的，安装主体1包括固定板13，固定板13上表面两侧和一端均设有上卡板11，固定板13下表面两侧和一端均设有下卡板12，其中，上卡板11和下卡板12上均开设有开孔。

在本发明中，外部钢拱架包括第一钢拱架、第二钢拱架，第一钢拱架通过螺栓安装在固定板13与上卡板11形成的安装槽内，第二钢拱架通过螺栓安装在固定板13与下卡板12形成的安装槽内；完成安装主体1与外部钢拱架的安装后，在第一钢拱架与第二钢拱架的连接位置处会形成一个凸台，弹性支撑件2安装在安装主体1外侧壁上，位于凸台与外部山体岩层或混凝土层之间，避免凸台直接与外部山体层岩或混凝土层直接接触，对凸台起保护作用，其中，螺栓5上套设有垫圈，垫圈使得螺栓5固定的更加牢固。

进一步的，弹性支撑件2包括保护板21和弹性层以及弹簧22，保护板21整体为U字形或凹形结构，保护板21和弹性层构成内部中空的弹性支撑本体，弹簧22的一端与保护板21内壁连接，弹簧22的另一端与弹性层内壁连接。

在本发明中，弹性层与外部山体层岩或混凝土层贴合连接，当出现岩体位移或混凝土层膨胀流滑时，弹性层受到外力向保护板21的方向凹陷，其内部的弹簧22受到外力压迫，并提供反向作用力对弹性层进行支撑，弹性层在发生一定形变的同时，也能够起到支撑作用。

具体的，弹性层包括铁丝网23和侧板24，铁丝网23和侧板24贴合连接，铁丝网23与保护板21内壁相对设置，其中，侧板24采用柔性材质制成。

在本发明中，侧板24为硅橡胶材质制成。

进一步的，连接组件3的一端与安装主体1连接，连接组件3的另一端与弹性支撑件2连接，连接组件3包括连接块31和插块32，连接块31通过锁柱33与插块32连接。

在本发明中，连接组件3用以连接弹性支撑件2与安装主体1，弹性支撑件2能够对外部山体岩层或混凝土层起到支撑作用，能够在初步发生形变作出及时的调整，进一步保护外部钢拱架的连接处，保证隧道支护框架整体结构的稳定性。

具体的，连接块31上设有贯穿的连接孔，插块32上设有连接槽，锁柱33穿过连接孔插入连接槽将连接块31与插块32进行固定，其中，连接块31的连接端还设有凹口，插块32的连接端设有与凹口相适配的凸轴；插块32的上下两端均连接有示警机构4。

在本发明中，插块32与连接块31卡合连接，并通过锁柱33将插块32和连接块31连接更加紧密，便于锁柱33对二者进行固定；同时能够起到一定的限位作用，避免插块32与连接块31出现滑动。

进一步的，示警机构4包括固定套42和示警柱43以及挡环44，示警柱43一端贯穿保护板21通过贴板41与铁丝网23相连接，示警柱43另一端横向贯穿固定套42，固定套42的另一端与插块32相连接；挡环44套设在示警柱43远离保护板21的一端，靠近固定套42设置。

在本发明中，示警机构4安装在连接组件3和弹性支撑件2之间，以实时检测外部山体岩层是否发生移位或混凝土层是否发生膨胀流滑等的情况；

在初始状态时，挡环44贴合固定套42设置，当弹性层由于外部形变向保护板21内壁方向移动时，弹性层推动示警柱43，使得示警柱43移动，从而使得挡环44与固定套42之间距离发生变化；工作人员可以通过对挡环44与固定套42之间距离的变化，判断外部形变的情况，并及时对层岩进行加固，避免形变量进一步增大造成的岩体塌方。

具体的，示警柱43呈管状，其内部设有通孔431。

在本发明中，由于示警柱43内部设有通孔431，工作人员能够通过通孔431对外部层岩进行加固。

具体的，固定套42包括套筒421和与套筒421外壁中部相连接的连杆422，示警柱43套设在套筒421内。

具体的使用步骤是：

步骤一，预先准备好的现有结构的第二钢拱架插入安装主体1与下卡板12之间的缝隙，再将相邻的预先准备好的现有结构的第一钢拱架插入安装主体1与上卡板11之间的缝隙，并通过螺栓5将第一钢拱架固定在安装主体1上部，第二钢拱架固定在安装主体1下部；

步骤二，第一钢拱架和第二钢拱架安装好后对外部钢拱架进行架设，将侧板24与外部山体岩层或混凝土层贴合连接，对两个外部钢拱架连接产生的凸台进行保护；

步骤三，架设完成后，如果出现岩体位移或混凝土膨胀流滑，其将压迫侧板24与铁丝网23向保护板21内侧移动，从而推动示警柱43向外侧移动；

步骤四，工作人员观察挡环44与固定套42分离的距离，判断岩体与混凝土的形变量；

步骤五，根据形变量结果对岩体进行加固，通过示警柱43的通孔431向岩体内插入固定销，对岩体进行加固，避免塌方。

在上述的实施例中，一种隧道支护框架用可调节的连接装置，连接装置包括主体、防护机构、示警机构，所述主体呈矩形块状，外部钢拱架包括第一钢拱架、第二钢拱架，所述第一钢拱架、主体、第二钢拱架依次连接，所述防护机构一端安装在主体的外侧壁上，另一端与外部山体岩层或混凝层贴合连接，以保护外部钢架连接形成的凸台，所述示警机构安装在防护机构上，以实时监测外部山体岩层或混凝层的情况。

进一步地，所述防护机构包括连接模块、弹性支撑模块，所述连接模块的一端与主体连接，另一端与弹性支撑模块连接，所述弹性支撑模块的另一面与外部山体岩层或混凝土层贴合连接，所述示警机构一端与连接模块外侧壁连接，另一端与弹性支撑模块连接。

进一步地，还包括固定机构，所述主体通过固定机构与外部钢拱架端部连接，所述固定机构包括上卡板、下卡板，所述上卡板、下卡板均包覆部分主体外侧壁，所述上卡板、第一钢拱架、主体、第二钢拱架、下卡板依次通过螺栓连接固定。

进一步地，所述弹性支撑模块包括保护板、弹性层、弹簧，所述连接模块、保护板、弹性层依次层叠设置，所述保护板设有凹槽，所述凹槽口朝向弹性层设置，所述弹簧一端与凹槽底面连接，另一端与弹性层连接。

进一步地，所述连接模块包括连接块、插块，所述主体、连接块、插块依次连接设置，所述连接块通过锁柱与插块固定连接。

进一步地，所述示警机构包括固定套、示警柱、挡环，所述示警柱一端贯穿保护板通过贴板与弹性层连接，另一端横向贯穿固定套的端部，所述固定套的另一端与插块连接，所述挡环套设在示警柱远离保护板的一端，靠近固定套设置。

进一步地，所述弹性层包括铁丝网、侧板，所述铁丝网靠近保护板设置，所述侧板由柔性材质制成。

进一步地，所述插块靠近连接块的一端设有凸轴，所述连接块上设有与凸轴匹配的凹口，所述凸轴与凹口卡接。

进一步地，所述示警柱呈管状，其内部设有通孔。

最后，需要说明的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种隧道支护框架用可调节的连接装置，包括安装主体(1)，其特征在于：所述安装主体(1)上设有数块上卡板(11)和下卡板(12)，安装主体(1)的一端设有弹性支撑件(2)，弹性支撑件(2)上对称设有连接组件(3)，连接组件(3)位于安装主体(1)的两侧，连接组件(3)和弹性支撑件(2)之间设有示警机构(4)，示警机构(4)一端与连接组件(3)连接，示警机构(4)另一端贯穿弹性支撑件的保护板(21)，通过贴板(41)与弹性层相连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述安装主体(1)包括固定板(13)，固定板(13)上表面两侧和一端均设有上卡板(11)，固定板(13)下表面两侧和一端均设有下卡板(12)，其中，上卡板(11)和下卡板(12)上均开设有开孔。

3.根据权利要求1所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述弹性支撑件(2)包括保护板(21)和弹性层以及弹簧(22)，保护板(21)整体为U字形或凹形结构，保护板(21)和弹性层构成内部中空的弹性支撑本体，弹簧(22)的一端与保护板(21)内壁连接，弹簧(22)的另一端与弹性层内壁连接。

4.根据权利要求3所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述弹性层包括铁丝网(23)和侧板(24)，铁丝网(23)和侧板(24)贴合连接，铁丝网(23)与保护板(21)内壁相对设置，其中，侧板(24)采用柔性材质制成。

5.根据权利要求1所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述连接组件(3)的一端与安装主体(1)连接，连接组件(3)的另一端与弹性支撑件(2)连接，连接组件(3)包括连接块(31)和插块(32)，连接块(31)通过锁柱(33)与插块(32)连接。

6.根据权利要求5所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述连接块(31)上设有贯穿的连接孔，插块(32)上设有连接槽，锁柱(33)穿过连接孔插入连接槽将连接块(31)与插块(32)进行固定，其中，连接块(31)的连接端还设有凹口，插块(32)的连接端设有与凹口相适配的凸轴；插块(32)的上下两端均连接有示警机构(4)。

7.根据权利要求1所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述示警机构(4)包括固定套(42)和示警柱(43)以及挡环(44)，示警柱(43)一端贯穿保护板(21)通过贴板(41)与铁丝网(23)相连接，示警柱(43)另一端横向贯穿固定套(42)，固定套(42)的另一端与插块(32)相连接；挡环(44)套设在示警柱(43)远离保护板(21)的一端，靠近固定套(42)设置。

8.根据权利要求7所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：所述示警柱(43)呈管状，其内部设有通孔(431)。

9.根据权利要求7所述的一种隧道支护框架用可调节的连接装置，其特征在于：固定套(42)包括套筒(421)和与套筒(421)外壁中部相连接的连杆(422)，示警柱(43)套设在套筒(421)内。

10.一种隧道支护框架用可调节连接装置的施工方法，其特征在于：包括如下施工步骤，

步骤一，预先准备好的现有结构的第二钢拱架插入安装主体(1)与下卡板(12)之间的缝隙，再将相邻的预先准备好的现有结构的第一钢拱架插入安装主体(1)与上卡板(11)之间的缝隙，并通过螺栓(5)将第一钢拱架固定在安装主体(1)上部，第二钢拱架固定在安装主体(1)下部；

步骤二，第一钢拱架和第二钢拱架安装好后对外部钢拱架进行架设，将侧板(24)与外部山体岩层或混凝土层贴合连接，对两个外部钢拱架连接产生的凸台进行保护；

步骤三，架设完成后，如果出现岩体位移或混凝土膨胀流滑，其将压迫侧板(24)与铁丝网(23)向保护板(21)内侧移动，从而推动示警柱(43)向外侧移动；

步骤四，工作人员观察挡环(44)与固定套(42)分离的距离，判断岩体与混凝土的形变量；

步骤五，根据形变量结果对岩体进行加固，通过示警柱(43)的通孔(431)向岩体内插入固定销，对岩体进行加固，避免塌方。

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