CN116717292A - 隧道围岩支撑装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道围岩支撑装置及其施工方法，包括：相对设置且高度可调的两侧板组件，所述侧板组件竖向设置，所述侧板组件的底部安装有螺杆，所述螺杆螺合有螺合件，所述螺合件安装有滚轮，所述侧板组件的顶部对向延伸形成有弧形的外壁板，所述两侧板组件的外壁板的内弧面相对设置；两内撑架，所述内撑架包括长度可调的横梁和高度可调的立柱，所述横梁连接于两所述侧板组件的相对侧之间，所述立柱支撑于所述横梁，两所述内撑架的横梁之间连接有支承梁；弧形的内壁板，可升降地安装于两所述内撑架的横梁，所述内壁板贴合于所述两侧板组件的外壁板的内弧面。本发明解决了现有的隧道开挖岩石支撑采用喷锚支护存在成本高且施工时间长的问题。

Description

隧道围岩支撑装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道围岩支撑装置及其施工方法。

背景技术

在隧道施工时，工人们通常会对挖掘后的周围岩石进行固定支撑，防止发生坍塌的现象出现。在隧道施工时，需要设置支撑以挖掘后的周围岩石进行固定支撑。一般通过喷锚支护进行支撑。喷锚支护是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩层，安装和拆卸过程复杂，施工强度大，成本高，增加工作时间。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种隧道围岩支撑装置及其施工方法，以解决现有的隧道开挖岩石支撑采用喷锚支护存在成本高且施工时间长的问题。

为实现上述目的，提供一种隧道围岩支撑装置，包括：

相对设置且高度可调的两侧板组件，所述侧板组件竖向设置，所述侧板组件的底部安装有螺杆，所述螺杆螺合有螺合件，所述螺合件安装有滚轮，所述侧板组件的顶部对向延伸形成有弧形的外壁板，所述两侧板组件的外壁板的内弧面相对设置；

两内撑架，所述内撑架包括长度可调的横梁和高度可调的立柱，所述横梁连接于两所述侧板组件的相对侧之间，所述立柱支撑于所述横梁，两所述内撑架的横梁之间连接有支承梁；

弧形的内壁板，可升降地安装于两所述内撑架的横梁，所述内壁板贴合于所述两侧板组件的外壁板的内弧面，先伸长所述横梁，所述两侧板组件的外壁板的一端部之间形成缺口，再升起所述内壁板，所述内壁板的弧顶伸至所述缺口中，所述内壁板的相对两端分别支撑于所述两侧板组件的外壁板的一端部，使得所述外壁板与所述内壁板形成用于支撑隧道的顶部围岩且连续设置的拱形支撑面。

进一步的，所述侧板组件包括：

上立板，所述上立板的顶部延伸形成有所述外壁板，所述上立板的底部开设有承插槽；

下立板，所述下立板的顶部可竖直方向移动地插设于所述承插槽中，所述螺杆固设于所述下立板的底部；

用于顶推所述下立板的第一驱动机构，安装于所述承插槽中。

进一步的，所述第一驱动机构包括：

第一电机，安装于所述承插槽中；

第一丝杆，所述下立板的顶部开设有竖向设置的螺纹孔，所述第一丝杆的下端螺合于所述下立板的螺纹孔，所述第一丝杆的上端同轴连接于所述第一电机的输出轴。

进一步的，所述横梁包括：

跨中段，所述跨中段的两端形成有轴孔，所述立柱支撑于所述跨中段；

边跨段，所述边跨段的一端连接于所述侧板组件，所述边跨段的另一端可沿所述跨中段的轴向移动地插设于所述轴孔中；

用于顶推所述边跨段的另一端的第二驱动机构，安装于所述跨中段。

进一步的，所述第二驱动机构包括：

第二电机，固设于所述跨中段；

第二丝杆，所述边跨段的另一端开设有螺纹孔，所述边跨段的螺纹孔螺合于所述第二丝杆，所述第二电机的输出端同轴连接于所述第二丝杆。

进一步的，所述跨中段竖设有长度可调的第一支撑件，所述第一支撑件的上端安装于所述内壁板的内弧面。

进一步的，所述第一支撑件的上端安装于所述内壁板的弧顶处，所述支承梁铰接有长度可调的第二支撑件，所述第二支撑件的另一端铰接于所述内壁板的端部。

本发明提供一种隧道围岩支撑装置的施工方法，包括以下步骤：

基于开挖隧道的拱顶的宽度，两内撑架的横梁伸长，使得两侧板组件的外壁板的一端部之间形成缺口；

内壁板升起，所述内壁板的弧顶伸至所述缺口中，所述内壁板的相对两端分别支撑于所述两侧板组件的外壁板的一端部，使得所述外壁板与所述内壁板形成连续设置的拱形支撑面，所述拱形支撑面的弧度适配于所述开挖隧道的拱顶的弧度；

转动螺合件以令所述螺合件升起，使得螺杆支撑于所述开挖隧道的底部；

所述两内撑架的立柱升高，使得所述拱形支撑面支撑于所述开挖隧道的拱顶。

本发明的有益效果在于，本发明的隧道围岩支撑装置，通过侧板组件、内撑架的立柱的设置，可以根据所开隧道的大小进行高度调节；通过内撑架的横梁，可以根据所开隧道的大小进行宽度调节；通过内壁板与两外壁板拼接形成拱形支撑面支撑于开挖隧道的拱顶，进而使得开挖后的隧道能得到有效加固和稳固地支撑。另一方面，本发明的隧道围岩支撑装置，通过滚轮可以方便快捷地移动，通过螺合件与螺杆的配合，能方便且稳定锁止。此外，在本发明的隧道围岩支撑装置的收拢状态下能方便穿行于隧道，运输和拆卸都十分便捷。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的隧道围岩支撑装置的结构示意图。

图2为本发明实施例的侧板组件的结构示意图。

图3为本发明实施例的内撑架与内壁板的连接节点的结构示意图。

图4为本发明实施例的第二驱动机构的结构示意图。

图5为本发明实施例的隧道围岩支撑装置的展开状态演变示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

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申请。

参照图1至图5所示，本发明提供了一种隧道围岩支撑装置，包括：侧板组件1、内撑架2、内壁板3。

其中，侧板组件1的数量为两套。侧板组件1的高度可调节。具体的，两侧板组件1的板面相对设置。侧板组件1竖向设置。侧板组件1的底部安装有螺杆11。螺杆11螺合有螺合件12。螺合件12安装有滚轮13。

当需要移动侧板组件1时，转动螺合件，使得螺合件相对于螺杆下降，进而使得螺合件上的滚轮支撑于隧道的底部。当需要锁定移动侧板时，反向转动螺合件，使得螺合件相对于螺杆上升，进而使得螺杆的下端支撑于隧道的底部。

侧板组件1的顶部对向延伸形成有弧形的外壁板18。两侧板组件1的外壁板18的内弧面相对设置。

内撑架2包括立柱22、横梁、支承梁23。

其中，立柱22的高度可调节。横梁的长度可调节。横梁连接于两侧板组件1的相对侧之间。立柱22支撑于和横梁。两内撑架2的横梁之间连接有支承梁23。在本实施例中，内撑架2的数量为两套。每套内撑架连接于侧板组件的相对的两侧之间。两套内撑架沿外壁板的轴向方向设置。

弧形的内壁板3，可升降地安装于两内撑架2的横梁，内壁板3贴合于两侧板组件1的外壁板18的内弧面，先伸长横梁，两侧板组件1的外壁板18的一端部之间形成缺口，再升起内壁板3，内壁板3的弧顶伸至缺口中，内壁板3的相对两端分别支撑于两侧板组件1的外壁板18的一端部，使得外壁板18与内壁板3形成用于支撑隧道的顶部围岩且连续设置的拱形支撑面。

在本实施例中，每一块外壁板的圆心角为90°。内壁板的圆心角为180°。参阅图5，在没有展开时，内壁板与外壁板同轴设置。

作为一种较佳的实施方式，侧板组件1包括上立板14、下立板15、第一驱动机构。

其中，上立板14的顶部延伸形成有外壁板18。上立板14的底部开设有承插槽。

下立板15的顶部可竖直方向移动地插设于承插槽中。螺杆11固设于下立板15的底部。

第一驱动机构安装于承插槽中。第一驱动机构用于顶推下立板15以令下立板伸出或退回上立板的承插槽中。

在一些实施例中，第一驱动机构为液压千斤顶。

在本实施例中，第一驱动机构包括：第一电机16和第一丝杆17。

具体的，第一电机16安装于承插槽中。第一电机16的输出轴竖向设置。第一电机固设于承插槽的槽底。下立板15的顶部开设有竖向设置的螺纹孔。第一丝杆17的下端螺合于下立板15的螺纹孔。第一丝杆17的上端同轴连接于第一电机16的输出轴。

结合图1和图3所示，横梁包括：跨中段211和两边跨段。

其中，跨中段211与两边跨段同轴设置。跨中段211的相对的两端形成有轴孔。立柱22支撑于跨中段211。边跨段的一端连接于侧板组件1。边跨段的另一端可沿跨中段211的轴向移动地插设于轴孔中。第二驱动机构安装于跨中段211。

第二驱动机构用于顶推边跨段的另一端以令边跨段伸出或退回跨中段的轴孔中。

在一些实施例中，第二驱动机构为液压千斤顶。

在本实施例中，第二驱动机构包括：第二电机213和第二丝杆214。

第二电机213固设于跨中段211。边跨段的另一端开设有螺纹孔。边跨段的螺纹孔螺合于第二丝杆214。第二电机213的输出端同轴连接于第二丝杆214。

进一步的，在本实施例中，参阅图4所示，第二电机为双轴电机。跨中段的中部开设有孔道。双轴电机安装于跨中段的孔道中。双轴电机的同轴设置的两输出轴同轴连接于跨中段的两端的轴孔中的第二丝杆。

跨中段211竖设有长度可调的第一支撑件24。第一支撑件的上端安装于内壁板3的内弧面。

第一支撑件的上端安装于内壁板3的弧顶处。支承梁23铰接有长度可调的第二支撑件25。第二支撑件的另一端铰接于内壁板3的端部。

在一些实施例中，第一支撑件和第二支撑件为液压千斤顶。

在本实施例中，第一支撑件与第二支撑件的结构相同。以第一支撑件的结构为实例进行说明。

第一支撑件包括直螺纹套筒和第三丝杆。直螺纹套筒固设于跨中段的中部。第三丝杆的一端螺合于直螺纹套筒。第三丝杆的另一端通过轴承可转动地连接于内壁板的内弧面的弧顶处。

相应的，第二支撑件的直螺纹套筒的一端铰接有支承梁。第二支撑件的第三丝杆的一端螺合于第二支撑件的直螺纹套筒，第二支撑件的第三丝杆的另一端通过轴承连接有支座，支座铰接于内壁板的内弧面的成弧方向上的端部。

在调节第一支撑件或第二支撑件时，通过转动第三丝杆，以调节第一支撑件或第二支撑件的长度。

本发明提供一种隧道围岩支撑装置的施工方法，包括以下步骤：

S1：基于开挖隧道的拱顶的宽度，两内撑架2的横梁伸长，使得两侧板组件1的外壁板18的一端部之间形成缺口。

S2：内壁板3升起，内壁板3的弧顶伸至缺口中，内壁板3的相对两端分别支撑于两侧板组件1的外壁板18的一端部，使得外壁板18与内壁板3形成连续设置的拱形支撑面，拱形支撑面的弧度适配于开挖隧道的拱顶的弧度。

S3：转动螺合件12以令螺合件12升起，使得螺杆11支撑于开挖隧道的底部。

S4：两内撑架2的立柱22升高，使得拱形支撑面支撑于开挖隧道的拱顶。

本发明的隧道围岩支撑装置，通过侧板组件、内撑架的立柱的设置，可以根据所开隧道的大小进行高度调节；通过内撑架的横梁，可以根据所开隧道的大小进行宽度调节；通过内壁板与两外壁板拼接形成拱形支撑面支撑于开挖隧道的拱顶，进而使得开挖后的隧道能得到有效加固和稳固地支撑。另一方面，本发明的隧道围岩支撑装置，通过滚轮可以方便快捷地移动，通过螺合件与螺杆的配合，能方便且稳定锁止。此外，在本发明的隧道围岩支撑装置的收拢状态下能方便穿行于隧道，运输和拆卸都十分便捷。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种隧道围岩支撑装置，其特征在于，包括：

相对设置且高度可调的两侧板组件，所述侧板组件竖向设置，所述侧板组件的底部安装有螺杆，所述螺杆螺合有螺合件，所述螺合件安装有滚轮，所述侧板组件的顶部对向延伸形成有弧形的外壁板，所述两侧板组件的外壁板的内弧面相对设置；

两内撑架，所述内撑架包括长度可调的横梁和高度可调的立柱，所述横梁连接于两所述侧板组件的相对侧之间，所述立柱支撑于所述横梁，两所述内撑架的横梁之间连接有支承梁；

弧形的内壁板，可升降地安装于两所述内撑架的横梁，所述内壁板贴合于所述两侧板组件的外壁板的内弧面，先伸长所述横梁，所述两侧板组件的外壁板的一端部之间形成缺口，再升起所述内壁板，所述内壁板的弧顶伸至所述缺口中，所述内壁板的相对两端分别支撑于所述两侧板组件的外壁板的一端部，使得所述外壁板与所述内壁板形成用于支撑隧道的顶部围岩且连续设置的拱形支撑面。

2.根据权利要求1所述的隧道围岩支撑装置，其特征在于，所述侧板组件包括：

上立板，所述上立板的顶部延伸形成有所述外壁板，所述上立板的底部开设有承插槽；

下立板，所述下立板的顶部可竖直方向移动地插设于所述承插槽中，所述螺杆固设于所述下立板的底部；

用于顶推所述下立板的第一驱动机构，安装于所述承插槽中。

3.根据权利要求2所述的隧道围岩支撑装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括：

第一电机，安装于所述承插槽中；

第一丝杆，所述下立板的顶部开设有竖向设置的螺纹孔，所述第一丝杆的下端螺合于所述下立板的螺纹孔，所述第一丝杆的上端同轴连接于所述第一电机的输出轴。

4.根据权利要求1所述的隧道围岩支撑装置，其特征在于，所述横梁包括：

跨中段，所述跨中段的两端形成有轴孔，所述立柱支撑于所述跨中段；

边跨段，所述边跨段的一端连接于所述侧板组件，所述边跨段的另一端可沿所述跨中段的轴向移动地插设于所述轴孔中；

用于顶推所述边跨段的另一端的第二驱动机构，安装于所述跨中段。

5.根据权利要求4所述的隧道围岩支撑装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括：

第二电机，固设于所述跨中段；

第二丝杆，所述边跨段的另一端开设有螺纹孔，所述边跨段的螺纹孔螺合于所述第二丝杆，所述第二电机的输出端同轴连接于所述第二丝杆。

6.根据权利要求4所述的隧道围岩支撑装置，其特征在于，所述跨中段竖设有长度可调的第一支撑件，所述第一支撑件的上端安装于所述内壁板的内弧面。

7.根据权利要求6所述的隧道围岩支撑装置，其特征在于，所述第一支撑件的上端安装于所述内壁板的弧顶处，所述支承梁铰接有长度可调的第二支撑件，所述第二支撑件的另一端铰接于所述内壁板的端部。

8.一种如权利要求1～7中任意一项所述的隧道围岩支撑装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于开挖隧道的拱顶的宽度，两内撑架的横梁伸长，使得两侧板组件的外壁板的一端部之间形成缺口；

内壁板升起，所述内壁板的弧顶伸至所述缺口中，所述内壁板的相对两端分别支撑于所述两侧板组件的外壁板的一端部，使得所述外壁板与所述内壁板形成连续设置的拱形支撑面，所述拱形支撑面的弧度适配于所述开挖隧道的拱顶的弧度；

转动螺合件以令所述螺合件升起，使得螺杆支撑于所述开挖隧道的底部；

所述两内撑架的立柱升高，使得所述拱形支撑面支撑于所述开挖隧道的拱顶。