一种深埋隧道快速掘进的支撑结构其支撑方法

本发明涉及隧道支撑领域，具体为一种深埋隧道快速掘进的支撑结构其支撑方法。

背景技术：

1、在隧道掘进施工时，每掘进一端距离后需要通过支撑装置对暴露出的围岩进行支护，以防止围岩掉落或坍塌砸伤人员。

2、现有专利(公告号：cn106401612a)公开了一种隧道内预制钢板支撑结构，包括隧道基质，隧道基质内壁上设置有混凝土喷射基层，混凝土喷射基层的内壁上设置有硅胶防水层。发明人在实现该方案的过程中发现现有技术中存在如下问题没有得到良好的解决：1、由于隧道掘进后需要快速对周围的岩土层进行预支护处理，上述隧道支撑结构在使用过程中需要依次将多块支撑架或隧道管片预固定在岩土层的四周，而暴露的岩土层稳定性差，该依次安装方式效率低，影响挖掘过程中的安全性能差；2、当深埋隧道进行快速掘进时，支撑机构需要及时跟进，而现有部分隧道支撑结构在预支护结束后难以快速拆卸，并随着掘进的方向快速调节预支护位置，使用便捷性差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种深埋隧道快速掘进的支撑结构其支撑方法，以解决上述背景技术中提出的问题：1、现有部分隧道支撑结构使用时支护效率低；2、现有部分隧道支撑结构使用时难以快速拆卸并更换支护位置。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深埋隧道快速掘进的支撑结构，包括支撑架，所述支撑架的上部固定连接有支撑盘，所述支撑盘的侧壁固定连接有支撑柱，所述支撑柱表面固定连接在支撑架的顶面；

2、所述支撑盘的侧壁沿圆周等距开设有十二个导向槽，所述导向槽的内部滑动连接有滑板，所述滑板的一端固定连接有垫板，所述滑板的中部与支撑柱之间活动连接有调节机构；

3、所述垫板的侧壁活动连接有连接套，所述连接套的侧壁活动连接有隧道管片，所述连接套的内部活动连接有连接机构；

4、所述垫板的侧壁活动连接有锁止机构，所述锁止机构的一端活动插接在相邻所述隧道管片与连接套的内部。

5、优选的，所述调节机构包括铰接槽，所述铰接槽开设在滑板的中部，所述铰接槽的内部铰接有铰接杆，每六个所述铰接杆设为一组；

6、所述支撑柱的中部开设有调节槽，所述调节槽的内部设置有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的表面与支撑架的顶面固定连接；

7、所述支撑柱的一侧活动套接有主调节环，所述主调节环一侧与电动伸缩杆的伸缩端固定连接；

8、所述支撑柱的中部活动套接有从调节环，两组铰接杆分别铰接在主调节环与从调节环的侧壁，所述主调节环的另一侧对称固定连接有与从调节环相配合的顶块，所述支撑柱的另一侧活动套接有压缩弹簧，所述压缩弹簧设置在从调节环侧壁与支撑盘的侧壁之间。

9、优选的，所述支撑柱的表面对称开设有与调节槽相配合的矩形槽，所述电动伸缩杆的伸缩端对称固定连接有连接块，两个所述连接块分别贯穿两个所述矩形槽与主调节环的侧壁固定连接。

10、优选的，所述支撑柱的侧壁开设有滑动槽，所述从调节环的内圈滑动连接在滑动槽的内部。

11、优选的，所述连接机构包括锥形插槽，所述锥形插槽开设在连接套的一端，所述连接套的另一端开设有连接槽，所述连接槽的内部滑动连接有t型连接块，所述t型连接块的一端固定连接有钢缆，所述钢缆的一端固定连接有连接板，所述钢缆的中部活动套接有防护弹簧，所述t型连接块的侧壁与连接槽的内壁之间活动连接有复位弹簧；

12、所述连接板的一端固定连接有与锥形插槽相配合的插头，所述插头外壁的中部沿圆周等距开设有四个凹槽，所述凹槽的内部铰接有l型插板；

13、所述插头的中部开设有与凹槽相配合的t型活动槽，所述t型活动槽的内部滑动连接有t型活动杆，所述t型活动杆一端的四周均固定连接有销轴，所述l型插板的一端贯穿凹槽延伸至t型活动槽的内部，所述l型插板的一端开设有腰型槽，四个所述销轴分别滑动连接在四个所述腰型槽的内部；

14、所述t型活动槽的中部开设有限位槽，所述限位槽的内部滑动连接有限位环，所述限位环的内圈固定连接在t型活动杆的中部，所述限位槽的内部活动连接有与限位环相配合的限位弹簧。

15、优选的，所述插头的一侧开设有与t型活动杆相配合的按压槽，所述t型活动杆的另一端延伸至按压槽的内部。

16、优选的，所述锁止机构包括限位插槽，所述限位插槽设为两个，两个所述限位插槽对称开设在垫板的两侧，所述限位插槽的内部活动插接有锁紧套，所述锁紧套的表面开设有环槽；

17、所述连接套的两侧均固定连接有弧形块，所述弧形块的中部开设有通槽，所述隧道管片的两侧均开设有与通槽相配合的沉槽，所述锁紧套的一端贯穿通槽活动插接在沉槽的内部，所述沉槽与通槽内壁的中部均开设有与锁紧套相配合的锁止槽；

18、所述限位插槽的内壁开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有y型锁止板，所述y型锁止板的一侧活动插接在环槽的内部，所述y型锁止板的另一侧与滑槽的内壁之间固定连接有挤压弹簧，所述y型锁止板的顶部固定连接有滑块；

19、所述锁紧套的中部竖向开设有传动槽，所述传动槽的内部滑动连接有拉杆，所述拉杆的下部对称固定连接有拉板，所述拉板的两侧均开设有斜槽；

20、所述锁紧套的中部与下部均对称开设有移动槽，所述移动槽的内部滑动连接有锁止块，所述锁止块的一端贯穿锁紧套活动插接在对应所述锁止槽的内部，所述锁止块的另一端延伸至传动槽内部固定连接有导销，所述导销的一侧滑动连接在相邻所述斜槽的内部。

21、优选的，所述传动槽内壁的中部开设有定向槽，所述拉杆的表面固定套接有与定向槽相配合的定向块，所述定向块的侧壁与定向槽的内壁之间活动连接有短弹簧。

22、优选的，所述滑板靠近导向槽的一侧固定连接有滑轮杆，所述滑板通过滑轮杆滑动连接在导向槽的内部。

23、一种深埋隧道快速掘进的支撑结构的使用方法，包括如下步骤：

24、s1、在使用该隧道掘进用的支撑结构时，首先将锁紧套插入垫板上的限位插槽内部，再拉动滑块带着y型锁止板插入锁紧套上的环槽内部后对锁紧套进行限位，然后连接套通过通槽插接在对应的锁紧套上，而隧道管片通过沉槽插接在对应的锁紧套一端，此时锁紧套上的锁止块分别伸入连接套与隧道管片内部开设的锁止槽内部进行限位，使隧道管片侧壁与连接套侧壁贴合在一起；

25、s2、当支撑盘四周的十二个垫板上均安装隧道管片后，移动支撑架至需要支护的位置，此时启动电动伸缩杆伸出，使主调节环在支撑柱的表面滑动，此时主调节环上铰接的铰接杆抵压对应的滑板在支撑盘表面滑动，使远离支撑盘圆心位置的六个隧道管片扩张开；

26、s3、随着主调节环继续移动，当主调节环上的顶块抵压在从调节环侧壁时，从调节环开始在支撑柱上滑动，使靠近支撑盘圆心的六个隧道管片扩张开，当前六个隧道管片完全扩张后贴合在隧道内壁位置时，此时后六个隧道管片也逐渐完全扩张位于前六个隧道管片之间并与隧道内壁贴合，使十二个隧道管片形成环形贴附在隧道内壁上；

27、s4、然后依次将每个连接套上的插头抽出，使插头的一端插入相邻连接套一端的锥形插槽内部，此时插头上的四个l型插板对应锥形插槽的内部展开并进行限位，使相邻两个连接套连接在一起，依次将十二个连接套首尾相连形成环形，在锁紧套的限制作用下，使十二个连接套带着十二个隧道管片稳定的贴合在隧道内壁上，然后拉动垫板上的滑块，使滑块带着y型锁止板向滑槽内部移动，此时y型锁止板解除与锁紧套上环槽的插接，再启动电动伸缩杆收缩，使铰接杆通过滑板带着垫板收回，此时锁紧套与垫板解除接触状态，然后对隧道管片内部注浆进行预支护；

28、s5、当浆液凝固后，拉动拉杆，使拉杆带着拉板移动，在斜槽与导销配合滑动下，同水平两个锁止块相对移动解除与对应锁止槽的插接，使锁紧套能够从连接套和隧道管片内部抽出，接着按压t型活动杆带着销轴在t型活动槽内部移动，在销轴与腰型槽配合滑动下，使l型插板向凹槽内部翻转解除与锥形插槽的限位，即可使相邻两个连接套解除连接，拆卸后的连接套与锁紧套继续安装在支撑盘上，并装上新的隧道管片后，由支撑架移至新的挖掘位置进行支撑作业。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果：

30、本发明中，通过垫板、隧道管片和调节机构等部件的配合使用，在隧道挖掘前通过将十二个隧道管片与连接套分别固定在对应的垫板上，当隧道挖掘后，启动伸缩杆带着十二个垫板在支撑盘的侧壁扩张开，使十二个隧道管片呈环形同步快速贴合安装在隧道的内壁上，并使十二个连接套首位相连形成环状，对贴合后的隧道管片进行支撑，通过多个隧道管片同时支护，提升支撑装置安装效率，快速支护能够有效提升隧道挖掘的安全性能。

31、本发明中，通过垫板、锁紧套和隧道管片等部件的配合使用，当隧道管片预固定后，即可通过锁止机构解除锁紧套、垫板和隧道管片之间的连接，将支撑架移至掘进位置，再通过连接机构解除十二个锁紧套之间的连接，将拆卸后的锁紧套和新的隧道管片安装在移动后的支撑盘上，并在多组锁紧套的配合下，随着深埋隧道的快速掘进，由多组连接套的配合沿着掘进方向交替式的进行预支护，提升支护效率，且通过插接的安装方式操作更加便捷。

32、本发明中，通过连接套、锥形插槽和插头等部件的配合使用，将插头的一端插入相邻连接套一端的锥形插槽内部，此时插头上的四个l型插板对应锥形插槽的内部展开并进行限位，使相邻两个连接套连接在一起，依次将十二个连接套首尾相连形成环形，在锁紧套的限制作用下，使十二个连接套带着十二个隧道管片稳定的贴合在隧道内壁上，有效提升隧道管片预支护过程中的稳定性。