一种隧道支护用支撑杆

1.本发明涉及隧道支护技术领域，具体涉及一种隧道支护用支撑杆。


背景技术：

2.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。隧道结构基本型式有半衬砌结构、厚拱薄墙衬砌结构、直墙拱形衬砌结构、曲墙衬砌结构、复合衬砌结构和连拱隧道结构。
3.其中，直墙拱形衬砌结构的隧道整体性和受力形较好，在隧道初期开挖的过程中，由于隧道顶部为拱形，需要对隧道顶部进行支撑，隧道支撑指的是隧道开挖过程中，为了防止围岩变形或坍落所设置的支护结构，目前使用的支护结构一般与隧道岩土体系为点接触，接触面积小，难以提供较大的支撑力，支撑效果不好，因此，有人研发了采用弧形板体对隧道支撑。如：公开号为cn111022091a的《一种隧道初期支护用多角度支撑杆》，提供了一种多角度支撑的支撑杆，但是，该发明的弧形支撑板的弧度不可调节，目前采用这种弧形板体对隧道进行支撑的支撑杆，不但需要根据不同弧度的隧道拱顶具体设计出相配应的弧形支撑板，导致材料的浪费，还因为需要加工不同规格的弧形支撑板导致物力、人力上的浪费，且支撑效果也不如人意。


技术实现要素：

4.本发明为解决目前使用的隧道支撑装置所用支撑板难以根据不同弧度的拱顶进行调节的问题，提供一种隧道支护用支撑杆，能够适用不同弧度的隧道拱顶，提供给隧道更好的支护。
5.为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种隧道支护用支撑杆，包括底座、伸缩部和顶压头；所述伸缩部包括第一液压缸和第二液压缸，所述第一液压缸转动连接在底座上、且活塞端上连接有圆管，圆管内有连接在第一液压缸活塞端的第二液压缸，第二液压缸的活塞端连接有活塞板，活塞板上方的圆管内填充有液压油；所述顶压头包括壳体、顶板和锁紧组件，圆管上端连接壳体的底板，多个所述顶板自左向右设置在壳体内，每个顶板的顶端伸出壳体，所述顶板的顶端面上设有u型槽，多个顶板上的u型槽相互连通构成u型通道，u型槽的前后侧壁设有卡槽，u型槽的底面设有盲孔，每个顶板的顶面连接有连接板；所述锁紧组件包括方管、u型板、限位件和油管，所述方管位于u型通道内、且两端连接壳体，每个所述盲孔内有连接方管的拉伸弹簧，所述u型板水平滑动设于方管内，u型板底部对应方管右端开口、且和壳体右侧板之间连接压缩弹簧，限位件有多个、且与顶板一一对应，限位件包括转轴、卡板和驱动板，所述转轴位于u型板内，前后端贯穿方管的前后两侧、且均连接有位于对应卡槽内的卡板，所述u型板内的转轴上端连接有竖板，所述竖板左侧有连接在u型板内部上侧面的驱动板，所述油管一端连通活塞板上方的圆管、另一端经方
管连通u型板内的空间。
6.进一步地，所述底座包括横板和立板，所述横板的顶面前后部连接有立板，两个立板之间转动连接有承载柱，承载柱被电机驱动。
7.进一步地，所述承载柱为水平设置的圆柱体，承载柱的上端中部设置有开口朝上的凹槽，所述第一液压缸的缸体固定在凹槽内。
8.进一步地，两个所述立板上对称设置有弧形凸起朝下的、贯穿立板前后侧面的弧形孔，弧形孔的圆心与电机的输出轴的轴心在同一直线上，所述承载柱的前侧面下部设置有向前穿过承载柱前侧弧形孔的第一螺杆，承载柱的后侧面下部设置有向后穿过承载柱后侧弧形孔的第二螺杆，第一螺杆上旋装有和底座前部立板前侧面接触的第一螺母，第二螺杆上旋装有和底座后部立板后侧面接触的第二螺母。
9.进一步地，每个所述卡槽左右侧壁上均设有多个水平的凸楞，多个所述凸楞沿所在卡槽高度方向设置，每个所述凸楞均为正三棱柱，凸楞的一侧面连接所在卡槽的侧壁上。
10.进一步地，每个所述卡板到所在卡槽左右侧壁上的凸楞之间均有间距。
11.进一步地，每个所述竖板和方管内部后侧面之间的转轴上套设有扭簧，所述扭簧一端连接方管内部后侧面、另一端连接转轴周壁。
12.进一步地，所述驱动板竖直固定连接在u型板内部上侧面，竖板竖直固定连接在转轴上端，每个所述限位件的驱动板下端均高于转轴上端，竖板的上端靠近u型板内部上侧面，当压缩弹簧呈自然状态时，每个限位件的竖板和驱动板相互接触。
13.进一步地，所述u型板带动驱动板向右运动到极限状态时，每个所述限位件上的竖板呈左低右高的倾斜状态、且竖板左侧面顶在左侧相邻驱动板下端。
14.通过上述技术方案，本发明的有益效果为：1.本发明顶压头上的顶板能够根据不同隧道拱顶的弧度变化、同一隧道不同位置的弧度变化进行调节，不受拱顶变化的限制，顶压头上的顶板随着拱顶弧度的变化，可以进行调节，保证每个顶板上的连接板接触隧道拱顶，顶压头上多个连接板的顶面所在的面，可以调节呈和需要顶压的拱顶弧度相配应的弧形曲面，从而进行隧道拱顶支护，使用范围较广，提高支护效果。
15.2.本发明通过第一螺杆、第一螺母、第二螺杆和第二螺母的配合使用，能够使承载柱承载的伸缩部和顶压头得以长时间保持一定的倾斜角度。
16.3.本发明卡槽上的凸楞能够保证卡槽被卡板完全卡紧，使顶板上的连接板和所需要的支护的拱顶弧度配应后，顶板不再向下运动。
17.4.本发明在隧道中的某一位置针对此处的隧道拱顶进行支护时，不需要频繁移动底座，就可以对此处的隧道拱顶上位于同一圆周上的任意一处进行支护。
18.5.本发明顶板上的连接板顶压隧道竖直的侧壁后，同样能够使顶板上的连接板和隧道侧壁相配应，对隧道侧壁进行顶压支撑，适用范围广。
附图说明
19.图1是本发明的剖视图；图2是图1中a处的局部放大图；图3是图1中b-b处的剖视图；
图4是图2中c处的局部放大图；图5是本发明的锁紧组件的局部剖视图（无油管）；图6是本发明的限位件的结构示意图（放大图）；图7是本发明的顶板的结构示意图；图8是本发明的底座的剖视图（右视）；图9是本发明的底座前部的立板和第一螺杆连接的主视图；图10是本发明的顶压头顶压隧道拱顶的使用状态图。
20.附图中标号为：1为横板，2为螺栓孔，3为立板，4为圆管，5为活塞板，6为液压油，7为油管，8为壳体，9为拉伸弹簧，10为盲孔，11为方管，12为u型槽，13为连接板，14为卡槽，15为凸楞，16为驱动板，17为竖板，18为压缩弹簧，19为转轴，20为u型板，21为肋板，22为第二液压缸，23为第一液压缸，24为承载柱，25为顶板，26为卡板，27为第一螺杆，28为第一螺母，29为转动轴，30为凹槽，31为电机，32为第二螺杆，33为第二螺母，34为弧形孔，35为拱顶，36为扭簧。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：如图1～图10所示，一种隧道支护用支撑杆，包括底座、伸缩部和顶压头；所述底座包括横板1和立板3，所述横板1为长方形板体，横板1上靠近边缘处设置有多个螺栓孔2，所述横板1的顶面前后部对称连接有立板3，所述立板3为竖直的长方形板体，两个立板3之间转动连接有承载柱24，承载柱24的前后两端分别经转动轴29转动连接两个立板3，承载柱24被电机31驱动，所述电机31的输出轴贯穿后部的立板3连接承载柱24后侧的转动轴29；所述伸缩部包括第一液压缸23和第二液压缸22，所述第一液压缸23连接于承载柱24上端中部，第一液压缸23的活塞端连接有圆管4，圆管4的下部内设置有连接第一液压缸23活塞端的第二液压缸22，第二液压缸22的缸体固定连接在圆管4内侧的第一液压缸23的活塞端面上，第二液压缸22的活塞端连接有周壁和圆管4内壁滑动接触的活塞板5，活塞板5上方的圆管4内填充有液压油6；所述顶压头包括壳体8、顶板25和锁紧组件，所述壳体8为方形、且上端开口，圆管4上端连接壳体8的底板中部，所述顶板25为竖向设置的长方形板体、且有多个，多个所述顶板25自左向右设置在壳体8内，多个所述顶板25上端平齐、下端平齐，每个顶板25的下部位于壳体8上部内，每个顶板25的顶端伸出壳体，每相邻两个顶板25相接触，所述顶板25的顶端面上设有u型槽12，u型槽12的左右两端贯穿顶板25的左右侧面，多个顶板25上的u型槽12相互连通构成u型通道，u型槽12的前后侧壁设置有上端贯穿顶板25顶面的卡槽14，所述卡槽14为竖向的长条形槽体，u型槽12的底面设有开口朝上的盲孔10，每个顶板25的顶面连接有连接板13，所述连接板13为底面和顶板25的顶面相配应的长方形板体；所述锁紧组件包括方管11、u型板20、限位件和油管7，所述方管11位于u型通道内、且两端固定连接壳体8左右内侧壁上端，每个所述顶板25上的u型槽12前后侧面分别接触方管11前后外侧面，每个所述顶板25上的u型槽12的底面接触方管11的外部下侧面，每个所述顶板25上的盲孔10内有连接方管11的拉伸弹簧9，所述拉伸弹簧9一端连接盲孔10底面、另
一端连接方管11的外部下侧面，所述u型板20为长条形板体弯曲呈前后两端及左端开口、右端封闭的u型结构，u型板20的右端为u型板20的底，u型板20水平滑动设于方管11内，u型板20的外部上侧面和外部下侧面分别和方管11上下内侧面滑动接触，u型板20前后端分别滑动接触方管11前后内侧面，u型板20底部对应方管11右端开口、且和壳体8右侧板之间连接压缩弹簧18，限位件有多个、且与顶板25一一对应，限位件包括转轴19、卡板26和驱动板16，所述转轴位于u型板20内、前后端贯穿方管的前后两侧，转轴19与方管11呈转动连接状态，转轴19的前后端均连接有位于对应顶板25前后侧卡槽14内、竖直状的卡板26，所述卡板26的中部和转轴19固定连接，所述卡板26为厚度小于所在卡槽14宽度的长方形板体，所述u型板20内的转轴19上端竖直固定连接有竖板17，所述竖板17左侧有竖直固定连接在u型板20内部上侧面的驱动板16，所述竖板17和驱动板16均为方形板体，所述油管7一端贯穿圆管4周壁连通活塞板5上方的圆管4，另一端自左向右贯穿壳体8左侧板连接在方管11左端、且连通u型板内的空间。
22.所述承载柱24为水平设置的圆柱体，承载柱24的上端中部设置有开口朝上的凹槽30，所述第一液压缸23的缸体固定在凹槽30内。
23.两个所述立板3上对称设置有弧形凸起朝下的、贯穿立板3前后侧面的弧形孔34，弧形孔34的圆心与电机31的输出轴的轴心在同一直线上，弧形孔34为半圆形，承载柱24直径大于弧形孔34外环所在的圆的直径，所述承载柱24的前侧面下部设置有向前穿过承载柱24前侧弧形孔34的第一螺杆27，承载柱24的后侧面下部设置有向后穿过承载柱24后侧弧形孔34的第二螺杆32，第一螺杆27上旋装有和底座前部立板3前侧面接触的第一螺母28，第二螺杆32上旋装有和底座后部立板3后侧面接触的第二螺母33，当电机旋转时，带动承载柱24沿着弧形孔34运动。
24.所述圆管4外阵列有多个肋板21，所述肋板21为直角三角形板体，每个肋板21的一个直边连接圆管4周壁、另一个直边连接壳体8外底面。
25.每个所述顶板25前后两端滑动接触壳体8前后内壁，多个所述顶板25中最左侧顶板25左侧面滑动接触壳体8左侧内壁、最右侧顶板25右侧面滑动接触壳体8右侧内壁。
26.每个卡槽14左右侧壁上均设有多个水平的凸楞15，多个所述凸楞15沿所在卡槽14高度方向设置，每个所述凸楞15均为正三棱柱，凸楞15的一侧面连接所在卡槽14的侧壁上，每个所述凸楞15的棱边平行于u型槽12的底面。
27.每个所述卡板26到所在卡槽14左右侧壁上的凸楞15之间均有间距，卡板26上下端的距离大于所在卡槽14左右侧壁上的凸楞15之间的距离（即，卡板26只要稍微倾斜就能卡在卡槽14内，从而限制顶板25向下滑动）。
28.所述竖板17和方管11内部后侧面之间的转轴19上套设有扭簧36,所述扭簧36一端连接方管11内部后侧面、另一端连接转轴19周壁，扭簧36能够保证转轴19不受外力时回复到原位。
29.所述驱动板16竖直固定连接在u型板20内部上侧面，竖板17竖直固定连接在转轴19上端，每个所述限位件的驱动板16下端均高于转轴19上端，竖板17的上端靠近u型板20内部上侧面，当压缩弹簧18呈自然状态时，每个限位件的竖板17和驱动板16相互接触。
30.所述u型板20带动驱动板16向右运动到极限状态时，每个所述限位件上的竖板17呈左低右高的倾斜状态、且竖板17左侧面顶在左侧相邻驱动板16下端。
31.本发明在使用时，通过锚固螺栓穿过横板1上的螺栓孔2将本发明的横板1固定在隧道内的地面上，松开底座上的第一螺母28和第二螺母33，电机31驱动承载柱24转动一定的角度，使承载柱24朝向隧道需要支撑的拱顶35后，电机31停止工作，锁紧第一螺母28和第二螺母33，能够使承载柱24承载的伸缩部和顶压头得以长时间保持一定的倾斜角度；第一液压缸23驱动圆管4带动顶压头运动，顶压头在运动的过程中，顶压头上的顶板25的连接板13依次接触隧道的拱顶35，顶压头上的多个顶板25受到隧道拱顶35的顶压朝着壳体8的内底部运动，由于拱顶35呈弧度，顶压头上的顶板25在受到隧道拱顶35顶压后向壳体8内部运动的距离不同，多个顶板25上的连接板13和隧道拱顶35完全接触后，顶压头上多个连接板13的顶面所在的面，可以调节呈和需要顶压的拱顶弧度相配应的弧形曲面，由于每个顶板25和方管之间连接有拉伸弹簧，待多个连接板13的顶面所在的面形成的弧度和需要顶压的拱顶35弧度配应后，第一液压缸停止带动顶压头运动，多个顶板能够保持和隧道拱顶的接触；第二液压缸22驱动活塞板5顶压圆管4内的液压油6经油管7向u型板内的空间运动，液压油6向u型板内的空间运动的过程中驱动u型板20向右运动，u型板20上的驱动板16顶压右侧相邻转轴19上的竖板17带动转轴19转动，使转轴19前后端连接的卡板26倾斜，倾斜的卡板26的端部从而顶紧所在卡槽14，卡槽14上的凸楞15能够保证卡槽14被卡板26完全卡紧，使顶板25不再向下运动，第一液压缸23再次驱动圆管4带动顶压头对隧道拱顶35进行顶压，即可完成对到拱顶35的支护，本发明顶压头上的顶板25能够根据不同隧道拱顶35的弧度变化进行调节，当在隧道中的某一位置针对此处的隧道拱顶35进行支护时，不需要频繁移动底座，就可以对此处的隧道拱顶35上位于同一圆周上的任意一处进行支护，本发明不受拱顶35弧度变化的限制，顶压头上的顶板25随着拱顶35弧度的变化进行调节，保证顶板25上的连接板13完全顶压隧道拱顶35，使用范围较广，提高支护效果。
32.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施例，在不违背本发明的精神即公开范围内，凡是对发明的技术方案进行多种等同或等效的变形或替换均属于本发明的保护范围。