CN210134955U - 一种导坑支护拱架快速安装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种导坑支护拱架快速安装系统，在现有隧道开挖台车基础上增加了牵引系统、支撑系统、行走系统和顶推系统，在地面将拱架整体拼装，采用牵引系统整体拽拉竖立，支撑系统对拱架进行临时支撑，通过行走系统将拱架移动到位，通过液压顶推系统将拱架安装固定，施工机械化程度高，可节省大量的人力，大幅提高施工效率，降低安全风险，并保证了支护拱架的连接牢固程度和安装精度。本实用新型尤其适用于Ⅳ级、Ⅴ级软弱围岩隧道导坑支护施工。

Description

一种导坑支护拱架快速安装系统

技术领域

本实用新型属于隧道开挖及支护技术领域，具体涉及一种隧道导坑支护拱架安装系统，用于隧道Ⅳ级、Ⅴ级软弱围岩下单侧壁、双侧壁导坑钢拱架快速安装。

背景技术

在隧道开挖施工中，对已开挖导坑的侧壁及时采用拱架进行支护是隧道施工的关键工序，以防止隧道坍塌。图1所示是一个隧道开挖导坑结构示意图，在隧道100的开挖导坑102侧壁安装有支护拱架，图1中导坑左侧壁安装的是导坑初期支护拱架102，右侧安装的是导坑临时支护拱架103。隧道开挖通常采用开挖台车104，支护拱架的安装一般是借助隧道开挖台车辅助进行。隧道开挖台车两侧分别设有上平台、中平台和下平台，施工人员在各平台上进行拱架安装施工。

支护拱架通常采用工字钢，重量较重，而现有拱架安装方法主要靠人力搬运到指定位置，再通过人力顶推到导坑侧壁上安装固定，劳动强度大，施工效率较低。特别是特大断面隧道Ⅳ级、Ⅴ级软弱围岩支护参数高，均采用大型工字钢钢拱架，型号规格高(采用I22～I25工字钢)、单构件长度长(3.5～5.1m)、单构件重量重(127-220Kg)，支护班组人员需要成倍增加，但施工效率仍得不到有效提高，而且支护不能及时闭合带来的隧道坍塌风险大大增加。

发明内容

本实用新型的目的在于针对目前隧道导坑支护拱架安装主要靠人力导致劳动强度大、施工效率低的问题，提供一种导坑支护拱架快速安装系统，以提高拱架安装施工效率，避免隧道坍塌风险。

为实现上述目的，本实用新型提供一种导坑支护拱架快速安装系统，包括一隧道开挖台车，所述隧道开挖台车包括两排平行设置的下立柱，每根下立柱的外侧连接一横杆和一斜撑杆形成三角托架，每排下立柱连接的横杆上铺设有面板，形成下平台；两排下立柱的上端之间通过下横梁连接，所述下横梁两端向下立柱外侧延伸出一定长度，下横梁中部支撑两根上立柱，在下横梁上位于两上立柱外侧的部位铺设有面板，形成中平台；两上立柱上端通过上横梁连接，在上横梁上铺设有面板，形成上平台，其特征在于，在所述隧道开挖台车上设有牵引系统、支撑系统、行走系统和顶推系统；

所述牵引系统包括一设置在隧道开挖台车上平台上的卷扬机；

所述支撑系统包括横向支撑系统、竖向支撑系统和托架系统；所述横向支撑系统包括两根横向支撑杆，两横向支撑杆分别设置在隧道开挖台车后端的两根下立柱下端外侧，每根横向支撑杆的一端与所述下立柱通过销轴转动连接，另一端与一手拉葫芦连接，所述手拉葫芦悬挂在隧道开挖台车后端一横杆的下方；所述竖向支撑系统包括一竖向支撑杆，所述竖向支撑杆下端与隧道开挖台车后端一根下立柱的下端内侧通过一转轴转动连接，竖向支撑杆的上端高于设置在隧道开挖台车上平台上的卷扬机的顶部，并与所述卷扬机的牵引绳连接；所述托架系统包括分别设置在隧道开挖台车两侧的导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架，所述导坑初期支护拱架托架是一与导坑初期支护拱架弧度一致的工字钢，所述导坑临时支护拱架托架是一与导坑临时支护拱架弧度一致的工字钢，所述导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架的下端分别支撑在两所述横向支撑杆上，导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架的上端分别与所述竖向支撑杆的上端通过销轴连接；

所述行走系统包括多个移动滑车，每个移动滑车包括一水平设置的支撑梁，所述支撑梁底部两端分别焊接一支腿，每条支腿底部设一滑车行走轮，所述支撑梁顶部中间与一竖向设置的支撑螺杆下端焊接，所述支撑螺杆的上端贯穿一水平支撑板，所述水平支撑板的两侧分别焊接一竖向支撑板，在所述支撑螺杆上位于所述水平支撑板的底面处螺接一控制螺母；在隧道开挖台车的上平台、中平台及下平台上沿台车纵向分别铺设有一条滑车行走轨道，每个移动滑车设置在隧道开挖台车的一上平台或中平台或下平台上，移动滑车的滑车行走轮支撑在所述滑车行走轨道上，每个移动滑车的水平支撑板及竖向支撑板均与导坑初期支护拱架托架或导坑临时支护拱架托架焊接；

所述顶推系统包括多个液压顶推装置，每个液压顶推装置包括一底座，所述底座底部两侧分别设有两个滚轮，底座顶面一侧设有一斜向油缸，所述斜向油缸的后端通过销轴与底座连接，斜向油缸前端朝向台车外侧并设有拱架固定装置，在斜向油缸前端外壁底部焊接一连接板；底座顶面另一侧设有一竖向油缸，所述竖向油缸的下端通过销轴与底座连接，上端支撑在所述斜向油缸的上端，并与斜向油缸前端底部的连接板通过销轴连接；在隧道开挖台车的下平台、中平台及上平台上分别设有两条液压顶推装置导轨，每个液压顶推装置设置在隧道开挖台车的一下平台或中平台或上平台上，其底座底部两侧的滚轮分别支撑在两液压顶推装置导轨上。

本实用新型在现有隧道开挖台车基础上，增加了牵引系统、支撑系统、行走系统和顶推系统，可以在地面将拱架整体拼装，采用卷扬机整体拽拉竖立，通过行走系统移动到位，通过液压顶推系统安装固定，钢拱架整体安装机械化程度高，可节省大量的人力，大幅提高施工效率，降低安全风险，并保证了支护拱架的连接牢固程度和安装精度。本实用新型尤其适用于Ⅳ级、Ⅴ级软弱围岩隧道导坑支护施工。

附图说明

图1是隧道导坑及隧道开挖台车的结构示意图；

图2是本实用新型的正视结构示意图；

图3是本实用新型的侧视结构示意图；

图4是移动滑车的侧视结构示意图；

图5是移动滑车的正视结构示意图；

图6液压顶推系统的正视结构示意图；

图7是液压顶推系统斜向油缸前端的拱架固定装置正视结构示意图；

图8是液压顶推系统斜向油缸前端的拱架固定装置俯视结构示意图；

图9是拱架固定装置与拱架的固定结构示意图；

图10本实用新型的导坑支护拱架快速安装系统一种使用状态侧视图；

图11本实用新型的导坑支护拱架快速安装系统一种使用状态正视图；

图12是导坑初期支护拱架与导坑临时支护拱架安装完成后的状态示意图。

具体实施方式

本实用新型的导坑支护拱架快速安装系统是在现有的隧道开挖台车的基础上进行了改进。

如图2、图3所示，隧道开挖台车包括两排平行设置的下立柱1，每根下立柱1的外侧连接一横杆2和一斜撑杆3形成三角托架，在每排下立柱连接的横杆2上铺设有面板，形成下平台4；两排下立柱1的上端之间通过下横梁5连接，所述下横梁5两端向下立柱1外侧延伸出一定长度，下横梁5中部支撑两根上立柱6，在下横梁5上位于两上立柱外侧的部位铺设有面板，形成中平台7；两上立柱上端通过上横梁8连接，在上横梁上铺设有面板，形成上平台9。

本实用新型在上述隧道开挖台车上设置了牵引系统、支撑系统、行走系统和顶推系统。

所述牵引系统包括一设置在隧道开挖台车上平台上的卷扬机10；

所述支撑系统包括横向支撑系统、竖向支撑系统和托架系统；所述横向支撑系统包括两根横向支撑杆11，两横向支撑杆11分别设置在隧道开挖台车后端的两根下立柱1下端外侧，每根横向支撑杆11的一端与所述下立柱1通过销轴转动连接，另一端与一手拉葫芦12连接，所述手拉葫芦12悬挂在隧道开挖台车后端一横杆2的下方；所述竖向支撑系统包括一竖向支撑杆13，所述竖向支撑杆13下端与隧道开挖台车后端一根下立柱1的下端内侧通过一转轴14转动连接，竖向支撑杆13的上端高于设置在隧道开挖台车上平台上的卷扬机10的顶部，并与所述卷扬机的牵引绳连接；所述托架系统包括分别设置在隧道开挖台车两侧的导坑初期支护拱架托架15和导坑临时支护拱架托架16，所述导坑初期支护拱架托架15是一与导坑初期支护拱架弧度一致的工字钢，所述导坑临时支护拱架托架16是一与导坑临时支护拱架弧度一致的工字钢，所述导坑初期支护拱架托架15和导坑临时支护拱架托架16的下端分别支撑在两所述横向支撑杆11上，导坑初期支护拱架托架15和导坑临时支护拱架托架16的上端分别与所述竖向支撑杆13的上端通过销轴连接；

所述行走系统包括多个移动滑车17。每个移动滑车的结构如图4、图5所示，包括一水平设置的支撑梁171，所述支撑梁底部两端分别焊接一支腿172，每条支腿底部设一滑车行走轮173，所述支撑梁顶部中间与一竖向设置的支撑螺杆174下端焊接，所述支撑螺杆174的上端贯穿一水平支撑板175，所述水平支撑板175的两侧分别焊接一竖向支撑板176，在所述支撑螺杆174上位于所述水平支撑板175的底面处螺接一控制螺母177。

在隧道开挖台车的上平台、中平台及下平台上沿台车纵向分别铺设有一条滑车行走轨道，每个移动滑车设置在隧道开挖台车的一上平台或中平台或下平台上，移动滑车的滑车行走轮173支撑在所述滑车行走轨道上，每个移动滑车的水平支撑板175及竖向支撑板176均与导坑初期支护拱架托架15或导坑临时支护拱架托架16焊接。

转动控制螺母177，可使支撑螺杆174上升或下降，并带动支撑梁171及滑车行走轮173上升或下降，可根据需要使滑车行走轮173离开滑车行走轨道或支撑在滑车行走轨道上。

所述顶推系统包括多个液压顶推装置18，每个液压顶推装置18的结构如6所示，包括一底座181，所述底座181底部两侧分别设有两个滚轮182，底座顶面一侧设有一斜向油缸183，所述斜向油缸183的后端通过销轴与底座连接，斜向油缸前端朝向台车外侧并设有拱架固定装置184，在斜向油缸183前端外壁底部焊接一连接板185；底座181顶面另一侧设有一竖向油缸186，所述竖向油缸186的下端通过销轴与底座连接，上端支撑在所述斜向油缸的上端，并与斜向油缸183前端底部的连接板185通过销轴连接；在隧道开挖台车的下平台、中平台及上平台上分别设有两条液压顶推装置导轨，每个液压顶推装置18设置在隧道开挖台车的一下平台或中平台或上平台上，其底座底部两侧的滚轮分别支撑在两液压顶推装置导轨上。

本实用新型具体实施时，所述竖向支撑杆13与下立柱1之间连接的转轴14水平设置，其一端焊接在下立柱1的下端内侧，另一端横向贯穿竖向支撑杆13的下端，所述竖向支撑杆13可绕所述转轴14转动。

所述导坑初期支护拱架托架15和导坑临时支护拱架托架16的上端分别焊接一托架连接板19，并通过所述托架连接板19与竖向支撑杆13的上端通过销轴连接。

如图7、图8所示，所述液压顶推装置的斜向油缸183前端的拱架固定装置184是一锁扣，所述锁扣包括一L型推板1841、两个L型螺杆1842和一L型卡板1843，所述L型推板是一直角角钢，其一条边与斜向油缸183的前端固定连接，另一条边上沿与斜向油缸轴心平行的方向焊接有两对耳板1844，每个耳板上设有螺孔，每个L型螺杆1842的一端穿插在一对耳板的螺孔中，并螺接两个调节螺母1845与一个耳板1844的顶面和底面夹紧；所述L型卡板1843也是一直角角钢，其一条边与所述L型螺杆1842的另一端焊接，另一条边朝向斜向顶推油缸183。

图9所示的是拱架固定装置对拱架工字钢的固定结构示意图，以对导坑临时支护拱架103工字钢固定为例，锁扣对支护拱架103进行固定时，先将松开两个调节螺母1845，将L型螺杆1842向上移动，使L型推板1841与L型卡板1843之间的开口大于工字钢的高度，将开口处对准工字钢一侧，推动液压顶推装置向工字钢另一侧移动，将工字钢置于L型推板1841与L型卡板1843之间，并调节斜向顶推油缸183向上顶推，将L型推板1841顶紧工字钢，然后向下移动L型螺杆1842，使L型卡板1843也顶紧工字钢，拧紧两个调节螺母1845，将L型螺杆1842固定，便将导坑临时支护拱架103锁紧固定在L型推板1841与L型卡板1843之间。启动斜向顶推油缸183向前顶推，可将导坑临时支护拱架103顶推到导坑侧壁的指定位置并进行安装固定。

采用上述导坑支护拱架快速安装系统进行导坑支护拱架安装，方法如下：

由于导坑初期支护拱架和导坑临时支护拱架上端存在丁字交叉，为避免安装时相互干扰，将导坑初期支护拱架和导坑临时支护拱架分别安装，先安装导坑临时支护拱架，后安装导坑初期支护拱架。具体包括以下步骤：

(1)如图10、图11所示，将导坑初期支护拱架托架15与竖向支撑杆13上端的连接销轴解除；转动与导坑临时支护拱架托架16连接的移动滑车17上的调节螺母，使移动滑车底部的滑车行走轮上升，离开滑车行走轨道；放松卷扬机10的牵引绳20，使竖向支撑杆13绕其下端的转轴14向隧道开挖台车后方转动，并带动导坑临时支护拱架托架16一起平放到地面上；

(2)在地面上拼装好导坑临时支护拱架103，并与导坑临时支护拱架托架16绑定；

(3)如图11所示，启动卷扬机10收紧牵引绳，将竖向支撑杆13、导坑临时支护拱架托架16及与导坑临时支护拱架托架绑定的导坑临时支护拱架103一起拽拉至竖立状态；

(4)转动与导坑临时支护拱架托架16连接的移动滑车17上的调节螺母，使移动滑车17底部的滑车行走轮下降，支撑在滑车行走轨道上；然后解除导坑临时支护拱架托架16与竖向支撑杆13的连接销轴，同时操作手拉葫芦12放松倒链，使横向支撑杆11支撑导坑临时支护拱架托架16的一端高度下降，与导坑临时支护拱架托架下端分离，使导坑临时支护拱架托架16完全依靠移动滑车17支撑；

(5)推动支撑导坑临时支护拱架托架16的滑车17沿滑车行走轨道移动到正对导坑侧壁上的导坑临时支护拱架预定安装位置；

(6)将液压顶推装置18推动到导坑临时支护拱架103一侧，启动竖向顶推油缸伸缩，将斜向油缸的轴心调整到垂直于导坑临时支护拱架103的轴线；启动斜向顶推油缸，使其前端靠近导坑临时支护拱架，并按照图9所示的方式，将其拱架固定装置184与导坑临时支护拱架103锁紧固定；

(7)解除导坑临时支护拱架托架16与导坑临时支护拱架103的绑定，推动移动滑车17将导坑临时支护拱架托架16移开；启动液压顶推装置18的斜向顶推油缸将导坑临时支护拱架103顶推到导坑侧壁上并安装固定；

(8)安装导坑初期支护拱架102的方法与上述安装导坑临时支护拱架103的方法相同。将导坑临时支护拱架托架16与竖向支撑杆13的连接解除，将导坑初期支护拱架托架15与竖向支撑杆13上端通过销轴连接，然后按照步骤(1)到(7)中导坑临时支护拱架103的安装方法安装导坑初期支护拱架102；

(9)循环上述步骤(1)到(8)，直至完成所有导坑临时支护拱架103和导坑初期支护拱架102的安装。安装完成后的状态如图12所示。

Claims (4)

1.一种导坑支护拱架快速安装系统，包括一隧道开挖台车，所述隧道开挖台车包括两排平行设置的下立柱，每根下立柱的外侧连接一横杆和一斜撑杆形成三角托架，每排下立柱连接的横杆上铺设有面板，形成下平台；两排下立柱的上端之间通过下横梁连接，所述下横梁两端向下立柱外侧延伸出一定长度，下横梁中部支撑两根上立柱，在下横梁上位于两上立柱外侧的部位铺设有面板，形成中平台；两上立柱上端通过上横梁连接，在上横梁上铺设有面板，形成上平台，其特征在于，在所述隧道开挖台车上设有牵引系统、支撑系统、行走系统和顶推系统；

所述牵引系统包括一设置在隧道开挖台车上平台上的卷扬机；

所述支撑系统包括横向支撑系统、竖向支撑系统和托架系统；所述横向支撑系统包括两根横向支撑杆，两横向支撑杆分别设置在隧道开挖台车后端的两根下立柱下端外侧，每根横向支撑杆的一端与所述下立柱通过销轴转动连接，另一端与一手拉葫芦连接，所述手拉葫芦悬挂在隧道开挖台车后端一横杆的下方；所述竖向支撑系统包括一竖向支撑杆，所述竖向支撑杆下端与隧道开挖台车后端一根下立柱的下端内侧通过一转轴转动连接，竖向支撑杆的上端高于设置在隧道开挖台车上平台上的卷扬机的顶部，并与所述卷扬机的牵引绳连接；所述托架系统包括分别设置在隧道开挖台车两侧的导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架，所述导坑初期支护拱架托架是一与导坑初期支护拱架弧度一致的工字钢，所述导坑临时支护拱架托架是一与导坑临时支护拱架弧度一致的工字钢，所述导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架的下端分别支撑在两所述横向支撑杆上，导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架的上端分别与所述竖向支撑杆的上端通过销轴连接；

所述行走系统包括多个移动滑车，每个移动滑车包括一水平设置的支撑梁，所述支撑梁底部两端分别焊接一支腿，每条支腿底部设一滑车行走轮，所述支撑梁顶部中间与一竖向设置的支撑螺杆下端焊接，所述支撑螺杆的上端贯穿一水平支撑板，所述水平支撑板的两侧分别焊接一竖向支撑板，在所述支撑螺杆上位于所述水平支撑板的底面处螺接一控制螺母；在隧道开挖台车的上平台、中平台及下平台上沿台车纵向分别铺设有一条滑车行走轨道，每个移动滑车设置在隧道开挖台车的一上平台或中平台或下平台上，移动滑车的滑车行走轮支撑在所述滑车行走轨道上，每个移动滑车的水平支撑板及竖向支撑板均与导坑初期支护拱架托架或导坑临时支护拱架托架焊接；

所述顶推系统包括多个液压顶推装置，每个液压顶推装置包括一底座，所述底座底部两侧分别设有两个滚轮，底座顶面一侧设有一斜向油缸，所述斜向油缸的后端通过销轴与底座连接，斜向油缸前端朝向台车外侧并设有拱架固定装置，在斜向油缸前端外壁底部焊接一连接板；底座顶面另一侧设有一竖向油缸，所述竖向油缸的下端通过销轴与底座连接，上端支撑在所述斜向油缸的上端，并与斜向油缸前端底部的连接板通过销轴连接；在隧道开挖台车的下平台、中平台及上平台上分别设有两条液压顶推装置导轨，每个液压顶推装置设置在隧道开挖台车的一下平台或中平台或上平台上，其底座底部两侧的滚轮分别支撑在两液压顶推装置导轨上。

2.根据权利要求1所述的导坑支护拱架快速安装系统，其特征在于：所述竖向支撑杆与下立柱之间连接的转轴水平设置，其一端焊接在下立柱的下端内侧，另一端横向贯穿竖向支撑杆的下端，所述竖向支撑杆可绕所述转轴转动。

3.根据权利要求1所述的导坑支护拱架快速安装系统，其特征在于：所述导坑初期支护拱架托架和导坑临时支护拱架托架的上端分别焊接一托架连接板，并通过所述托架连接板与竖向支撑杆的上端通过销轴连接。

4.根据权利要求1所述的导坑支护拱架快速安装系统，其特征在于：所述液压顶推装置的斜向油缸前端的拱架固定装置包括一锁扣，所述锁扣包括一L型推板、两个L型螺杆和一L型卡板，所述L型推板是一直角角钢，其一条边与斜向油缸的前端固定连接，另一条边上沿与斜向油缸轴心平行的方向焊接有两对耳板，每个耳板上设有螺孔，每个L型螺杆的一端穿插在一对耳板的螺孔中，并螺接两个调节螺母与一个耳板的顶面和底面夹紧；所述L型卡板也是一直角角钢，其一条边与所述L型螺杆的另一端焊接，另一条边朝向斜向顶推油缸的前端。

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