CN218376513U - 一种大跨隧道分部开挖临时支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，包括：两个对称设置的底座、分别设置在两个底座上的顶升机构、设置在顶升机构的输出端上的伸缩护顶机构、以及设置在顶升机构上并用于推动伸缩护顶机构伸缩的推动机构；伸缩护顶机构包括上弧形护顶、以及滑动设置在上弧形护顶上的下弧形护顶，下弧形护顶远离上弧形护顶的端部与顶升机构的输出端转动连接，上弧形护顶远离下弧形护顶的端部与推动机构转动连接。本实用新型提供的临时支护结构，结构简单易操作，节省了支护时间，提高了支护效率，还改善了中隔壁钢拱架临时支护区域小导致护顶效果较差的问题，能有效防止碎石坠落、塌顶等问题，起到较好的临时支护效果。

Description

一种大跨隧道分部开挖临时支护结构

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种大跨隧道分部开挖临时支护结构。

背景技术

本实用新型对于背景技术的描述属于与本实用新型相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本实用新型的实用新型内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本实用新型在首次提出申请的申请日的现有技术。

目前，大跨隧道开挖中，遇到隧道浅埋、围岩软弱等不良围岩条件时，极易出现掌子面崩塌、顶板围岩落石等大变形问题，这严重制约隧道工程的施工效率和安全。为了防止大变形灾害的发生，国内外一般采用分部开挖方法进行施工，其中以中隔墙法(即CD法)和交叉中隔墙法(即CRD法)最为常见。该方法大多采用钢拱架配合喷砼进行临时支护，虽然对于控制大变形的效果较为明显，但其用量大、施工工序繁琐、对各分部施工干扰性较强，导致各分部开挖时断面闲置时间较长，严重影响施工效率和施工进度，增加了施工成本。

在控制大跨隧道变形的基础上，如何实现绿色快速施工、简化临时支护步骤、提高大跨隧道施工效率，是当前大跨隧道分部开挖亟待解决的关键问题，具有重要科研和实用价值。因此，本实用新型提出一种适用于大跨隧道分部开挖的绿色临时支护立柱工法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，以解决现有大跨隧道开挖临时支护施工繁琐结构复杂的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，包括：两个对称设置的底座、分别设置在两个底座上的顶升机构、设置在顶升机构的输出端上的伸缩护顶机构、以及设置在顶升机构上并用于推动伸缩护顶机构伸缩的推动机构；

伸缩护顶机构包括上弧形护顶、以及滑动设置在上弧形护顶上的下弧形护顶，下弧形护顶远离上弧形护顶的端部与顶升机构的输出端转动连接，上弧形护顶远离下弧形护顶的端部与推动机构转动连接，上弧形护顶在推动机构的推动下沿下弧形护顶滑动实现伸缩。

采用上述技术方案的有益效果为：通过推动机构驱使伸缩护顶机构中的上弧形护顶和下弧形护顶与隧道围岩的弧形角度一致，然后在调整顶升机构使伸缩护顶机构的外部与顶部隧道围岩的表面紧密贴合，通过顶升机构对伸缩护顶机构进行支撑，通过上述临时支护结构代替现有的钢拱架支护，可一次性实现大跨隧道临时支护，简化传统工法施工工序。

进一步地，推动机构包括设置在顶升机构上的驱动件、转动连接在顶升机构上的连接杆，驱动件位于连接杆的上方，且驱动件的输出端与连接杆的杆部铰接，连接杆远离顶升机构的端部与上弧形护顶转动连接。

采用上述技术方案的有益效果为：驱动件启动时其输出端推动连接杆转动，进而带动上弧形护顶沿连接杆转动同时沿下弧形护顶滑动并伸展，从而调整伸缩护顶机构的弧形角度，便于对隧道围岩进行支护。

进一步地，上弧形护顶远离下弧形护顶的端部两侧分别设置有第一连接板，第一连接板与连接杆铰接。

进一步地，下弧形护顶远离上弧形护顶的端部两侧分别设置有第二连接板，第二连接板与顶升机构的输出端铰接。

采用上述技术方案的有益效果为：通过铰接实现转动连接，结构稳定可靠。

进一步地，底座上开设有凹槽，凹槽内放置有压力传感器，压力传感器位于顶升机构的底端，顶升机构的外壁设置有与压力传感器通信连接的压力报警器。

采用上述技术方案的有益效果为：压力传感器用于采集顶升机构所受到的压力，并反馈至压力报警器上，当压力达到一定值后，压力报警器会发出警示，从而保证了现场施工的安全。

进一步地，顶升机构的侧壁设置有扶手。

采用上述技术方案的有益效果：扶手便于施工人员操作。

进一步地，上弧形护顶的底部设置有多个连接块，多个连接块的底部连接有球形滑块，下弧形护顶靠近上弧形护顶的侧面设置有与球形滑块匹配的滑槽。

采用上述技术方案的有益效果：球形滑块便于顺利在滑槽内滑动，且还能有效防止滑脱出滑槽。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的伸缩护顶机构由高刚度的轧钢构成，用于支承围岩，起到护顶作用，通过推动机构可实现上弧形护顶和下弧形护顶的拉伸和收缩，用于调节支护面积，并在顶升机构的作用下驱使伸缩护顶机构的外部与隧道围岩内壁贴合，从而实现了临时支护；

2、本实用新型的提供的临时支护结构，替代钢拱架，形成临时支护区域，结构简单易操作，节省了支护时间，提高了支护效率，可实时监测和记录围岩压力，不仅为后期支护方案的优化提供了数据支持，还改善了中隔壁钢拱架临时支护区域小导致护顶效果较差的问题，能有效防止碎石坠落、塌顶等问题，起到较好的护顶效果；推动机构和顶升机构共同提供一定的支护力，避免了反复拆卸钢拱架的问题。

附图说明

图1为大跨隧道分部开挖临时支护结构的结构示意图；

图2为伸缩护顶机构的具体结构示意图；

图3为伸缩护顶机构的伸缩结构示意图；

图4为大跨隧道分部开挖临时支护结构施工横向断面示意图。

图中：1-底座、2-顶升机构、3-伸缩护顶机构、31-上弧形护顶、311-连接块、312-球形滑块、32-下弧形护顶、33-第一连接板、34-第二连接板、4-推动机构、41-驱动件、42-连接杆、5-压力报警器、6-扶手。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图4所示，一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，包括：两个对称设置的底座1、分别设置在两个底座1上的顶升机构2、设置在顶升机构2的输出端上的伸缩护顶机构3、以及设置在顶升机构2上并用于推动伸缩护顶机构3伸缩的推动机构4；顶升机构2包括缸体、以及设置在缸体上的液压活柱，其采用现有液压千斤顶，在此不做过多描述；缸体设置在底座1的顶部，缸体上设置有液压阀，液压阀用于加压和卸压，通过油压控制液压活柱在缸体内伸缩，从而实现对伸缩护顶机构3的顶升。

伸缩护顶机构3包括上弧形护顶31、以及滑动设置在上弧形护顶31上的下弧形护顶32，下弧形护顶32远离上弧形护顶31的端部与顶升机构2的输出端转动连接，上弧形护顶31远离下弧形护顶32的端部与推动机构4转动连接，上弧形护顶31在推动机构4的推动下沿下弧形护顶32滑动实现伸缩。上弧形护顶31和下弧形护顶32均呈弧形结构，便于与顶部隧道的围岩内壁贴合，提高支护效果。

为了实现滑动，上弧形护顶31的底部设置有多个连接块311，多个连接块311的底部连接有球形滑块312，下弧形护顶32靠近上弧形护顶31的侧面设置有与球形滑块312匹配的滑槽。提高球形滑块312和滑槽配合实现滑动连接；在本实用新型的其他实施例中，可以在下弧形护顶32上设置连接块和滑块，对应的在上弧形护顶31上开设与之匹配的滑槽，从而实现滑动连接；也可以在上弧形护顶31和下弧形护顶32之间设置滑动构件，实现滑动连接。

推动机构4包括设置在顶升机构2上的驱动件41、转动连接在顶升机构2上的连接杆42，连接杆42的端部铰接在顶升机构2的缸体的侧壁，驱动件41位于连接杆42的上方，且驱动件41的输出端与连接杆42的杆部铰接，连接杆42远离顶升机构2的端部与上弧形护顶31转动连接。驱动件41可以采用现有气缸或者液压缸，其输出端与连接杆42铰接实现转动，使用时，预先操作驱动件41，驱动件41的输出端驱动连接杆42绕顶升机构2的缸体转动，连接杆42带动上弧形护顶31沿下护顶护顶32滑动并展开，调节支护面积，使得展开后的上弧形护顶31和下弧形护顶32形成的弧形角度与隧道围岩内的而弧形角度相同，然后再调节顶升机构2驱动伸缩护顶机构3与顶部隧道围岩紧密贴合，并形成临时支护，结构简单。本实用新型中的伸缩护顶机构3由高刚度的轧钢构成，用于支承围岩，起到护顶作用。

本实施例中，上弧形护顶31和下弧形护顶32均通过铰接实现转动，上弧形护顶31远离下弧形护顶32的端部两侧分别设置有第一连接板33，第一连接板33与连接杆42铰接。下弧形护顶32远离上弧形护顶31的端部两侧分别设置有第二连接板34，第二连接板34与顶升机构2的输出端铰接。在本实用新型的其他实施例中，可以通过在上弧形护顶31和下弧形护顶32上设置连接块，连接块上设置轴承座，连接杆42和顶升机构2的端部设置与轴承座配合的轴承实现转动。

底座1上开设有凹槽，凹槽内放置有压力传感器，压力传感器位于顶升机构2的底端，顶升机构2的外壁设置有与压力传感器通信连接的压力报警器5。压力传感器用于采集顶升机构2所受到的压力，压力报警器5采用现有压力报警器，其内植入有控制芯片，可以与压力传感器电连接，当压力传感器检测到顶升机构2所受压力达到压力报警器5设定的限制时，控制芯片进行处理并控制压力报警器5发出警报并提示现场施工人员，进一步保证了施工安全。

顶升机构2的侧壁设置有扶手6。具体地，扶手6设置在顶升机构2的缸体的侧壁。

本实用新型的大跨隧道分部开挖临时支护的施工方法，具体步骤如下：

S1：隧道进行分部开挖，并在围岩内侧、以及中隔壁初喷混凝土并安装锚杆、钢筋网，完成初喷混凝土支护；

隧道按照①、②、③、④的顺序进行分部开挖，当开挖至第①分部时，需要对裸露围岩以及中隔壁喷射混凝土并安装锚杆、钢筋网，用于防止碎石掉落，完成初喷混凝土支护；

S2：在开挖分部依次安装底座1、顶升机构2、伸缩护顶机构3和推动机构4，调整推动机构4并使得伸缩护顶机构3的顶部与隧道顶部的弧形角度相同；

在步骤S2中，通过推动机构4推动上弧形护顶31沿下弧形护顶32滑动实现伸展，并使得上弧形护顶31和下弧形护顶32伸展后形成的弧形角度与隧道顶部的弧形角度相同。

S3：调整顶升机构2使得伸缩护顶机构3的顶部与隧道掌子面的顶部围岩紧密贴合，形成临时支护区域；

调整顶升机构2中的液压阀，使得液压活柱顶升并推动上弧形护顶31和下弧形护顶32移动，然后在调整其形成的弧形面与隧道围岩内壁紧贴，形成临时支护区域。

S4：拆卸部分临时支护结构，继续开挖隧道下一分部，并重复上述步骤，直至完成隧道全断面的一次循环进尺，然后在进行隧道下一个断面的分部开挖；

重复上述步骤，并按照开挖顺序依次对②、③、④分部进行开挖，在开挖第②分部时，第②分部的开挖进尺稍小于第①分部的进尺，便于替换对应型号的临时支护结构；并继续上述步骤开挖③、④分部，直至完成隧道全断面的一次循环进尺。

S5：拆卸临时支护结构，在全段断面的临时支护区域复喷混凝土，完成二次喷射混凝土支护；

S6：继续开挖隧道下一个断面，重复上述步骤，完成隧道支护。

通过采用临时支护结构代替现有的钢拱架和中隔壁临时支护，可一次性实现大跨隧道临时支护，简化传统工法施工工序，节省钢拱架安装、中隔壁喷砼和钢拱架拆除的时间。同时，压力报警器5实时监测围岩压力，为后期支护方案的优化提供支撑，保证施工安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，包括：两个对称设置的底座(1)、分别设置在两个所述底座(1)上的顶升机构(2)、设置在所述顶升机构(2)的输出端上的伸缩护顶机构(3)、以及设置在所述顶升机构(2)上并用于推动所述伸缩护顶机构(3)伸缩的推动机构(4)；

所述伸缩护顶机构(3)包括上弧形护顶(31)、以及滑动设置在所述上弧形护顶(31)上的下弧形护顶(32)，所述下弧形护顶(32)远离所述上弧形护顶(31)的端部与所述顶升机构(2)的输出端转动连接，所述上弧形护顶(31)远离所述下弧形护顶(32)的端部与所述推动机构(4)转动连接，所述上弧形护顶(31)在所述推动机构(4)的推动下沿所述下弧形护顶(32)滑动实现伸缩。

2.根据权利要求1所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述推动机构(4)包括设置在所述顶升机构(2)上的驱动件(41)、转动连接在所述顶升机构(2)上的连接杆(42)，所述驱动件(41)位于所述连接杆(42)的上方，且所述驱动件(41)的输出端与所述连接杆(42)的杆部铰接，所述连接杆(42)远离所述顶升机构(2)的端部与所述上弧形护顶(31)转动连接。

3.根据权利要求2所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述上弧形护顶(31)远离所述下弧形护顶(32)的端部两侧分别设置有第一连接板(33)，所述第一连接板(33)与所述连接杆(42)铰接。

4.根据权利要求2所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述下弧形护顶(32)远离所述上弧形护顶(31)的端部两侧分别设置有第二连接板(34)，所述第二连接板(34)与所述顶升机构(2)的输出端铰接。

5.根据权利要求1所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述底座(1)上开设有凹槽，所述凹槽内放置有压力传感器，所述压力传感器位于所述顶升机构(2)的底端，所述顶升机构(2)的外壁设置有与所述压力传感器通信连接的压力报警器(5)。

6.根据权利要求1所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述顶升机构(2)的侧壁设置有扶手(6)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述上弧形护顶(31)的底部设置有多个连接块(311)，多个所述连接块(311)的底部连接有球形滑块(312)，所述下弧形护顶(32)靠近所述上弧形护顶(31)的侧面设置有与所述球形滑块(312)匹配的滑槽。

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