一种大变形隧道主动支护装置的制作方法

1.本发明涉及隧道主动支护技术领域，具体为一种大变形隧道主动支护装置。


背景技术：

2.大变形隧道是指隧道在开挖过程中因应力重分布都会产生一定的变形，相关规范中对各级围岩也都规定了不同的预留变形量以容纳这些变形。隧道大变形是对常规变形而言，为相对变形，通常来讲，当围岩变形量超过正常规定二十厘米的一点五倍以上时，可把围岩变形视为大变形。
3.由于我国山地丘陵面积广阔，在进行道路建设时，会涉及到很多有关隧道工程施工，当然，在隧道施工中，隧道支护施工是其中一个重要的组成环节，是确保隧道施工安全的有力保障。
4.然而根据铁路隧道设计规范要求，隧道衬砌与围岩必须紧密贴合。而在实际施工过程中，由于隧道所在位置处于山体内部，然而山体在建立隧道后，山体本身所产生的应力就会导致山体下沉，从而使得衬砌与围岩之间常常存在空隙，或者是两者之间填补不够密实，造成留有夹缝。这两种情况都被称之为“背后空洞”，“背后空洞”产生的根本原因是由于初期支护表面不平顺存在有较大的凹凸，在后期衬砌施工過程中难免就会产生空洞和厚度不足；更重要的是产生空洞和厚度不足的位置往往不固定，有时在顶部，有时也有可能在边墙。如果隧道二衬产生了空洞或厚度不足，就会改变混凝土的受力条件，在局部会出现积水和应力集中，使得后期运营存在极大的安全隐患。为此，我们提出一种大变形隧道主动支护装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种大变形隧道主动支护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大变形隧道主动支护装置，包括：支撑件，支撑件用于隧道大变形的支撑，
7.支撑件的外侧设置有用于支撑件浇筑后空洞检测的检测件；
8.检测件上设置有用于检测空洞结果标记的标记件。
9.优选的，支撑件包括用于隧道大变形加固的锚杆，锚杆的外侧安装有用于加固隧道的钢筋网，钢筋网的外侧连接有用于隧道大变形支撑的钢拱架，钢拱架的两侧均固定连接有用于钢拱架加固的侧架。
10.优选的，检测件包括在浇筑后钢拱架上的用于检测隧道空洞的车体，车体的底端固定连接有多个相同大小的气缸一，气缸一的伸缩端上均固定安装有竖截面为t型的齿纹架一，气缸一的伸缩端上均滑动连接有活动杆，活动杆的底端均安装有用于车体导向移位的滚轮一，气缸一的伸缩端与活动杆上均固定连接有限位块一，限位块一之间均设置有安装在气缸一的伸缩端与活动杆上的弹簧一。
11.优选的，标记件包括在车体上安装的用于隧道空洞宽度标记的标宽件，标宽件的两侧均设置有安装在车体上用于隧道空洞深度标记的标深件。
12.优选的，标宽件包括在同一侧的两个气缸一之间设置的气缸二，气缸二的固定端上固定安装有安装架，气缸二的伸缩端安装有用于导向移位的滚轮二，气缸二的伸缩端开设有凹槽，凹槽内转动连接有喷头一，喷头一与车体之间设置有用于气缸二角度转动喷头一角度复位的转向件。
13.优选的，安装架上固定连接有呈横向放置的传动杆，传动杆的两端均设置有与齿纹架一相啮合的齿纹套，传动杆的两端均转动连接有安装在车体底端的侧板。
14.优选的，标深件包括在车体尾部固定安装的颜料桶，颜料桶内安装有用于多种标记颜料划分的隔板，隔板上螺旋连接有用于颜料桶密封的桶盖，颜料桶的多个出料口处均固定连接有导管一，导管一的出料口处固定安装有同一个四通阀，四通阀的出料口处固定连接有导管二。
15.优选的，车体的底端固定安装有固定杆，固定杆上固定连接有固定架，固定架的进料口与导管二的出料口相连，固定杆的底端固定连接有微型电机，微型电机的输出轴上固定安装有转盘，转盘的外侧固定连接有多个环形阵列排布的喷头二，喷头二上均固定安装有导向块，导向块均滑动连接在固定架上，喷头二内均滑动连接有空心杆，空心杆的进料口处固定安装有圆台形的对接头，空心杆与喷头二上均固定连接有限位块二，限位块二之间设置有安装在空心杆、喷头二上的弹簧二。
16.优选的，导管一上均安装有用于导管一管道接通或闭合的电磁阀，喷头二上均安装有用于触发电磁阀启动的信号发射器，固定架进料口的外壁上固定连接有用于信号发射器信号接收的信号接收器。
17.优选的，转向件包括在车体上固定安装的竖截面顶部为方形、底部为环形的齿纹架二，齿纹架二内啮合连接有直齿轮一，直齿轮一的安装轴孔内固定安装有转动杆一，转动杆一转动连接在安装架上，转动杆一的另一端固定连接有锥齿轮一，锥齿轮一的外侧啮合连接有锥齿轮二，锥齿轮二的安装轴孔内安装有转动连接在安装架、气缸二伸缩端上的转动杆二，转动杆二的另一端固定安装有锥齿轮三，锥齿轮三的外侧啮合连接有锥齿轮四，锥齿轮四的安装轴孔内固定安装有转动连接在气缸二上的转动杆三，转动杆三的另一端固定连接有直齿轮二，直齿轮二的外侧啮合连接有安装在喷头一转动轴上的直齿轮三。
18.本发明至少具备以下有益效果：
19.本发明中，当一段隧道横向检测完毕后，然后可以在进行纵向检测，这样使得使用者可以根据红色交叉点判断空洞较深区域，然后快速作出处理，再进行二次打点灌浆，若在空洞深度大于50cm，面积大于1平方米的，必须将脱空部分的喷射混凝土全部凿除，同时根据实际深度采用单层挂网或多层挂网喷射混凝土的处置方法，直到满足规范和设计要求，如果空洞深度小于50cm，面积大于1平方米的，环向间距小于3m，纵向间距小于5m的，可采用重力式动力压浆法一次性完成压浆；如果空洞深度小于50cm，面积大于1平方米的，环向间距大于3m，纵向间距大于5m的，可采用重力式动力压浆法多次多孔完成压浆，第一次压浆1.5小时左右，换孔压浆15小时，以此类推，这样可以避免造成注浆部位局部压力过大出现新的问题，重力式动力压浆是将压浆孔在压浆部位下部、出气孔在上部。压浆靠设备压力和浆体随压力向上涌动压浆，从而将空洞部位内的空气全部排空，在隧道内拱顶弧度部位也
采用同样的方法由低处向高处压浆将空气全部排空，直至符合规范以及设计要求为止，则有效的避免以往隧道二衬产生了空洞或厚度不足，就会改变混凝土的受力条件，在局部会出现积水和应力集中，使得后期运营存在极大的安全隐患的现象，从而保证了大变形隧道的安全使用。
附图说明
20.图1为本发明整体结构示意图；
21.图2为本发明图1支撑件部分结构示意图；
22.图3为本发明图1检测件部分结构示意图；
23.图4为本发明图3右视部分结构示意图；
24.图5为本发明图4气缸一处部分结构示意图；
25.图6为本发明图5右视部分结构示意图；
26.图7为本发明图6气缸二处结构示意图；
27.图8为本发明图4标深件处部分爆炸结构示意图；
28.图9为本发明图8俯视部分结构示意图；
29.图10为本发明图4标深件处部分结构示意图；
30.图11为本发明图10固定杆处部分爆炸结构示意图；
31.图12为本发明图11固定杆处部分结构示意图；
32.图13为本发明图11固定架处剖视部分结构示意图。
33.图中：1-支撑件；2-检测件；21-车体；22-气缸一；23-齿纹架一；24-活动杆；25-滚轮一；26-限位块一；27-弹簧一；3-钢拱架；31-钢筋网；32-锚杆；33-侧架；4-标记件；5-标宽件；51-气缸二；52-安装架；53-传动杆；54-齿纹套；55-侧板；56-滚轮二；57-喷头一；6-标深件；61-颜料桶；62-隔板；63-桶盖；64-导管一；65-四通阀；66-导管二；67-固定杆；68-固定架；69-微型电机；610-转盘；611-喷头二；612-空心杆；613-对接头；614-限位块二；615-弹簧二；616-导向块；617-信号发射器；618-信号接收器；7-转向件；71-齿纹架二；72-直齿轮一；73-转动杆一；74-锥齿轮一；75-锥齿轮二；76-转动杆二；77-锥齿轮三；78-锥齿轮四；79-转动杆三；710-直齿轮二；711-直齿轮三。
具体实施方式
34.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
35.请参阅图1-13，本发明提供一种技术方案：一种大变形隧道主动支护装置，包括：支撑件1，支撑件1用于隧道大变形的支撑，
36.支撑件1的外侧设置有用于支撑件1浇筑后空洞检测的检测件2；
37.检测件2上设置有用于检测空洞结果标记的标记件4，当使用者需要对大变形隧道进行支护时，首先将多个锚杆32定点定位插入，锚杆32定位完毕后，则可以在锚杆32的外表面铺设钢筋网31，钢筋网31铺设完毕后，在将钢拱架3进行铺设，当钢拱架3铺设完毕后，则
可以进行喷砼喷填，当整体支撑框架浇筑后，则需要运用到检测仪器对隧道衬砌进行空洞检测，检测时，则使用者可采用该主动支护装置中的检测件2对隧道衬砌进行检测，其中检测件2本体为检查小车，采用人工举杆或机械举杆的方式对隧道衬砌进行全方位检测，其中车体21的底端设置有超声波裂缝探测仪，超声波裂缝探测仪的两侧均安装有红外测距仪，且车体21内部设置有数据处理器，控制电源及气泵等，当使用者使用该大变形隧道主动支护装置时，先将车体21的底端超声波裂缝探测仪电源启动，启动完毕后，在将小车置于隧道表面开始滑动，当超声波裂缝探测仪检测出裂缝时，则将信号反馈至内部数据处理器，然后数据处理器将气泵启动，当检测到不同的隧道空洞宽度时，则使得气缸一22开始伸缩或延长，这样使得齿纹架一23开始升降，从而带动齿纹套54开始转动，这样使得传动杆53开始带动气缸二51开始角度转动，由于气缸二51角度转动后滚轮二56高度开始抬升，从而通过红外测距仪对其高度进行测距，这样使得气缸二51延长，从而使得滚轮二56始终与隧道外表面接触，由于气缸二51的伸缩端内安装有喷头一57，为确保喷头一57始终垂直向下保持标识画线的精度，当气缸二51转动时，则同步带动直齿轮一72在齿纹架二71上移动，由于齿纹架二71位置固定，这样使得当直齿轮一72移动时，则使得直齿轮一72有效的转动，从而使得转动杆一73带动锥齿轮一74，当锥齿轮一74转动时，则使得锥齿轮二75带动转动杆二76转动，从而使得锥齿轮三77带动锥齿轮四78转动，这样使得转动杆三79带动直齿轮二710转动，当直齿轮二710转动时，则使得直齿轮三711相对转动，这样实现了喷头一57与气缸二51转动角度同步，从而保证了喷头一57始终朝向喷涂标识颜料，这样使用者通过两侧画线区域，从而快速判定空洞的宽度，其中车体21的尾部安装有多个喷头二611，多个喷头分别对应不同的颜料，按照空洞的深度进行划分，如大于50cm的为红色，小于50cm大于30cm的为蓝色，小于30cm大于5cm的为黄色，当一段隧道横向检测完毕后，然后可以在进行纵向检测，这样使得使用者可以根据红色交叉点判断空洞较深区域，然后快速作出处理，再进行二次打点灌浆，若在空洞深度大于50cm，面积大于1平方米的，必须将脱空部分的喷射混凝土全部凿除，同时根据实际深度采用单层挂网或多层挂网喷射混凝土的处置方法，直到满足规范和设计要求，如果空洞深度小于50cm，面积大于1平方米的，环向间距小于3m，纵向间距小于5m的，可采用重力式动力压浆法一次性完成压浆；如果空洞深度小于50cm，面积大于1平方米的，环向间距大于3m，纵向间距大于5m的，可采用重力式动力压浆法多次多孔完成压浆，第一次压浆1.5小时左右，换孔压浆15小时，以此类推，这样可以避免造成注浆部位局部压力过大出现新的问题，重力式动力压浆是将压浆孔在压浆部位下部、出气孔在上部。压浆靠设备压力和浆体随压力向上涌动压浆，从而将空洞部位内的空气全部排空，在隧道内拱顶弧度部位也采用同样的方法由低处向高处压浆将空气全部排空，直至符合规范以及设计要求为止，则有效的避免以往隧道二衬产生了空洞或厚度不足，就会改变混凝土的受力条件，在局部会出现积水和应力集中，使得后期运营存在极大的安全隐患的现象，从而保证了大变形隧道的安全使用。
38.支撑件1包括用于隧道大变形加固的锚杆32，锚杆32的外侧安装有用于加固隧道的钢筋网31，钢筋网31的外侧连接有用于隧道大变形支撑的钢拱架3，钢拱架3的两侧均固定连接有用于钢拱架3加固的侧架33，其中锚杆32预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆32钻孔位置及孔深必须精确，锚杆32要除去油污、铁锈和杂质。先用凿岩机按设计要求钻锚杆32孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后用注浆泵将配制合格的砂浆压入
孔内，后将加工好的杆体插入孔内，砂浆强度达到设计要求后安装垫板和螺帽，钢筋网31施工时，则预先在洞外加工成适合施工的大片，锚杆32施作好后进行钢筋网31的铺装，将洞外加工成片的钢筋网31应随高就低紧贴初喷面，用冲击孔打浅孔埋膨胀螺栓，钢筋网31固定于螺栓上，用电焊焊于锚杆32尾部，固定牢固，开挖面初喷后，测量放线，人工安装钢架，用纵向钢筋连接，拱脚置于牢固的基础上，钢架与围岩间隙用喷砼喷填，间隙过大时用砼楔块顶紧，必要时加大拱脚或设置锁脚锚杆32。
39.检测件2包括在浇筑后钢拱架3上的用于检测隧道空洞的车体21，车体21的底端固定连接有多个相同大小的气缸一22，气缸一22的伸缩端上均固定安装有竖截面为t型的齿纹架一23，气缸一22的伸缩端上均滑动连接有活动杆24，活动杆24的底端均安装有用于车体21导向移位的滚轮一25，气缸一22的伸缩端与活动杆24上均固定连接有限位块一26，限位块一26之间均设置有安装在气缸一22的伸缩端与活动杆24上的弹簧一27，其中通过车体21内部设置空腔，空腔内装有白色喷涂标识颜料，这样使得喷头一57在进行喷涂标识后，使用者可以根据喷涂区域快速判断空洞地点。
40.标记件4包括在车体21上安装的用于隧道空洞宽度标记的标宽件5，标宽件5的两侧均设置有安装在车体21上用于隧道空洞深度标记的标深件6，其中通过标宽件5、标深件6的结合，则使得标记件4在进行标记时，从而方便使用者判断一个区域内空洞的深度变化及宽度变化，再结合横向纵向分析，从而快速对较深区域进行定点，这样方便使用者快速判断空心中心区域，则方便后期灌浆操作。
41.标宽件5包括在同一侧的两个气缸一22之间设置的气缸二51，气缸二51的固定端上固定安装有安装架52，气缸二51的伸缩端安装有用于导向移位的滚轮二56，气缸二51的伸缩端开设有凹槽，凹槽内转动连接有喷头一57，喷头一57与车体21之间设置有用于气缸二51角度转动喷头一57角度复位的转向件7，其中两个喷头一57与车体21内部两个空腔连接，空腔内装有白色喷涂标识颜料，通过车体21内部气泵施压，这样使得喷头一57在进行喷涂标识后，使用者可以根据喷涂区域快速判断空洞地点。
42.安装架52上固定连接有呈横向放置的传动杆53，传动杆53的两端均设置有与齿纹架一23相啮合的齿纹套54，传动杆53的两端均转动连接有安装在车体21底端的侧板55，其中通过齿纹套54，这样使得同一侧的两个气缸一22同步移位时，则使得传动杆53开始转动，从而触发气缸二51的转动与喷头一57同步转向调整，这样使得喷头一57始终垂直向下定点喷涂，从而保证了该大变形隧道主动支护装置使用时的稳定性。
43.标深件6包括在车体21尾部固定安装的颜料桶61，颜料桶61内安装有用于多种标记颜料划分的隔板62，隔板62上螺旋连接有用于颜料桶61密封的桶盖63，颜料桶61的多个出料口处均固定连接有导管一64，导管一64的出料口处固定安装有同一个四通阀65，四通阀65的出料口处固定连接有导管二66，其中颜料桶61内部颜料按照空洞的深度进行划分，如大于50cm的为红色，小于50cm大于30cm的为蓝色，小于30cm大于5cm的为黄色，当进行喷涂时，经过桶盖63上的连接管与内部气缸连接，从而使得喷头二611开始喷涂对应的导管一64接通的颜料。
44.车体21的底端固定安装有固定杆67，固定杆67上固定连接有固定架68，固定架68的进料口与导管二66的出料口相连，固定杆67的底端固定连接有微型电机69，微型电机69的输出轴上固定安装有转盘610，转盘610的外侧固定连接有多个环形阵列排布的喷头二
611，喷头二611上均固定安装有导向块616，导向块616均滑动连接在固定架68上，喷头二611内均滑动连接有空心杆612，空心杆612的进料口处固定安装有圆台形的对接头613，空心杆612与喷头二611上均固定连接有限位块二614，限位块二614之间设置有安装在空心杆612、喷头二611上的弹簧二615，其中固定架68采用两个环形架的结合，其中上环形架内部通槽采用一段深两侧浅的方式，且结合导管二66的出料口，这样使得对应的喷头二611切换至此位置时，从而使得空心杆612通过弹簧二615复位，这样实现了对接头613与出料口的快速结合，且对接头613采用圆台形设计，这样使得连接时能够有效的对出料口处密封，转动时，结合斜形侧面与斜形通槽，从而使得对接头613与出料口能够快速分离，从而提高了该装置使用时的稳定性与便携性。
45.实施例2：
46.如图7所示，在本实施例二中，其它结构不变，本发明提供了导管一64上均安装有用于导管一64管道接通或闭合的电磁阀，喷头二611上均安装有用于触发电磁阀启动的信号发射器617，固定架68进料口的外壁上固定连接有用于信号发射器617信号接收的信号接收器618，其中信号发射器617分别对应的颜料桶61内的颜料颜色，颜料桶61颜料按照空洞的深度进行划分，如大于50cm的为红色，小于50cm大于30cm的为蓝色，小于30cm大于5cm的为黄色，这样使得微型电机69切换时，则使得对应的信号发射器617与信号接收器618相结合，从而车体21内部处理器作出反应，将对应的电磁阀打开，开始喷涂颜料。
47.转向件7包括在车体21上固定安装的竖截面顶部为方形、底部为环形的齿纹架二71，齿纹架二71内啮合连接有直齿轮一72，直齿轮一72的安装轴孔内固定安装有转动杆一73，转动杆一73转动连接在安装架52上，转动杆一73的另一端固定连接有锥齿轮一74，锥齿轮一74的外侧啮合连接有锥齿轮二75，锥齿轮二75的安装轴孔内安装有转动连接在安装架52、气缸二51伸缩端上的转动杆二76，转动杆二76的另一端固定安装有锥齿轮三77，锥齿轮三77的外侧啮合连接有锥齿轮四78，锥齿轮四78的安装轴孔内固定安装有转动连接在气缸二51上的转动杆三79，转动杆三79的另一端固定连接有直齿轮二710，直齿轮二710的外侧啮合连接有安装在喷头一57转动轴上的直齿轮三711，其中当气缸二51转动时，则同步带动直齿轮一72在齿纹架二71上移动，由于齿纹架二71位置固定，这样使得当直齿轮一72移动时，则使得直齿轮一72有效的转动，从而使得转动杆一73带动锥齿轮一74，当锥齿轮一74转动时，则使得锥齿轮二75带动转动杆二76转动，从而使得锥齿轮三77带动锥齿轮四78转动，这样使得转动杆三79带动直齿轮二710转动，当直齿轮二710转动时，则使得直齿轮三711相对转动，这样实现了喷头一57与气缸二51转动角度同步，从而保证了喷头一57始终朝向喷涂标识颜料，这样使用者通过两侧画线区域，从而快速判定空洞的宽度。
48.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。