一种隧洞开挖快速支护装置的制作方法

本发明涉及隧道支护装置的领域，尤其是涉及一种隧洞开挖快速支护装置。

背景技术：

1、隧道开挖是通过盾构机将山体打穿，形成一个通道，隧道开挖会破坏地层的初始应力平衡，容易产生围岩应力释放和洞室变形，严重影响到隧道结构的安全和施工效率；例如，在软弱破碎围岩洞段，尤其是地下水发育的碳质板岩地质条件下，易出现爆破后隧洞顶部含水率较高的松散岩土体不时掉落的情况，如不及时处理，可能造成较大损失。因此，为实现对围岩应力的释放速率和洞室变形量的严格控制，需要在隧道开挖时增加初期支护结构。

2、目前，常用的初期支护结构有钢筋网片—钢拱架、钢筋网片、锚杆—钢拱架等，架立后及时固定并喷射混凝土；若是岩层自稳性较好，可使用柔性的初期支护结构，初期支护结构可与围岩共同变形；若是四级围岩以上，软弱易塌，可采用刚性拱架，并在开挖土方前采用超前小导管注浆等方式进行预加固。

3、公开号为cn215108964u的中国专利，公开了一种软岩隧洞临时支护结构，通过在软岩隧道的边墙位置设置混凝土挡板，并在混凝土挡板上设置预应力锚杆，以提高边墙底部位置的支护能力；此外，还可通过在顶拱位置设置纵向连接钢筋、在底脚位置设置对撑连接杆等方式，进一步提高支护结构的抗变形能力。该装置在安装需要进行大量的焊接、锚固过程，较为麻烦，影响施工进度。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种隧洞开挖快速支护装置，该支护装置安装方便、迅速，能够实现对隧洞的快速支护。

2、本申请提供的一种隧洞开挖快速支护装置采用如下的技术方案：

3、一种隧洞开挖快速支护装置，包括支护板和至少两组顶撑组件，所述支护板贴合于所述隧洞的顶壁，所述顶撑组件包括顶撑座和用于为支护板提供支撑的支架，所述顶撑座设置于所述支架上；所述顶撑座上设置有安装孔，所述支护板上设置有安装块，所述安装块可拆卸嵌合于所述安装孔内。

4、通过采用上述技术方案，在隧洞掘进工程中，将安装块插入安装孔内，可实现支架和支护板的快速组装，然后将支护板与隧洞顶壁贴合，可实现对隧洞的快速支护，施工进度较快。

5、可选的，所述顶撑座上设置有顶撑面，所述顶撑面贴合于所述支护板；所述顶撑面设置为圆弧面，所述顶撑面的轴线与所述隧洞的轴线共线。

6、通过采用上述技术方案，支护板同时贴合于隧洞的顶壁以及顶撑座，当隧洞的顶部围岩发生坍落、塌方时，坍落的岩土对支护板施加压力，该压力通过支护板依次传递至顶撑座、支架，由于支护板与隧洞顶壁和顶撑块的贴合面均为圆弧面，则该压力在传递过程中被分散，从而可提高该支护装置的稳固性。

7、可选的，所述安装块包括第一限位部和第二限位部，所述安装孔包括第一槽和第二槽，所述第一限位部嵌合于所述第一槽内，能够限制所述支护板沿竖直方向的移动；所述第二限位部嵌合于所述第二槽内，能够限制所述支护板沿水平方向的移动。

8、通过采用上述技术方案，将支架支撑在地面上，能够限制支护板沿水平方向和竖直方向的移动，从而可实现对支护板的定位。

9、可选的，还包括压力检测设备，所述压力检测设备安装于所述第二槽的侧壁上，所述第二限位部嵌合于所述第二槽内时，所述第二限位部与所述压力检测设备的感应端紧贴。

10、通过采用上述技术方案，隧洞顶壁施加于支护板的作用力，可通过第二限位部与压力检测设备的接触，被压力检测设备检测到，施工人员可根据压力检测设备检测到的压力数据，判断支护板是否与隧洞顶壁贴紧，从而判断支护板是否支护到位，同时，当隧洞顶部围岩发生坍落时，压力检测设备检测到的压力数据会发生变化，以便于施工人员及时做出措施。

11、可选的，至少两组所述顶撑组件分别设置在所述隧洞的轴线两侧，所述隧洞的轴线两侧分别设置至少一个压力检测设备，所述压力检测设备用于检测水平方向的压力。

12、通过采用上述技术方案，由于支护板与隧洞顶壁的形状匹配，支护板也呈拱形，支护板顶部受力易发生形变，导致支护板位于隧洞轴线两侧的部分在水平方向产生位移；当隧洞顶壁某一位置发生坍落、塌方现象时，支护板对应坍落处的部分受到挤压，导致支护板产生形变，施工人员通过两侧压力检测设备检测到的压力数据变化，可判断坍落方位，以便后续处理。

13、可选的，所述支架的底部设置有伸缩件，所述伸缩件的伸缩端连接于所述支架，且能够带动所述支架上下移动。

14、通过采用上述技术方案，支架通过伸缩件支撑在地面上，通过伸缩件可控制支架和支护板升降，以使该支护装置能够适应不同高度的隧洞。

15、可选的，还包括控制器，所述控制器连接于所述压力检测设备以及所述伸缩件。

16、通过采用上述技术方案，压力检测设备可将检测到的压力数据传递至控制器，控制器可向伸缩件发出信号，以控制伸缩件启闭，从而更便于对支护板高度的控制。

17、可选的，所述顶撑座上设置有加固组件，所述加固组件包括滑动安装于所述顶撑座上的加固杆，所述安装块上设置加固孔，所述加固杆插合于所述加固孔内。

18、通过采用上述技术方案，加固杆对安装块进一步限位，以使得顶撑座与支护板连接更为稳固，该支护装置对隧洞顶壁的支护更加稳固。

19、可选的，所述顶撑座上设置有弹力件，所述弹力件能够对所述加固杆施加朝向所述加固孔的作用力。

20、通过采用上述技术方案，在弹力件作用下，当安装块嵌合在安装孔内时，加固孔随之与加固杆对齐，加固杆在弹力件作用下可自动插入加固孔内，操作更加方便。

21、可选的，所述支架的底部设置有行走轮，所述隧洞底部沿所述隧洞的掘进方向设置有滑轨，所述行走轮沿所述滑轨移动。

22、通过采用上述技术方案，该支护装置主要用于对掌子面后端的隧洞顶壁进行支护，随着隧洞掘进的持续施工，该支护装置需随之移动，通过设置行走轮，使得该支护装置移动更加方便。

技术特征：

1.一种隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：包括支护板（2）和至少两组顶撑组件（3），所述支护板（2）贴合于所述隧洞的顶壁（1），所述顶撑组件（3）包括顶撑座（31）和用于为支护板（2）提供支撑的支架（32），所述顶撑座（31）设置于所述支架（32）上；所述顶撑座（31）上设置有安装孔（312），所述支护板（2）上设置有安装块（21），所述安装块（21）可拆卸嵌合于所述安装孔（312）内。

2.根据权利要求1所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：所述顶撑座（31）上设置有顶撑面（311），所述顶撑面（311）贴合于所述支护板（2）；所述顶撑面（311）设置为圆弧面，所述顶撑面（311）的轴线与所述隧洞的轴线共线。

3.根据权利要求1所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：所述安装块（21）包括第一限位部（211）和第二限位部（212），所述安装孔（312）包括第一槽（3121）和第二槽（3122），所述第一限位部（211）嵌合于所述第一槽（3121）内，能够限制所述支护板（2）沿竖直方向的移动；所述第二限位部（212）嵌合于所述第二槽（3122）内，能够限制所述支护板（2）沿水平方向的移动。

4.根据权利要求3所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：还包括压力检测设备，所述压力检测设备安装于所述第二槽（3122）的侧壁上，所述第二限位部（212）嵌合于所述第二槽（3122）内时，所述第二限位部（212）与所述压力检测设备的感应端紧贴。

5.根据权利要求4所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：至少两组所述顶撑组件（3）分别设置在所述隧洞的轴线两侧，所述隧洞的轴线两侧分别设置至少一个压力检测设备，所述压力检测设备用于检测水平方向的压力。

6.根据权利要求4所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：所述支架（32）的底部设置有伸缩件（4），所述伸缩件（4）的伸缩端连接于所述支架（32），且能够带动所述支架（32）上下移动。

7.根据权利要求6所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：还包括控制器（73），所述控制器（73）连接于所述压力检测设备以及所述伸缩件（4）。

8.根据权利要求1所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：所述顶撑座（31）上设置有加固组件（6），所述加固组件（6）包括滑动安装于所述顶撑座（31）上的加固杆（61），所述安装块（21）上设置加固孔（213），所述加固杆（61）插合于所述加固孔（213）内。

9.根据权利要求8所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：所述顶撑座（31）上设置有弹力件（62），所述弹力件（62）能够对所述加固杆（61）施加朝向所述加固孔（213）的作用力。

10.根据权利要求1所述的隧洞开挖快速支护装置，其特征在于：所述支架（32）的底部设置有行走轮（5），所述隧洞底部沿所述隧洞的掘进方向设置有滑轨（11），所述行走轮（5）沿所述滑轨（11）移动。

技术总结
本申请涉及隧道支护装置的领域，尤其是涉及一种隧洞开挖快速支护装置，其包括支护板和至少两组顶撑组件，支护板贴合于隧洞的顶壁，顶撑组件包括顶撑座和用于为支护板提供支撑的支架，顶撑座设置于支架上；顶撑座上设置有安装孔，支护板上设置有安装块，安装块可拆卸嵌合于安装孔内。本申请的支护装置安装方便、迅速，能够实现对隧洞的快速支护，同时能够根据隧洞高度进行自适应高度调节。

技术研发人员：于刚,肖卫,吴建波,张明亮,殷俊,向黎阳,曹曼曼,李振宁,张森,王真平
受保护的技术使用者：河南新华五岳抽水蓄能发电有限公司
技术研发日：20230706
技术公布日：2024/1/5