CN115199309A - 一种富水黄土隧道施工支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于隧道施工技术领域，提供了一种富水黄土隧道施工支护结构，包括安装架，还包括：支护机构，所述支护机构包括调整机构和支撑机构；所述调整机构包括安装座、调整座、第一驱动件、第一传动模块、第一蜗杆和第一蜗轮；所述支撑机构固定设置在调整座上。本发明中的一种富水黄土隧道施工支护结构，支撑机构可以实现对隧道的支护，满足隧道支护的要求，调整机构配合支撑机构，可以实现对支护架的支护位置进行调整，使得支护架受力均匀，实现对隧道的有序支护，保证隧道的施工安全，进而保障隧道的施工进度。

Description

一种富水黄土隧道施工支护结构

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种富水黄土隧道施工支护结构。

背景技术

我国是世界上黄土分布面积最广的国家，黄土地区高等级公路的建设不断发展，黄土地区公路隧道也在不断增加。由于富水状态下的黄土隧道的围岩呈流软塑状，浸水后土的结构被破坏，会发生显著的附加变形、遇水软化和承载力丧失，使得在富水黄土隧道的施工过程中极易出现隧道垮落、沉降和内移等现象，直接影响到工程施工的安全与进度，给工程质量达标带来了极大的难度，因此在隧道施工过程中需要设置支护结构，以此保证隧道的施工安全。

现有富水黄土隧道施工支护结构设置有底板、支撑机构、支撑侧板和支撑弧形板，将底板、支撑侧板和支撑弧形板连接为整体，再将底板固定在隧道地面上，支撑机构配合支撑侧板，从而实现对隧道墙壁的支护；现有支护结构只是对支撑侧板进行支撑，导致支护结构的支撑点过少，只能对隧道两侧进行支护，进而导致隧道支护的效率和质量均不佳，无法满足隧道施工支护的要求，且现有支撑机构只能对支撑侧板进行定点支撑，支撑机构的支撑位置无法进行调整，导致支撑侧板的受力不均匀，进一步导致隧道支护的效率和质量不佳。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种富水黄土隧道施工支护结构，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种富水黄土隧道施工支护结构，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种富水黄土隧道施工支护结构，包括安装架，所述安装架固定在隧道地面上，还包括：

支护机构，所述支护机构包括调整机构和支撑机构；

所述调整机构包括安装座、调整座、第一驱动件、第一传动模块、第一蜗杆和第一蜗轮，所述安装座固定在安装架上，所述调整座活动设置在安装座上，所述第一驱动件固定在调整座内，所述第一驱动件的输出端与第一传动模块相连，所述第一传动模块的一端与第一蜗杆相连，所述第一蜗杆活动设置在调整座内，所述第一蜗杆与第一蜗轮啮合连接，所述第一蜗轮固定设置在安装座上；

所述安装座一端的侧壁上固定设置有角度尺，所述调整座一端的侧壁上固定设置有标定件，所述标定件通过与角度尺配合的方式实现对调整座的调整角度进行查看；

所述支撑机构固定设置在调整座上，所述支撑机构的一端固定设置有支护件，所述支护件与支护架的内壁紧密贴合，所述支护架贴合设置在隧道墙壁上，所述支护架设置有多组，两组支护架之间通过固定螺栓相连接；

支撑机构通过带动支护件移动的方式实现支护架与隧道墙壁的紧密贴合，支护架通过与隧道墙壁紧密贴合的方式实现对隧道的支护，第一驱动件带动第一传动模块转动，第一传动模块带动第一蜗杆转动，第一蜗杆通过与第一蜗轮配合的方式带动调整座在安装座上转动，调整座带动支撑机构转动，支撑机构带动支护件转动，支护件通过转动的方式实现对支护架的支护位置进行调整。

作为本发明进一步的技术方案，所述支撑机构包括固定座、驱动组件、升降件、滑座、弹性件和导向件，所述固定座固定在调整座上，所述驱动组件、滑动座、弹性件和导向件均设置在固定座内，所述驱动组件的输出端与升降件活动相连，所述升降件活动设置在滑座上，所述升降件的一端与弹性件相连，所述升降件的另一端延伸至固定座外并且与支护件活动相连，所述导向件与升降件的侧壁活动相连。

作为本发明进一步的技术方案，所述驱动组件包括第二驱动件、第二传动模块、连接轴、第二蜗杆和第二蜗轮，所述第二驱动件设置在固定座内，所述第二驱动件的输出端与第二传动模块相连，所述第二传动模块的一端与连接轴相连，所述连接轴活动设置在固定座内，所述连接轴与第二蜗杆相连，所述第二蜗杆与第二蜗轮的一端啮合连接，所述第二蜗轮的另一端与升降件侧壁上分布的啮合齿啮合连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述升降件两端的侧壁上均开设有导向槽，所述导向件的两端均活动设置在导向槽内。

作为本发明进一步的技术方案，所述支护架上通过螺栓固定有排水机构，所述排水机构的一端延伸至隧道墙壁内，所述排水机构用于排放隧道墙壁土壤内的水。

作为本发明进一步的技术方案，所述排水机构包括连接座、排水座、往复组件、第三传动模块、螺杆、推送座、活塞、排水管和导向组件，所述连接座通过螺栓固定在支护架上，所述排水座的一端与连接座相连，所述排水座的一端延伸至隧道墙壁内，且所述排水座的一端分布有流入口，所述流入口内设置有过滤网，所述往复组件固定设置在连接座内，所述往复组件的输出端通过第三传动模块与螺杆的一端相连，所述螺杆的另一端与推送座的内壁螺纹连接，所述推送座的一端与导向组件相连，所述推送座的另一端延伸至排水座内并且与活塞固定相连，所述排水管的一端与排水座相连通，所述排水管与排污管相连。

作为本发明进一步的技术方案，所述往复组件包括动力件、转动件、连接件、移动件和转动座，所述动力件固定在连接座内，所述动力件的输出端与转动件的一端相连，所述转动件的另一端与连接件相连，所述连接件与移动件的一端相连，所述移动件的另一端侧壁上分布有螺纹齿，所述转动座的内壁上开设有螺纹槽，所述螺纹齿与螺纹槽螺纹配合，所述转动座活动设置在连接座内，且所述转动座的外壁通过第二传动模块与螺杆的一端相连。

作为本发明进一步的技术方案，所述导向组件包括导向座、固定件和缓冲件，所述导向座的一端固定在推送座的一端，所述导向座的另一端活动设置在固定件上，且所述导向座的另一端与缓冲件相连，所述固定件固定在连接座内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第二驱动件带动第二传动模块转动，第二传动模块带动连接轴转动，连接轴带动第二蜗杆转动，第二蜗杆带动第二蜗轮转动，第二蜗轮通过与啮合齿配合的方式，从而带动升降件进行移动，升降件带动支护件移动，使得支护件将支护架与隧道墙壁紧密的贴合，支护架通过与隧道墙壁紧密贴合的方式，从而实现对隧道的支护，且支撑机构分布在安装架上，满足隧道支护的要求，提高隧道的施工安全性，保障隧道的施工进度；

当需要对支护架的支护位置进行调整时，第一驱动件带动第一传动模块转动，第一传动模块带动第一蜗杆转动，第一蜗杆通过与第一蜗轮配合的方式带动调整座在安装座上转动，调整座带动支撑机构转动，支撑机构带动支护件转动，支护件通过转动的方式，从而实现对支护架的支护位置进行调整，使得支护架受力均匀，进而实现对隧道的有序支护，保证隧道的施工安全，进而保障隧道的施工进度。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例提供的富水黄土隧道施工支护结构的结构示意图。

图2为图1中支护机构的结构示意图。

图3为图2中调整机构的结构剖视图。

图4为图3中调整机构结构剖视的侧视图。

图5为图2中调整座的结构立体图。

图6为图1中A处结构剖视的放大示意图。

图7为图6中B处结构的放大示意图。

图8为图6中C处结构的放大示意图。

附图标记：1－安装架，2－支护架，3－支护机构，4－调整机构，41－安装座，411－角度尺，42－调整座，421－标定件，43－第一驱动件，44－第一传动模块，45－第一蜗杆，46－第一蜗轮，5－支撑机构，51－固定座，52－驱动组件，521－第二驱动件，522－第二传动模块，523－连接轴，524－第二蜗杆，525－第二蜗轮，53－升降件，531－啮合齿，532－导向槽，54－支护件，55－滑座，56－弹性件，57－导向件，6－排水机构，61－连接座，62－排水座，621－流入口，63－往复组件，631－动力件，632－转动件，633－连接件，634－移动件，635－转动座，636－螺纹齿，637－螺纹槽，64－第三传动模块，65－螺杆，66－推送座，67－活塞，68－排水管，69－导向组件，691－导向座，692－固定件，693－缓冲件，7－过滤网。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1至5所示，作为本发明一个实施例提供的一种富水黄土隧道施工支护结构，包括安装架1，所述安装架1固定在隧道地面上，还包括：

支护机构3，所述支护机构3包括调整机构4和支撑机构5；

所述调整机构4包括安装座41、调整座42、第一驱动件43、第一传动模块44、第一蜗杆45和第一蜗轮46，所述安装座41固定在安装架1上，所述调整座42活动设置在安装座41上，所述第一驱动件43固定在调整座42内，所述第一驱动件43的输出端与第一传动模块44相连，所述第一传动模块44的一端与第一蜗杆45相连，所述第一蜗杆45活动设置在调整座42内，所述第一蜗杆45与第一蜗轮46啮合连接，所述第一蜗轮46固定设置在安装座41上；

所述安装座41一端的侧壁上固定设置有角度尺411，所述调整座42一端的侧壁上固定设置有标定件421，所述标定件421通过与角度尺411配合的方式实现对调整座42的调整角度进行查看；

所述支撑机构5固定设置在调整座42上，所述支撑机构5的一端固定设置有支护件54，所述支护件54与支护架2的内壁紧密贴合，所述支护架2贴合设置在隧道墙壁上，所述支护架2设置有多组，两组支护架2之间通过固定螺栓相连接；

支撑机构5通过带动支护件54移动的方式实现支护架2与隧道墙壁的紧密贴合，支护架2通过与隧道墙壁紧密贴合的方式，从而实现对隧道的支护，第一驱动件43带动第一传动模块44转动，第一传动模块44带动第一蜗杆45转动，第一蜗杆45通过与第一蜗轮46配合的方式，从而带动调整座42在安装座41上转动，调整座42带动支撑机构5转动，支撑机构5带动支护件54转动，支护件54通过转动的方式，从而实现对支护架2的支护位置进行调整。

在本实施例中，支撑机构5可以实现对隧道的支护，满足隧道支护的要求，调整机构4配合支撑机构5，可以实现对支护架2的支护位置进行调整，使得支护架2受力均匀，进而实现对隧道的有序支护，保证隧道的施工安全，进而保障隧道的施工进度。

如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述支撑机构5包括固定座51、驱动组件52、升降件53、滑座55、弹性件56和导向件57，所述固定座51固定在调整座42上，所述驱动组件52、滑动座55、弹性件56和导向件57均设置在固定座51内，所述驱动组件52的输出端与升降件53活动相连，所述升降件53活动设置在滑座55上，所述升降件53的一端与弹性件56相连，所述升降件53的另一端延伸至固定座51外并且与支护件54活动相连，所述导向件57与升降件53的侧壁活动相连。

如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述驱动组件52包括第二驱动件521、第二传动模块522、连接轴523、第二蜗杆524和第二蜗轮525，所述第二驱动件521设置在固定座51内，所述第二驱动件521的输出端与第二传动模块522相连，所述第二传动模块522的一端与连接轴523相连，所述连接轴523活动设置在固定座51内，所述连接轴523与第二蜗杆524相连，所述第二蜗杆524与第二蜗轮525的一端啮合连接，所述第二蜗轮525的另一端与升降件53侧壁上分布的啮合齿531啮合连接。

如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述升降件53两端的侧壁上均开设有导向槽532，所述导向件57的两端均活动设置在导向槽532内。

在本实施例中，第二驱动件521带动第二传动模块522转动，第二传动模块522带动连接轴523转动，连接轴523带动第二蜗杆524转动，第二蜗杆524带动第二蜗轮525转动，第二蜗轮525通过与啮合齿531配合的方式，从而带动升降件53进行移动，升降件53带动支护件54移动，使得支护件54将支护架2与隧道墙壁紧密的贴合，支护架2通过与隧道墙壁紧密贴合的方式，从而实现对隧道的支护，且支撑机构5分布在安装架2上，满足隧道支护的要求，提高隧道的施工安全性，保障隧道的施工进度；

当需要对支护架2的支护位置进行调整时，第一驱动件43带动第一传动模块44转动，第一传动模块44带动第一蜗杆45转动，第一蜗杆45通过与第一蜗轮46配合的方式带动调整座42在安装座41上转动，调整座42带动支撑机构5转动，支撑机构5带动支护件54转动，支护件54通过转动的方式，从而实现对支护架2的支护位置进行调整，使得支护架2受力均匀，进而实现对隧道的有序支护，保证隧道的施工安全，进而保障隧道的施工进度。

在一个优选的实施例中，所述标定件421优先采用的是一种杆状结构；

所述第一驱动件43和第二驱动件521均优先采用的是一种伺服电机；

所述第一传动模块44优先采用的是一种带传动结构；

所述第二传动模块522优先采用的是一种齿轮传动结构；

所述升降件53优先采用的是一种柱状结构；

所述支护件54优先采用的是一种弧形板状结构；

所述弹性件56优先采用的是一种弹簧；

所述导向件57优先采用的是一种块状结构。

如图1和6所示，作为本发明的一种优选实施例，所述支护架2上通过螺栓固定有排水机构6，所述排水机构6的一端延伸至隧道墙壁内，所述排水机构6用于排放隧道墙壁土壤内的水。

如图6至8所示，作为本发明的一种优选实施例，所述排水机构6包括连接座61、排水座62、往复组件63、第三传动模块64、螺杆65、推送座66、活塞67、排水管68和导向组件69，所述连接座61通过螺栓固定在支护架2上，所述排水座62的一端与连接座61相连，所述排水座62的一端延伸至隧道墙壁内，且所述排水座62的一端分布有流入口621，所述流入口621内设置有过滤网7，所述往复组件63固定设置在连接座61内，所述往复组件63的输出端通过第三传动模块64与螺杆65的一端相连，所述螺杆65的另一端与推送座66的内壁螺纹连接，所述推送座66的一端与导向组件69相连，所述推送座66的另一端延伸至排水座62内并且与活塞67固定相连，所述排水管68的一端与排水座62相连通，所述排水管68与排污管相连。

如图6至8所示，作为本发明的一种优选实施例，所述往复组件63包括动力件631、转动件632、连接件633、移动件634和转动座635，所述动力件631固定在连接座61内，所述动力件631的输出端与转动件632的一端相连，所述转动件632的另一端与连接件633相连，所述连接件633与移动件634的一端相连，所述移动件634的另一端侧壁上分布有螺纹齿636，所述转动座635的内壁上开设有螺纹槽637，所述螺纹齿636与螺纹槽637螺纹配合，所述转动座635活动设置在连接座61内，且所述转动座635的外壁通过第二传动模块64与螺杆65的一端相连。

如图6至8所示，作为本发明的一种优选实施例，所述导向组件69包括导向座691、固定件692和缓冲件693，所述导向座691的一端固定在推送座66的一端，所述导向座691的另一端活动设置在固定件692上，且所述导向座691的另一端与缓冲件693相连，所述固定件692固定在连接座61内。

在本实施例中，动力件631带动转动件632转动，转动件632通过连接件633带动移动件634往复移动，移动件634通过螺纹齿636和螺纹槽637的螺纹配合，从而带动转动座635往复转动，转动座635通过第三传动模块64带动螺杆65往复转动，螺杆65带动推送座66往复移动，推送座66带动活塞67在排水座62内往复移动；

当活塞67朝排水管68方向移动时，活塞67配合排水座62，从而产生吸力，吸力可以将隧道墙壁土壤内的水分抽吸至排水座62内，当活塞67移动至排水管68位置时，抽吸的水经排水管68排放至排污管内，从而降低隧道墙壁土壤内的含水量，保证隧道墙壁本身结构的强度，排水机构6通过与支护机构3的配合，可以进一步提高隧道的施工安全，保障隧道的施工进度；

当活塞67朝远离排水管68方向移动时，活塞67配合排水座62，从而产生向外的空气推力，空气推力将吸附在过滤网7上的土壤和杂质从过滤网7上吹离，保证过滤网7的过滤效率，进而保证排水机构6的工作效率，进一步提高对隧道的支护强度。

在一个优选的实施例中，所述动力件631优先采用的是一种伺服电机；

所述转动件632优先采用的是一种凸轮结构；

所述连接件633优先采用的是一种连杆结构；

所述移动件634优先采用的是一种柱状结构；

所述第三传动模块64优先采用的是一种带状结构；

所述固定件692优先采用的是一种柱状结构；

所述缓冲件693优先采用的是一种弹簧。

本发明的工作原理是：

第二驱动件521带动第二传动模块522转动，第二传动模块522带动连接轴523转动，连接轴523带动第二蜗杆524转动，第二蜗杆524带动第二蜗轮525转动，第二蜗轮525通过与啮合齿531配合的方式，从而带动升降件53进行移动，升降件53带动支护件54移动，使得支护件54将支护架2与隧道墙壁紧密的贴合，支护架2通过与隧道墙壁紧密贴合的方式，从而实现对隧道的支护，且支撑机构5分布在安装架2上，满足隧道支护的要求；

当需要对支护架2的支护位置进行调整时，第一驱动件43带动第一传动模块44转动，第一传动模块44带动第一蜗杆45转动，第一蜗杆45通过与第一蜗轮46配合的方式带动调整座42在安装座41上转动，调整座42带动支撑机构5转动，支撑机构5带动支护件54转动，支护件54通过转动的方式，从而实现对支护架2的支护位置进行调整，使得支护架2受力均匀，进而实现对隧道的有序支护；

上述就是该富水黄土隧道施工支护结构的工作原理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种富水黄土隧道施工支护结构，包括安装架，所述安装架固定在隧道地面上，其特征在于，还包括：

支护机构，所述支护机构包括调整机构和支撑机构；

所述调整机构包括安装座、调整座、第一驱动件、第一传动模块、第一蜗杆和第一蜗轮，所述安装座固定在安装架上，所述调整座活动设置在安装座上，所述第一驱动件固定在调整座内，所述第一驱动件的输出端与第一传动模块相连，所述第一传动模块的一端与第一蜗杆相连，所述第一蜗杆活动设置在调整座内，所述第一蜗杆与第一蜗轮啮合连接，所述第一蜗轮固定设置在安装座上；

所述安装座一端的侧壁上固定设置有角度尺，所述调整座一端的侧壁上固定设置有标定件，所述标定件通过与角度尺配合的方式实现对调整座的调整角度进行查看；

所述支撑机构固定设置在调整座上，所述支撑机构的一端固定设置有支护件，所述支护件与支护架的内壁紧密贴合，所述支护架贴合设置在隧道墙壁上，所述支护架设置有多组，两组支护架之间通过固定螺栓相连接；

支撑机构通过带动支护件移动的方式实现支护架与隧道墙壁的紧密贴合，支护架通过与隧道墙壁紧密贴合的方式实现对隧道的支护，第一驱动件带动第一传动模块转动，第一传动模块带动第一蜗杆转动，第一蜗杆通过与第一蜗轮配合的方式带动调整座在安装座上转动，调整座带动支撑机构转动，支撑机构带动支护件转动，支护件通过转动的方式实现对支护架的支护位置进行调整。

2.根据权利要求1所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述支撑机构包括固定座、驱动组件、升降件、滑座、弹性件和导向件，所述固定座固定在调整座上，所述驱动组件、滑动座、弹性件和导向件均设置在固定座内，所述驱动组件的输出端与升降件活动相连，所述升降件活动设置在滑座上，所述升降件的一端与弹性件相连，所述升降件的另一端延伸至固定座外并且与支护件活动相连，所述导向件与升降件的侧壁活动相连。

3.根据权利要求2所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述驱动组件包括第二驱动件、第二传动模块、连接轴、第二蜗杆和第二蜗轮，所述第二驱动件设置在固定座内，所述第二驱动件的输出端与第二传动模块相连，所述第二传动模块的一端与连接轴相连，所述连接轴活动设置在固定座内，所述连接轴与第二蜗杆相连，所述第二蜗杆与第二蜗轮的一端啮合连接，所述第二蜗轮的另一端与升降件侧壁上分布的啮合齿啮合连接。

4.根据权利要求2所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述升降件两端的侧壁上均开设有导向槽，所述导向件的两端均活动设置在导向槽内。

5.根据权利要求1所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述支护架上通过螺栓固定有排水机构，所述排水机构的一端延伸至隧道墙壁内，所述排水机构用于排放隧道墙壁土壤内的水。

6.根据权利要求5所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述排水机构包括连接座、排水座、往复组件、第三传动模块、螺杆、推送座、活塞、排水管和导向组件，所述连接座通过螺栓固定在支护架上，所述排水座的一端与连接座相连，所述排水座的一端延伸至隧道墙壁内，且所述排水座的一端分布有流入口，所述流入口内设置有过滤网，所述往复组件固定设置在连接座内，所述往复组件的输出端通过第三传动模块与螺杆的一端相连，所述螺杆的另一端与推送座的内壁螺纹连接，所述推送座的一端与导向组件相连，所述推送座的另一端延伸至排水座内并且与活塞固定相连，所述排水管的一端与排水座相连通，所述排水管与排污管相连。

7.根据权利要求6所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述往复组件包括动力件、转动件、连接件、移动件和转动座，所述动力件固定在连接座内，所述动力件的输出端与转动件的一端相连，所述转动件的另一端与连接件相连，所述连接件与移动件的一端相连，所述移动件的另一端侧壁上分布有螺纹齿，所述转动座的内壁上开设有螺纹槽，所述螺纹齿与螺纹槽螺纹配合，所述转动座活动设置在连接座内，且所述转动座的外壁通过第二传动模块与螺杆的一端相连。

8.根据权利要求6所述的富水黄土隧道施工支护结构，其特征在于，所述导向组件包括导向座、固定件和缓冲件，所述导向座的一端固定在推送座的一端，所述导向座的另一端活动设置在固定件上，且所述导向座的另一端与缓冲件相连，所述固定件固定在连接座内。

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