CN116927834A - 一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工设备技术领域，具体涉及一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺，包括以下步骤，首先确定隧道施工位置，准备隧道掘进工具进行施工，然后根据隧道施工断面，将其分为上半断面和下半断面，随后挖掘隧道，先针对隧道的上半断面施工，运出挖掘的土石后，再对下半断面施工，二者交替进行，根据隧道掘进速度，使用移动支撑装置对隧道进行实时支撑，直至隧道贯通。相较于传统的隧道支撑体系，本工艺设计合理，施工效率高且施工质量易于保证，施工过程安全可靠，行走机构能够适应隧道内掘进地形的变化，使用效果好、实用价值高，劳动强度低，省工省时，能与隧道初期支护结构相配合对已开挖成型洞体进行支护，并能对后续开挖区域进行有效支护。

Description

一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺

技术领域

本发明涉及隧道施工设备技术领域，具体涉及一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺。

背景技术

在高等级公路建设中，隧道、特别是长大隧道一般成为整个项目的控制工程，控制着整个工程的工期。

目前国内外大断面隧道常采用的开挖方法分为明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法四类，而浅埋暗挖法包括正台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、侧洞法、中洞法、洞桩法等，在这些施工方法中，初期都需要对掘进的隧道进行支撑，避免塌陷，但现有的临时支撑体系目前常采用钢筋混凝土结构或者是钢结构，其施工步序较多，且在后续施工时拆除较困难，并造成极大的资源浪费。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺，解决当前隧道掘进时支撑结构搭建较慢，效率低，后续拆除繁琐的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺，包括以下步骤：

第一步，确定隧道施工位置，准备隧道掘进工具进行施工；

第二步，根据隧道施工断面，将其分为上半断面和下半断面，其断面呈台阶形状；

第三步，挖掘隧道，先针对隧道的上半断面施工，运出挖掘的土石后，再对下半断面施工，二者交替进行；

第四步，根据隧道掘进速度，使用移动支撑装置对隧道进行实时支撑，直至隧道贯通。

进一步在于，所述移动支撑装置的两侧以及朝向隧道掘进方向的端部均设置有隧道掘进机，辅助隧道挖掘施工。

进一步在于，所述移动支撑装置包括行走机构和支撑机构，二者之间通过液压缸和斜撑组件活动连接；

所述行走机构包括行走车架，所述行走车架的头部偏移至其尾部的中心线上方，所述行走车架的头部和尾部之间形成斜面，所述行走车架的两侧传动连接有履带一。

进一步在于，所述支撑机构包括支撑车架，所述支撑车架的顶部转动设置有多个驱动轴，所述驱动轴的两端连接有驱动轮，位于同一侧的所述驱动轮之间传动连接有履带二。

进一步在于，所述行走车架的尾部还设置有控制台。

进一步在于，所述液压缸设置于所述行走车架的中间位置，所述液压缸的输出端向上延伸并与所述支撑车架的底部连接

进一步在于，所述液压缸的外部套设有防尘罩，所述防尘罩为多级套筒结构，其顶端与所述支撑车架底部抵接，其底端与所述行走车架的顶部抵接。

进一步在于，所述斜撑组件共两组，两组所述斜撑组件分别设置于所述行走车架的两侧，所述斜撑组件包括转动交叉设置的斜撑一和斜撑二，二者之间的交汇点为支撑点，两组所述斜撑组件的支撑点之间连接有交叉轴。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

相较于传统的隧道支撑体系，本工艺设计合理，施工效率高且施工质量易于保证，施工过程安全可靠，工艺中的移动支撑装置能够根据隧道的掘进速度，实时同步进行支撑，且无须拆卸，行走机构能够适应隧道内掘进地形的变化，液压缸和斜撑组件能够对支撑机构进行顶升和支撑，根据隧道高度调整支撑机构的高度，使用效果好、实用价值高，劳动强度低，省工省时，能与隧道初期支护结构相配合对已开挖成型洞体进行支护，并能对后续开挖区域进行有效支护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明中移动支撑装置的立体视图一；

图3是本发明中移动支撑装置的侧视图；

图4是本发明中移动支撑装置的立体视图二；

图5是本发明中斜撑组件的立体视图；

图6是本发明中斜撑组件的侧视图；

图标：1、行走车架；11、履带一；2、支撑车架；21、驱动轴；22、驱动轮；23、履带二；3、液压缸；4、斜撑组件；41、斜撑一；411、转动座一；412、转动座二；42、斜撑二；421、转动座三；422、转动座四；423、连杆；43、交叉轴；44、固定杆一；45、固定杆二；451、滑轨一；452、滑块一；46、固定板；47、滑轨二；471、滑块二；48、电机；481、丝杆；482、固定座；5、控制台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例一：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺，包括以下步骤：

第一步，确定隧道施工位置，准备隧道掘进工具进行施工；

第二步，根据隧道施工断面，将其分为上半断面和下半断面，其断面呈台阶形状；

第三步，挖掘隧道，先针对隧道的上半断面施工，运出挖掘的土石后，再对下半断面施工，二者交替进行；

第四步，根据隧道掘进速度，使用移动支撑装置对隧道进行实时支撑，移动支撑装置的两侧以及朝向隧道掘进方向的端部均设置有隧道掘进机，从而可以辅助隧道挖掘施工，直至隧道贯通。

如图1、图2、图3、图4所示，移动支撑装置包括行走机构和支撑机构，二者之间通过液压缸3和斜撑组件4活动连接；

行走机构包括行走车架1，行走车架1的头部偏移至其尾部的中心线上方，行走车架1的头部和尾部之间形成斜面，行走车架1的两侧传动连接有履带一11，由于隧道在掘进时，先从隧道的上部开始挖掘，因此隧道在挖掘时其断面会呈阶梯状，行走车架1的特殊结构能够使装置整体更加贴近隧道的挖掘面，支撑更加稳定。

如图1、图2、图3、图4所示，液压缸3设置于行走车架1的中间位置，液压缸3设置有两个，液压缸3的输出端向上延伸并与支撑机构的底部连接，行走车架1的尾部还设置有控制台5，作业人员可以站在控制台5处操控装置，行走车架1的内部还设置有动力模块，为履带一11的传动提供动力。

本实施例中，液压缸3的外部套设有防尘罩，防尘罩为多级套筒结构，其顶端与支撑车架2底部抵接，其底端与行走车架1的顶部抵接，由于在隧道掘进过程中会有大量尘土杂质，为了保证液压缸3的正常工作，防尘罩可根据液压缸3的伸长或缩短调整其自身长度，对液压缸3起到保护作用，避免灰尘等杂质进入。

如图1、图2、图3、图4所示，支撑机构包括支撑车架2，支撑车架2的顶部转动设置有多个驱动轴21，驱动轴21的两端连接有驱动轮22，位于同一侧的驱动轮22之间传动连接有履带二23，履带二23在滚动过程中与隧道顶壁抵接，一方面对隧道进行支撑，另一方面也在下方的行走机构移动时，提供同向的驱动力。

如图5和图6所示，斜撑组件4共两组，两组斜撑组件4分别设置于行走车架1的两侧，斜撑组件4包括转动交叉设置的斜撑一41和斜撑二42，二者之间的交汇点为支撑点，两组斜撑组件4的支撑点之间连接有交叉轴43；

斜撑一41的底端转动连接有转动座一411，斜撑一41的顶端转动连接有转动座二412，斜撑二42的底端转动连接有转动座三421，斜撑二42的顶端转动连接有转动座四422，其中，位于同一侧的两个转动座一411放置于固定杆一44的两端，固定杆一44固定在行走车架1的顶部，位于同一侧的两个转动座三421放置于连杆423的两端，行走车架1的顶部对应转动座三421的位置固定有固定杆二45，固定杆二45的顶部设置有滑轨一451，滑轨一451滑动连接有滑块一452，滑块一452与转动座三421固连，支撑车架2的底部对应转动座二412的位置设置有滑轨二47，滑轨二47滑动连接有滑块二471，滑块二471与转动座二412固连，位于同一侧的两个转动座四422放置于固定板46的两端，固定板46固定在支撑车架2的底部。

根据上述技术方案，由于行走机构带动支撑机构移动时，因为支撑机构与隧道顶壁抵接会产生较大的斜向力，为了提高支撑机构的稳定性，斜撑组件4将行走机构和支撑机构连接在一起，提供可靠的斜向支撑力。

如图5和图6所示，行走车架1的顶部还设置有电机48，电机48的输出端连接有丝杆481，丝杆481依次贯穿固定座482和连杆423并与连杆423螺纹连接，固定座482和电机48固定在行走车架1的顶部，当需要提升支撑机构的高度时，电机48启动，丝杆481转动，连杆423在丝杆481的作用下沿滑轨一451滑动，由于斜撑一41和斜撑二42之间通过交叉轴43铰接，连杆423移动后，斜撑一41和斜撑二42之间的夹角变小，转动座三421带动滑块一452移动，转动座二412带动滑块二471移动，此时支撑机构被斜撑组件4升高，实现支撑机构与隧道顶壁的紧密抵接，有利于支撑作业的顺利进行。

在其他可选的实施例中，支撑机构还可以为开设有通孔的滑板，滑板对应隧道掘进的方向形成有倒角面，倒角面可以避免滑板在移动过程中与隧道顶壁产生较大抵触，有利于装置的顺利移动，同时，通孔可以有利于隧道顶壁的灰尘等杂质漏出，从而使滑板与隧道顶壁抵接时更加贴合，支撑力更好。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，确定隧道施工位置，准备隧道掘进工具进行施工；

第二步，根据隧道施工断面，将其分为上半断面和下半断面，其断面呈台阶形状；

第三步，挖掘隧道，先针对隧道的上半断面施工，运出挖掘的土石后，再对下半断面施工，二者交替进行；

第四步，根据隧道掘进速度，使用移动支撑装置对隧道进行实时支撑，直至隧道贯通。

2.根据权利要求1所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述移动支撑装置的两侧以及朝向隧道掘进方向的端部均设置有隧道掘进机，辅助隧道挖掘施工。

3.根据权利要求1所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述移动支撑装置包括行走机构和支撑机构，二者之间通过液压缸(3)和斜撑组件(4)活动连接；

所述行走机构包括行走车架(1)，所述行走车架(1)的头部偏移至其尾部的中心线上方，所述行走车架(1)的头部和尾部之间形成斜面，所述行走车架(1)的两侧传动连接有履带一(11)。

4.根据权利要求3所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述支撑机构包括支撑车架(2)，所述支撑车架(2)的顶部转动设置有多个驱动轴(21)，所述驱动轴(21)的两端连接有驱动轮(22)，位于同一侧的所述驱动轮(22)之间传动连接有履带二(23)。

5.根据权利要求3所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述行走车架(1)的尾部还设置有控制台(5)。

6.根据权利要求4所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述液压缸(3)设置于所述行走车架(1)的中间位置，所述液压缸(3)的输出端向上延伸并与所述支撑车架(2)的底部连接。

7.根据权利要求4所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述液压缸(3)的外部套设有防尘罩，所述防尘罩为多级套筒结构，其顶端与所述支撑车架(2)底部抵接，其底端与所述行走车架(1)的顶部抵接。

8.根据权利要求3所述的一种隧道掘进用拱顶支撑施工工艺,其特征在于，所述斜撑组件(4)共两组，两组所述斜撑组件(4)分别设置于所述行走车架(1)的两侧，所述斜撑组件(4)包括转动交叉设置的斜撑一(41)和斜撑二(42)，二者之间的交汇点为支撑点，两组所述斜撑组件(4)的支撑点之间连接有交叉轴(43)。