软岩大变形隧道的协调变形支护系统及其支护方法

技术领域

本发明涉及公路隧道施工技术领域，尤其涉及软岩大变形隧道的协调变形支护系统及其支护方法。

背景技术

隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类，为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。

当隧道出现软岩变形的情况时，现有的支护方式多采用支护板直接对变形的位置进行支撑防护，这种支撑防护的方式会导致支护板的支护侧会出现较大空隙，在对变形位置支护挤压时，会出现变形偏移扩大的情况，支护效果较差，而且现有的支护设备往往尺寸固定，在对不同高度的隧道进行支护时，需要采用不同的支护设备进行支护，适用的范围较小。

为此，我们提出来软岩大变形隧道的协调变形支护系统及其支护方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中对变形位置支护时，容易导致变形位置偏移且支护设备适用范围较小的问题，而提出的软岩大变形隧道的协调变形支护系统及其支护方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

软岩大变形隧道的协调变形支护系统，包括支撑机构，支撑机构包括弧形撑板，所述弧形撑板的上方设有多块抵板，多块所述抵板靠近弧形撑板的一端均固定连接有限位杆，多根所述限位杆远离抵板的一端均滑动贯穿弧形撑板设置，所述弧形撑板上设有用于对抵板进行缓冲的缓冲机构。

优选地，所述缓冲机构包括设置在弧形撑板上端的缓冲槽，所述缓冲槽内固定连接有固定杆，所述固定杆外套设有缓冲弹簧和滑块，所述缓冲弹簧的两端分别与缓冲槽内侧壁和滑块固定连接，所述滑块与固定杆和缓冲槽内侧壁滑动连接，所述滑块远离缓冲槽内底部的一端转动连接有偏转板，所述偏转板的上端与抵板转动连接。

优选地，还包括调节机构，所述调节机构包括两块分别与弧形撑板两端固定连接横板，所述横板的下方设有竖板，所述竖板内设有用于对横板进行升降的升降机构，所述竖板下端固定连接有固定板，所述固定板的下端固定连接有底座。

优选地，所述升降机构包括设置在竖板上端的凹槽，所述凹槽内滑动连接有升降板，所述升降板的上端与横板固定连接，所述凹槽内底部转动连接有两根螺纹杆，两根所述螺纹杆的上端均与升降板的下端螺纹连接，两根所述螺纹杆之间通过传动机构传动连接，所述凹槽内固定连接有电机，所述电机的驱动轴与其中一根螺纹杆同轴固定连接，所述升降板的左右侧壁上均设有多个卡槽，多个所述卡槽内均设有与竖板卡紧机构。

优选地，所述传动机构包括两个皮带轮，两个所述皮带轮之间通过皮带传动连接，两个所述皮带轮分别与两根螺纹杆同轴固定连接。

优选地，所述卡紧机构包括与卡槽内侧壁转动连接的楔形撑板，所述楔形撑板与卡槽内底部之间固定连接有复位弹簧。

优选地，所述楔形撑板远离卡槽内底部的一端设有光滑的斜面，所述斜面朝向向上。

优选地，所述底座通过混凝土浇筑而成，所述底座埋设在地面以下，所述底座与固定板一体成型。

软岩大变形隧道的协调变形支护方法，具体步骤如下：

S1：将设备部件搬运至隧道变形位置，然后将固定板和底座浇筑成型；

S2：拼接其他零部件；

S3：通过外部控制器控制两个电机同步运作，从而带动弧形撑板和抵板上升，使得抵板与变形部位相抵接触并撑紧；

S4：通过多块楔形撑板与竖板撑紧，此时即可完成对隧道的支护。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过设置支撑机构，通过设置多块抵板，在对隧道变形位置进行支撑时，变形位置旁边的抵板位置会高于变形位置的抵板，且抵板均与隧道顶部相抵接触，不会出现含有较大空隙的情况，避免了隧道变形位置出现偏移的情况，对隧道的支护效果较好；

2、通过设置调节机构，通过两个电机同步运作，电机带动两根螺纹杆转动，两根螺纹杆带动升降板升降，升降板通过横板带动弧形撑板升降，使得多块楔形撑板与竖板上端卡紧，一方面可以对不同高度的隧道进行支撑防护，另一方面，可以对多块抵板进行加固，使用的效果较好且适用范围广。

本发明对隧道的支护效果较好且适用范围广。

附图说明

图1为本发明提出的软岩大变形隧道的协调变形支护系统的正面结构透视图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中B处的放大图；

图4为本发明提出的软岩大变形隧道的协调变形支护系统中调节机构的侧面结构透视图；

图5为本发明提出的软岩大变形隧道的协调变形支护系统中升降板的结构立体图。

图中：1弧形撑板、2抵板、3限位杆、4缓冲机构、5缓冲槽、6固定杆、7缓冲弹簧、8滑块、9偏转板、10横板、11竖板、12升降机构、13固定板、14底座、15凹槽、16升降板、17螺纹杆、18传动机构、19电机、20卡槽、21卡紧机构、22皮带轮、23楔形撑板、24复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-5，软岩大变形隧道的协调变形支护系统，包括支撑机构，支撑机构包括弧形撑板1，弧形撑板1的上方设有多块抵板2，多块抵板2靠近弧形撑板1的一端均固定连接有限位杆3，多根限位杆3远离抵板2的一端均滑动贯穿弧形撑板1设置，弧形撑板1上设有用于对抵板2进行缓冲的缓冲机构4，具体的，缓冲机构4包括设置在弧形撑板1上端的缓冲槽5，缓冲槽5内固定连接有固定杆6，固定杆6外套设有缓冲弹簧7和滑块8，缓冲弹簧7的两端分别与缓冲槽5内侧壁和滑块8固定连接，滑块8与固定杆6和缓冲槽5内侧壁滑动连接，滑块8远离缓冲槽5内底部的一端转动连接有偏转板9，偏转板9的上端与抵板2转动连接，需要说明的是，还包括调节机构，调节机构包括两块分别与弧形撑板1两端固定连接横板10，横板10的下方设有竖板11。

本发明中，竖板11内设有用于对横板10进行升降的升降机构12，进一步的，升降机构12包括设置在竖板11上端的凹槽15，凹槽15内滑动连接有升降板16，升降板16的上端与横板10固定连接，凹槽15内底部转动连接有两根螺纹杆17，两根螺纹杆17的上端均与升降板16的下端螺纹连接，两根螺纹杆17之间通过传动机构18传动连接，值得一提的是，传动机构18包括两个皮带轮22，两个皮带轮22之间通过皮带传动连接，两个皮带轮22分别与两根螺纹杆17同轴固定连接，凹槽15内固定连接有电机19，需要说明的是，电机19可采用型号为PLX的步进电机，且已于外部电源电性连接，为现有技术，具体不做赘述。

本发明中，电机19的驱动轴与其中一根螺纹杆同轴固定连接，升降板16的左右侧壁上均设有多个卡槽20，多个卡槽20内均设有与竖板11卡紧机构21，需要说明的是，卡紧机构21包括与卡槽20内侧壁转动连接的楔形撑板23，需要注意的是，楔形撑板23远离卡槽20内底部的一端设有光滑的斜面，斜面朝向向上，楔形撑板23与卡槽20内底部之间固定连接有复位弹簧24，竖板11下端固定连接有固定板13，固定板13的下端固定连接有底座14，值得一提的是，底座14通过混凝土浇筑而成，底座14埋设在地面以下，底座14与固定板13一体成型。

软岩大变形隧道的协调变形支护方法，具体步骤如下：

S1：将设备部件搬运至隧道变形位置，然后将固定板13和底座14浇筑成型；

S2：拼接其他零部件；

S3：通过外部控制器控制两个电机同步运作，从而带动弧形撑板1和抵板2上升，使得抵板2与变形部位相抵接触并撑紧；

S4：通过多块楔形撑板23与竖板11撑紧，此时即可完成对隧道的支护。

本发明中，通过设置多块抵板2，在对隧道变形位置进行支撑时，变形位置旁边的抵板2位置会高于变形位置的抵板2，且抵板2均与隧道顶部相抵接触，不会出现含有较大空隙的情况，避免了隧道变形位置出现偏移的情况。

本发明中，通过两个电机19同步运作，电机19的驱动轴带动其中一根螺纹杆17转动，其中一根螺纹杆17通过两个皮带轮22和皮带带动另一根螺纹杆17转动，两根螺纹杆17带动升降板16升降，升降板16通过横板10带动弧形撑板1升降，使得多块楔形撑板23与竖板11上端卡紧。

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。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。