CN115596483B - 一种多导洞隧道临时支护装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多导洞隧道临时支护装置，包括管幕、外缘格栅、多个横撑、多个竖撑和螺栓装置；所述螺栓装置包括外螺栓头、活动套、内螺栓头、连接在所述内螺栓头上的螺杆和与螺杆相配合的螺母；一种应用多导洞隧道临时支护装置的施工方法，从上至下依次开挖各个导洞，并在开挖导洞时架设相应部分外缘格栅，安装相应横撑和竖撑；在横撑与竖撑、横撑与外缘格栅、竖撑与外缘格栅的连接处，采用螺栓装置连接。本发明的螺栓装置在拆卸时，利用调节螺母将活动套向外移，直到钢球陷入容置槽内，使内螺栓头的下端面压在第二承置面，螺杆向外移一段距离，螺母就不压紧在连接板上，避免了克服巨大的摩擦力，降低了拆卸难度，优化了施工方法。

Description

一种多导洞隧道临时支护装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种多导洞隧道临时支护装置及其施工方法。

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。不同的土质需要采用不同的隧道施工方法，目前隧道的施工方法已趋于多样化，且施工工艺愈加成熟，如传统矿山法、新奥法、隧道明（盖）挖法、浅埋暗挖法以及盾构法等，采用临时支撑将断面分格成多台阶多导洞开展暗挖施工也是常用的一种隧道施工方法。

其中临时支撑并非隧道的永久结构，需要重复拆卸的。现有的临时支撑在各个连接板连接时通常采用普通的螺栓连接，但在连接完成后需要拆除时，往往由于两个相邻的连接板受应力作用，向外压紧螺栓头和螺母，在旋转时需要克服很大的螺栓头和螺母与连接板之间的摩擦力，异常难拆，往往需要暴力拆除，造成重复利用的零件损坏。

所以，现在急需一种多导洞隧道临时支护装置及其施工方法，减轻临时支护的拆卸难度，在施工方法中更方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种多导洞隧道临时支护装置及其施工方法，解决现有多导洞隧道临时支护时螺栓拆卸困难，同理造成施工困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种多导洞隧道临时支护装置，包括

沿隧道纵深方向设置的多个管幕；多个所述管幕沿隧道纵截面外周布置；

沿隧道纵截面轮廓设置的外缘格栅；

设置在所述外缘格栅内部的多个横撑和多个竖撑；所述横撑与竖撑、横撑与外缘格栅、竖撑与外缘格栅之间通过螺栓装置连接；所述螺栓装置包括外螺栓头、活动套、内螺栓头、连接在所述内螺栓头上的螺杆和与螺杆相配合的螺母；所述外螺栓头包括容纳螺杆通过的通孔和开口朝上的滑动槽，所述通孔与滑动槽之间的间隔壁顶端设置有承置台，所述承置台包括第一承置面、第一斜面和第二承置面；所述活动套设置在滑动槽内，活动套内侧开设有容置槽；所述内螺栓头的下部开设有第二斜面，所述第二斜面与第一斜面平行，且内螺栓头的下端面外轮廓与第二承置面外轮廓相匹配；所述第一承置面上放置有多个钢球，所述钢球能够陷入所述容置槽内；所述活动套的顶端高于外螺栓头顶端，且活动套上部设置有螺纹调节部，所述螺纹调节部通过螺纹连接有调节螺母，活动套位于滑动槽底部时容置槽位于钢球下方，所述调节螺母旋转能够带动活动套上移使钢球落入容置槽内；所述外螺栓头、活动套的横截面内轮廓和外轮廓均为正多边形，所述内螺栓头的横截面外轮廓也为正多边形。

进一步的，所述外螺栓头、活动套的横截面内轮廓和外轮廓均为正六边形，所述内螺栓头的横截面外轮廓也为正六边形。

再进一步的，所述内螺栓头的上部与活动套的内壁相配合，活动套的外壁与滑动槽的外壁相配合。

一种应用多导洞隧道临时支护装置的施工方法，

步骤1：采用多个管幕沿隧道纵深方向对隧道纵截面外周进行超前支护；

步骤2：先开挖第一层导洞，并架设相应部分外缘格栅，安装相应横撑和竖撑；在横撑与竖撑、横撑与外缘格栅、竖撑与外缘格栅的连接处，采用螺栓装置连接；首先将活动套带有容置槽一端插入外螺栓头的滑动槽内，然后将多个钢球放置在第一承置面上，然后插入内螺栓头使螺杆穿过通孔，用手压紧内螺栓头后将螺杆穿过两个需要连接的连接板后安装螺母，并加压拧紧；

步骤3：从上至下依次开挖其余导洞，并在相应位置架设外缘格栅、横撑和竖撑；并采用螺栓装置连接横撑与竖撑、横撑与外缘格栅、竖撑与外缘格栅的连接处，重复步骤2中的螺栓装置安装方式；

步骤4：拆卸横撑与竖撑、横撑与外缘格栅、竖撑与外缘格栅之间连接的螺栓装置；首先螺纹调节部上安装调节螺母，旋转调节螺母使活动套沿滑动槽向外移动，当钢球陷入容置槽内后再用扳手卡紧外螺栓头和螺母进行旋转拆卸。

进一步的，隧道包括五层导洞。

再进一步的，第一层导洞包括两个小导洞，第二到第五层导洞每层包括三个小导洞。

再进一步的，步骤2中，第一层导洞中先挖左侧小导洞后挖右侧小导洞；步骤3中，第二到第五层导洞中先挖两侧小导洞再挖中间小导洞。

再进一步的，步骤4中拆除顺序为从上至下进行，拆除后横撑、竖撑、外缘格栅及螺栓装置整理归类，重复利用。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

本发明的横撑与竖撑、横撑与外缘格栅、竖撑与外缘格栅之间均通过螺栓装置连接，螺栓装置在安装时将活动套至于滑动槽底部，钢球无法陷入到容置槽内，从而顶住内螺栓头的第二斜面，在这个状态下螺母拧紧在螺杆上将相邻两个部件的连接板压紧；在拆卸时，利用调节螺母将活动套向外移，直到钢球陷入容置槽内，钢球对第二斜面让位，使内螺栓头的下端面压在第二承置面，螺杆向外移一段距离，螺母就不压紧在连接板上，减小了螺母与连接板之间的摩擦力，拆卸螺母时只需用扳手分别卡紧外螺栓头和螺母进行旋转拆卸，避免了克服巨大的摩擦力，降低了拆卸难度，优化了施工方法。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明的多导洞隧道临时支护装置结构示意图；

图2为本发明其中一种具体实施例的螺栓装置的纵向剖视示意图；

图3为本发明其中一种具体实施例的螺栓装置的俯视示意图；

附图标记说明：1、管幕；2、外缘格栅；3、横撑；4、竖撑；5、螺栓装置；501、外螺栓头；5011、通孔；5012、滑动槽；5013、间隔壁；5014、承置台；50141、第一承置面；50142、第一斜面；50143、第二承置面；502、活动套；5021、容置槽；5022、螺纹调节部；503、内螺栓头；5031、第二斜面；504、螺杆；505、螺母；506、钢球；507、调节螺母。

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。基于本发明中的实施例，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。

如图1所示，一种多导洞隧道临时支护装置的其中一种具体实施例，包括管幕1、外缘格栅2、横撑3、竖撑4和螺栓装置5；多个管幕1沿隧道纵深方向设置，多个所述管幕1沿隧道纵截面外周布置，配合注浆法形成隧道的超前支护；外缘格栅2沿隧道纵截面轮廓设置，在所述外缘格栅2内部的安装有多个横撑3和多个竖撑4，本具体实施例中多个横撑将隧道分为上下共五个导洞，多个竖撑4将第一层导洞分为左、右两个小导洞，将第二层至第五层导洞分别分为左、中、右三个小导洞。

如图2、3所示，所述横撑3与竖撑4、横撑3与外缘格栅2、竖撑4与外缘格栅2之间均通过螺栓装置5连接。更为具体地，所述螺栓装置5包括外螺栓头501、活动套502、内螺栓头503、连接在所述内螺栓头503上的螺杆504和与螺杆504相配合的螺母505。所述外螺栓头501包括容纳螺杆504通过的通孔5011和开口朝上的滑动槽5012，所述通孔5011与滑动槽5012之间的间隔壁5013顶端为承置台5014，所述承置台5014包括第一承置面50141、第一斜面50142和第二承置面50143。所述活动套502插在滑动槽5012内，活动套可以沿滑动槽上下滑动。由于本具体实施例中，所述外螺栓头501、活动套502的横截面内轮廓和外轮廓均为正六边形，所述内螺栓头503的横截面外轮廓也为正六边形，外螺栓头501的滑动槽5012横截面也为正六边形，所述内螺栓头503的上部与活动套502的内壁相配合，活动套502的外壁与滑动槽5012的外壁相配合，使活动套502在滑动槽5012内只能上下滑动，并不能转动；内螺栓头503在活动套502内部也只能上下移动而不能转动。

活动套502内侧开设有容置槽5021，容置槽5021在活动套502内侧开设一周。所述内螺栓头503的下部开设有第二斜面5031，第二斜面使内螺栓头503的正六边形横截面从上至下逐渐缩小，所述第二斜面5031与第一斜面50142平行，且内螺栓头503的下端面外轮廓与第二承置面50143外轮廓相等，当内螺栓头503向下移动时，第二斜面5031压在第一斜面50142上，内螺栓头503的下端面压在第二承置面50143上。所述第一承置面50141上放置有多个钢球506，钢球相邻两个紧挨一起的在第一承置面50141布置一周，所述钢球506能够陷入所述容置槽5021内，本具体实施例中容置槽5021的纵截面为半圆，其半径等于钢球506的半径，使半个钢球506能够陷入容置槽5021内。所述活动套502的顶端高于外螺栓头501顶端，且活动套502上部成型有螺纹调节部5022，螺纹调节部5022的横截面为圆形的，所述螺纹调节部5022通过螺纹连接有调节螺母507，调节螺母507的纵截面为倒L形，即调节螺母507的下端内侧具有缺口，避免在调节螺母507旋转时，下端与活动套502的下部正六边形处发生干涉。活动套502位于滑动槽5012底部时容置槽5021位于钢球506下方，所述钢球的直径大于第一承置面50141的宽度，且第二斜面5031压在位于第一承置面50141上且没有陷入容置槽5021内的钢球506上时，第二斜面5031与第一斜面50142是不能压合在一起的，内螺栓头503的下端面与第二承置面50143之间具有一段距离。当所述调节螺母507旋转时能够带动活动套502上移使钢球506落入容置槽5021内，此时钢球506给第二斜面5031让位，使第二斜面5031向下移动，内螺栓头503的下端面落在第二承置面50143上，即螺杆504相对于外螺栓头501也向外移动了一段距离。

一种多导洞隧道临时支护装置的另一种具体实施例，其他特征与上述相同，在此不再赘述，只是在外螺栓头501最外层上端与活动套502上端均开设有销孔，当活动套502的下端面与滑动槽5012的底面相贴合时，外螺栓头501最外层上端的销孔与活动套502上端的销孔是相互贯通的，并插入定位销（图中未示出），增加多导洞隧道临时支护装置的可靠性。

一种应用采用上述多导洞隧道临时支护装置的施工方法，

步骤1：采用多个管幕沿隧道纵深方向对隧道纵截面外周进行超前支护。

步骤2：本具体实施例中，隧道包括五层导洞，先开挖第一层导洞，第一层导洞包括两个小导洞，第一层导洞中先挖左侧小导洞后挖右侧小导洞，并架设相应部分外缘格栅，安装相应横撑和竖撑。在横撑3与竖撑4、横撑3与外缘格栅2、竖撑4与外缘格栅2的连接处，采用螺栓装置5连接。具体操作步骤是，首先将活动套502带有容置槽5021一端插入外螺栓头501的滑动槽5012内，然后将多个钢球506放置在第一承置面50141上，多个钢球506在第一承置面50141上紧密排布一圈，然后插入内螺栓头503使螺杆504穿过通孔5011，用手压紧内螺栓头503后将螺杆504穿过两个需要连接的连接板后安装螺母505，并加压拧紧。一圈钢球被内螺栓头503的第二斜面5031压紧在活动套502内壁上，使活动套502不能轻易上下活动。在上述的多导洞隧道临时支护装置的另一种具体实施例的施工方法中，只需在这一步骤中，当外螺栓头501最外层上端的销孔与活动套502上端的销孔对应时，插入定位销进行定位即可。

步骤3：从上至下依次开挖其余导洞，且第二到第五层导洞每层包括三个小导洞，第二到第五层导洞的同一层导洞中先挖两侧小导洞再挖中间小导洞，并在相应位置架设外缘格栅、横撑和竖撑，并采用螺栓装置5连接横撑3与竖撑4、横撑3与外缘格栅2、竖撑4与外缘格栅2的连接处，重复步骤2中的螺栓装置5安装方式。

步骤4：拆卸横撑3与竖撑4、横撑3与外缘格栅2、竖撑4与外缘格栅2之间连接的螺栓装置5。首先螺纹调节部5022上安装调节螺母507（一种多导洞隧道临时支护装置的另一种具体实施例时，在这一步时还需要拔出定位销），旋转调节螺母507使活动套502沿滑动槽5012向外移动，当钢球506陷入容置槽5021内后再用扳手卡紧外螺栓头501和螺母505进行旋转拆卸。拆除顺序为从上至下进行，拆除后横撑3、竖撑4、外缘格栅2及螺栓装置5整理归类，重复利用。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多导洞隧道临时支护装置，其特征在于：包括

沿隧道纵深方向设置的多个管幕（1）；多个所述管幕（1）沿隧道纵截面外周布置；

沿隧道纵截面轮廓设置的外缘格栅（2）；

设置在所述外缘格栅（2）内部的多个横撑（3）和多个竖撑（4）；所述横撑（3）与竖撑（4）、横撑（3）与外缘格栅（2）、竖撑（4）与外缘格栅（2）之间通过螺栓装置（5）连接；所述螺栓装置（5）包括外螺栓头（501）、活动套（502）、内螺栓头（503）、连接在所述内螺栓头（503）上的螺杆（504）和与螺杆（504）相配合的螺母（505）；所述外螺栓头（501）包括容纳螺杆（504）通过的通孔（5011）和开口朝上的滑动槽（5012），所述通孔（5011）与滑动槽（5012）之间的间隔壁（5013）顶端设置有承置台（5014），所述承置台（5014）包括第一承置面（50141）、第一斜面（50142）和第二承置面（50143）；所述活动套（502）设置在滑动槽（5012）内，活动套（502）内侧开设有容置槽（5021）；所述内螺栓头（503）的下部开设有第二斜面（5031），所述第二斜面（5031）与第一斜面（50142）平行，且内螺栓头（503）的下端面外轮廓与第二承置面（50143）外轮廓相匹配；所述第一承置面（50141）上放置有多个钢球（506），所述钢球（506）能够陷入所述容置槽（5021）内；所述活动套（502）的顶端高于外螺栓头（501）顶端，且活动套（502）上部设置有螺纹调节部（5022），所述螺纹调节部（5022）通过螺纹连接有调节螺母（507），活动套（502）位于滑动槽（5012）底部时容置槽（5021）位于钢球（506）下方，所述调节螺母（507）旋转能够带动活动套（502）上移使钢球（506）落入容置槽（5021）内；所述外螺栓头（501）、活动套（502）的横截面内轮廓和外轮廓均为正多边形，所述内螺栓头（503）的横截面外轮廓也为正多边形。

2.根据权利要求1所述的多导洞隧道临时支护装置，其特征在于：所述外螺栓头（501）、活动套（502）的横截面内轮廓和外轮廓均为正六边形，所述内螺栓头（503）的横截面外轮廓也为正六边形。

3.根据权利要求2所述的多导洞隧道临时支护装置，其特征在于：所述内螺栓头（503）的上部与活动套（502）的内壁相配合，活动套（502）的外壁与滑动槽（5012）的外壁相配合。

4.根据权利要求1所述的多导洞隧道临时支护装置，其特征在于：所述钢球的直径大于第一承置面的宽度。

5.一种应用如权利要求1-4任意一项所述多导洞隧道临时支护装置的施工方法，其特征在于：

步骤1：采用多个管幕沿隧道纵深方向对隧道纵截面外周进行超前支护；

步骤2：先开挖第一层导洞，并架设相应部分外缘格栅，安装相应横撑和竖撑；在横撑（3）与竖撑（4）、横撑（3）与外缘格栅（2）、竖撑（4）与外缘格栅（2）的连接处，采用螺栓装置（5）连接；首先将活动套（502）带有容置槽（5021）一端插入外螺栓头（501）的滑动槽（5012）内，然后将多个钢球（506）放置在第一承置面（50141）上，然后插入内螺栓头（503）使螺杆（504）穿过通孔（5011），用手压紧内螺栓头（503）后将螺杆（504）穿过两个需要连接的连接板后安装螺母（505），并加压拧紧；

步骤3：从上至下依次开挖其余导洞，并在相应位置架设外缘格栅、横撑和竖撑；并采用螺栓装置（5）连接横撑（3）与竖撑（4）、横撑（3）与外缘格栅（2）、竖撑（4）与外缘格栅（2）的连接处，重复步骤2中的螺栓装置（5）安装方式；

步骤4：拆卸横撑（3）与竖撑（4）、横撑（3）与外缘格栅（2）、竖撑（4）与外缘格栅（2）之间连接的螺栓装置（5）；首先螺纹调节部（5022）上安装调节螺母（507），旋转调节螺母（507）使活动套（502）沿滑动槽（5012）向外移动，当钢球（506）陷入容置槽（5021）内后再用扳手卡紧外螺栓头（501）和螺母（505）进行旋转拆卸。

6.根据权利要求5所述的应用多导洞隧道临时支护装置的施工方法，其特征在于：隧道包括五层导洞。

7.根据权利要求6所述的应用多导洞隧道临时支护装置的施工方法，其特征在于：第一层导洞包括两个小导洞，第二到第五层导洞每层包括三个小导洞。

8.根据权利要求7所述的应用多导洞隧道临时支护装置的施工方法，其特征在于：步骤2中，第一层导洞中先挖左侧小导洞后挖右侧小导洞；步骤3中，第二到第五层导洞中先挖两侧小导洞再挖中间小导洞。

9.根据权利要求6所述的应用多导洞隧道临时支护装置的施工方法，其特征在于：步骤4中拆除顺序为从上至下进行，拆除后横撑（3）、竖撑（4）、外缘格栅（2）及螺栓装置（5）整理归类，重复利用。

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