一种用于隧道施工的防塌落支护系统及方法与流程

本发明属于隧道施工，具体涉及一种用于隧道施工的防塌落支护系统及方法。

背景技术：

1、隧道施工可主要分为以人力为主矿山法方式和以机械为主的盾构法方式。目前城市地铁区间以盾构法施工为主，而其它隧道大多还是采用以人力为主的矿山法施工方式。随着隧道施工面临着复杂的地质条件、地面环境和日益增加的劳动力成本等问题，矿山法施工的机械化水平亟待提高。特别是在一些软弱围岩条件下矿山法施工尤其困难。为了保证施工安全和有效控制围岩变形，对软弱围岩需要进行超前加固或超前支护如注浆、管棚、管幕、水平旋喷等方法。这些超前加固或超前支护作为临时支护措施不能作为衬砌结构的一部分参与受力计算，施作超前支护的管棚等不能重复利用，而且设备需要反复撤离与安装，以方便超前支护与隧道开挖的顺利交替进行，这样不仅提高了工程造价而且也大大的增加了施工工期。

2、为此，公开号为cn104847393b的专利说明书中公开了一种隧道移动支护结构及其保护下的隧道施工方法。移动支护结构由多个箱体按照隧道外轮廓形状咬合拼接而成，箱体的尾部带有向后延伸的护盾。在咬合成环的箱体及其尾部护盾组成的移动支护结构的保护下可以安全快速地进行隧道开挖和衬砌。

3、但是这种隧道移动支护结构仍存在不足之处，其支护结构设计不够合理，支护承压力不能进行有效地分散，防塌落效果不够理想。因此，需要对其进行优化改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种用于隧道施工的防塌落支护系统及方法。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种用于隧道施工的防塌落支护系统，该防塌落支护系统包括：

4、外支撑环，所述外支撑环由若干弧形支护箱呈环形阵列拼接而成，所述弧形支护箱的内侧面上对称固定有两个第一弧形限位板；

5、内支撑环，所述内支撑环由若干弧形支撑板呈环形阵列拼接而成，所述弧形支撑板的外侧面上对称固定有两个第二弧形限位板，所述第二弧形限位板的外侧面与对应第一弧形限位板的内侧面相抵，所述第二弧形限位板的内侧面靠近两端处设有连接端板，相邻两个所述第一弧形限位板通过贯穿连接端板的第一螺栓进行固连；

6、外支座，所述外支座共设有两个，且对称设置在外支撑环下部的两侧，所述外支座通过锚固杆与地基固定，用于为外支撑环提供辅助支撑。

7、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述第一弧形限位板的内侧面形状与弧形支撑板的外侧面形状相配合，所述第二弧形限位板的外侧面形状与弧形支护箱的内侧面形状相配合。

8、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述弧形支撑板与其上的第二弧形限位板、连接端板为一体结构，所述连接端板上开设有与第一螺栓配合的内穿孔。

9、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述弧形支护箱中两个第一弧形限位板、对应弧形支撑板中两个第二弧形限位板通过第二螺栓进行固连，所述第一弧形限位板上开设有与第二螺栓配合的第一外穿孔，所述第二弧形限位板上开设有与第二螺栓配合的第二外穿孔。

10、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述外支座由横板部和设于其两端的第一竖板部、第二竖板部构成，所述横板部开设有与锚固杆配合的锚固孔，所述第一竖板部的上端设有第一支撑面，所述第二竖板部的上端设有第二支撑面。

11、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，两个所述外支座中第一竖板部之间的间距值等于外支撑环的内腔直径值，两个所述外支座中第二竖板部之间的间距值等于内支撑环的内腔半径值。

12、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述第一支撑面、第二支撑面为外支撑环配合的弧形面，所述弧形面的两侧设有防止外支撑环轴向位移的挡部。

13、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述防塌落支护系统还包括带充气头的环形气囊带，所述弧形支撑板的外侧面上两个第二弧形限位板之间的区域作为气囊带安装区。

14、进一步地，上述用于隧道施工的防塌落支护系统中，所述充气头位于环形气囊带的内侧，其中一个所述弧形支撑板上开设有便于将充气头引入内支撑环内腔区域的引出孔。

15、本发明还提供一种用于隧道施工的防塌落支护方法，该方法基于上述的防塌落支护系统实现，具体包括如下步骤：

16、1)根据设计值，将两个外支座于待支护区域的位置固定；

17、2)将弧形支护箱安装在弧形支撑板的外侧；

18、3)将相邻的弧形支撑板依次固定，使其拼接形成内支撑环，此时弧形支护箱也对接形成外支撑环，所述外支撑环、内支撑环和外支座共同构成防塌落支护系统。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明结构设计合理，其主要由外支撑环、内支撑环和外支座构成，通过内支撑环来实现外支撑环的快速装配，同时配合外支座便于将外支撑环的顶部受力快速分散，从而提高其支护效果；外支撑环、内支撑环之间可增设环形气囊带，进一步提高其支护能力。

21、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

技术特征：

1.一种用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于，该防塌落支护系统包括：

2.根据权利要求1所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述第一弧形限位板的内侧面形状与弧形支撑板的外侧面形状相配合，所述第二弧形限位板的外侧面形状与弧形支护箱的内侧面形状相配合。

3.根据权利要求1所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述弧形支撑板与其上的第二弧形限位板、连接端板为一体结构，所述连接端板上开设有与第一螺栓配合的内穿孔。

4.根据权利要求1所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述弧形支护箱中两个第一弧形限位板、对应弧形支撑板中两个第二弧形限位板通过第二螺栓进行固连，所述第一弧形限位板上开设有与第二螺栓配合的第一外穿孔，所述第二弧形限位板上开设有与第二螺栓配合的第二外穿孔。

5.根据权利要求1所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述外支座由横板部和设于其两端的第一竖板部、第二竖板部构成，所述横板部开设有与锚固杆配合的锚固孔，所述第一竖板部的上端设有第一支撑面，所述第二竖板部的上端设有第二支撑面。

6.根据权利要求5所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：两个所述外支座中第一竖板部之间的间距值等于外支撑环的内腔直径值，两个所述外支座中第二竖板部之间的间距值等于内支撑环的内腔半径值。

7.根据权利要求6所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述第一支撑面、第二支撑面为外支撑环配合的弧形面，所述弧形面的两侧设有防止外支撑环轴向位移的挡部。

8.根据权利要求1所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述防塌落支护系统还包括带充气头的环形气囊带，所述弧形支撑板的外侧面上两个第二弧形限位板之间的区域作为气囊带安装区。

9.根据权利要求8所述的用于隧道施工的防塌落支护系统，其特征在于：所述充气头位于环形气囊带的内侧，其中一个所述弧形支撑板上开设有便于将充气头引入内支撑环内腔区域的引出孔。

10.一种用于隧道施工的防塌落支护方法，该方法基于权利要求1所述的用于隧道施工的防塌落支护系统实现，其特征在于，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种用于隧道施工的防塌落支护系统及方法，该防塌落支护系统包括外支撑环、内支撑环和外支座，外支撑环由若干弧形支护箱呈环形阵列拼接而成，弧形支护箱的内侧面上对称固定有两个第一弧形限位板；内支撑环由若干弧形支撑板呈环形阵列拼接而成，弧形支撑板的外侧面上对称固定有两个第二弧形限位板，内侧面靠近两端处设有连接端板；外支座对称设置在外支撑环下部的两侧，用于为外支撑环提供辅助支撑。本发明通过内支撑环来实现外支撑环的快速装配，同时配合外支座便于将外支撑环的顶部受力快速分散，从而提高其支护效果；外支撑环、内支撑环之间可增设环形气囊带，进一步提高其支护能力。

技术研发人员：王建伟,周烨,何旭,高翔,张帆,张哲,孙闯,张建俊,蔡冀奇
受保护的技术使用者：中铁十九局集团第六工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15