软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护及其施工方法，包括易拆卸式定型化内撑环拱、伸缩式钢架顶撑体系和换拱临时支撑架；所述易拆卸式定型化内撑环拱包括由多个环拱单元连接而成一个环形内撑环拱；所述环拱单元包括钢筋混凝土，布设于钢筋混凝土两侧的电磁铁和铁块；两个环拱单元连接时；一个环拱单元的电磁铁与相邻环拱单元的铁块相适配连接；本发明专利技术设计的内撑环由多个环拱单元组合而成，而每个环拱单元首尾依次通过电磁铁和铁块进行连接，在需要连接时，接通电磁铁的电源使其产生磁力，可以吸附铁块，使相邻两个环拱单元连接在一起。每一个环拱单元依次连接，最后形成内撑环；这种施工方式较为简单，施工速度快。

【技术实现步骤摘要】
软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护及其施工方法
本专利技术涉及隧道支护结构
，特别涉及一种软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护及其施工方法。
技术介绍
在隧道的开挖过程中，需要对开挖的隧道进行初期支护。而在一些地质较差的地方进行施工时，往往会遇到各种不良情况。如在软岩地区容易出现初期支护大变形、支护力不足导致隧道发生局部坍塌。为了处理这些复杂情况，工程上一般会停工并采取搭设支护的措施进行隧道的加固。而传统的支护方法一般在加固段搭设满堂支架，然后在其上施工，而搭设支护一般采用打设长锚杆、在初期支护外面在设置一层初期支护，形成两道初期支护、预应力锚索等方式。而在这些施工方式中，施工速度较为缓慢，满堂支架的搭设需要大量的人力，并且需要占用大量的空间，将隧道堵塞，不利于隧道工程的进一步施工，而在该施工段结束后，拆除满堂支架仍有大量的工作量。另外支护在隧道施工过程中仅起到加固围岩的作用，保证施工过程不会出现大变形的问题，施工结束后需对这些支护进行拆除，上述施工方法拆除方式复杂，施工效率较低。针对以上问题，故，有必要对其进行改进。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种既能限制软岩隧道支护发生大变形且施工简单、施工效率高的软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护及其施工方法。为了达到上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，包括易拆卸式定型化内撑环拱、伸缩式钢架顶撑体系和换拱临时支撑架；所述易拆卸式定型化内撑环拱包括由多个环拱单元连接而成一个环形内撑环拱；所述环拱单元包括钢筋混凝土，布设于钢筋混凝土两侧的电磁铁和铁块；两个环拱单元连接时；一个环拱单元的电磁铁与相邻环拱单元的铁块相适配连接；所述伸缩式钢架顶撑体系包括机械箱、固设于机械箱上的下支撑套筒，下支撑套筒底部套接有弹簧，弹簧顶部设置有弹簧隔板，弹簧隔板上设置有上支撑杆，上支撑杆套接于下支撑套筒内，弹簧隔板的两侧连接有绳子，与此相对应的，机械箱内设置有用于连接绳子的动力机构；所述换拱临时支撑架底板；底板上固设有T型杆，T型杆两侧设置有钢架，钢架靠近T型杆的一端形成有钢架凹槽，T型杆套接于钢架凹槽内，并通过定位调节机构连接。作为本专利技术的一种优选方案，所述电磁铁外接电源，通过电源的通断，使得电磁铁和铁块分开或连接。作为本专利技术的一种优选方案，所述定位调节机构包括固设于两侧钢架上的固定环，两侧的固定环上套接有螺纹杆，固定环与螺纹杆的连接处设置有螺母；所述底板的两侧形成有凹槽，钢架底部滑动连接于凹槽内。作为本专利技术的一种优选方案，所述动力机构包括固设于机械箱内的隔板，隔板上固设有能源箱和电机，能源箱与电机通过导线连接；绳子的一端连接弹簧隔板，另一端连接电机。作为本专利技术的一种优选方案，所述机械箱的底部设置有至少两组轮子，轮子等距布设于机械箱的底部。作为本专利技术的一种优选方案，所述底板的两侧端部设置有旋转环，旋转环上转动连接有支撑杆，与此相对应的，钢架底部设置有若干与支撑杆相适配连接的倒钩面板，支撑杆连接于倒钩面板上，用于限制钢架在凹槽内的滑动。作为本专利技术的一种优选方案，所述底箱底部设置有轮轴，轮轴两侧设置有支撑轮。作为本专利技术的一种优选方案，所述机械箱的长度为下支撑套筒宽度的2倍。作为本专利技术的一种优选方案，所述弹簧的外径小于弹簧隔板的长度。作为本专利技术的一种优选方案，所述钢架呈三角形状。一种软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护的施工方法，包括以下步骤：步骤（1），环拱单元制作；环拱单元主体部分所用材料为钢筋混凝土，且该结构的形状为弧形，在环拱单元两端分别设置铁块与电磁铁；电磁铁与铁块设置在主体材料内部，外面需有一定厚度的混凝土保护层，以免电磁铁与铁块脱落，电磁铁与铁块需设置凸起，且位置需一一对应，若凸起位置不到位，将无法施工；步骤（2），临时支撑架施工。将临时支撑架移动至软岩隧道中需要加固的部位，然后调节底板两端的支撑杆，使支撑杆脱离倒钩面板；然后调节螺母，转动螺母使钢架沿着螺纹杆向外移动，使支撑架的钢架宽度扩大，使工作人员可以完成隧道中的各个部位施工；然后调节支撑杆，使支撑杆紧贴倒钩面板，并形成一个三角形，起到限制钢架移动的效果；步骤（3），拼装内撑环拱；将环拱单元紧贴初期支，然后将环拱单元依次首尾相连，将环拱单元的电磁铁与下一个环拱单元的铁块相连，然后启动电磁铁的外接电源，使其产生磁力可以吸附铁块，将相邻两个环拱单元连接在一起；采用相同的方式进行环拱单元的依次连接，最终形成内撑环拱；步骤（4），移动临时支撑架，调节钢架，使支撑架的宽度缩小，增加隧道与支撑架之间的距离，使支撑架可以自由移动，然后移动支撑架到下一个施工段；步骤（5），伸缩式钢架顶撑施工；将伸缩式钢架顶撑移动到拼装好的内撑环拱底下，然后释放电机中的绳子，使该体系中的弹簧储存的弹性势能释放，弹簧带动弹簧隔板上升，最终使上支撑杆上升至内撑环顶部，进一步加固内撑环，使其不会出现松散现象；另外可以根据现场情况，在同一内撑环布置多道伸缩式钢架；步骤（6），重复上述步骤（1）至步骤（5），使该软岩隧道每隔一段距离布置一道内撑环，令整段隧道得到支护；步骤（7），隧道加固；上述步骤使软岩隧道的变形得到控制，可以较好的进行隧道的局部加固；步骤（8），支护拆除；待隧道的局部加固完成后，首先开启电机，将移动伸缩式钢架顶撑的绳子收缩，使上支撑杆下移，固定绳子并关闭电机，然后将临时支撑架移动至其他位置；将临时支撑架移动至环拱下部，施工人员在支撑架上将环拱拆除，断开电磁铁的电源，然后施工人员从上往下将环拱逐个拆除。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术设计的内撑环由多个环拱单元组合而成，而每个环拱单元首尾依次通过电磁铁和铁块进行连接，在需要连接时，接通电磁铁的电源使其产生磁力，可以吸附铁块，使相邻两个环拱单元连接在一起。每一个环拱单元依次连接，最后形成内撑环。这种施工方式较为简单，施工速度快。2.本专利技术设计的支撑架可以通过调节螺母、钢架及支撑杆，使支撑架的宽度可以发生变化，以适应隧道洞口的大小，可以使施工人员在隧道的各个位置施工。3.本专利技术设计的支撑架、伸缩式钢架下部都设有轮子，施工过程中具有很好的机动性，当一个施工段完成后，可以快速的将支撑架及伸缩式钢架移动到下一个施工段进行施工。这种方法与传统的支架相比，节省了大量的搭设及拆除的工作量，具有高效性。附图说明图1是本专利技术软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护的构造图；图2是本专利技术图1中的伸缩式钢架顶撑示意图；图3是本专利技术图1中的临时支撑架示意图；图4是本专利技术图1中的环拱单元示意图；图5是本专利技术图3中的B节点示意图；图6是本专利技术图3中的C节点示意图；图7是本专利技术图1中的A节点示意图；图8是本专利技术图1中的铁块与电磁铁分开示意图；图9是本专利技术图1中的超前小导管示意图。图中附图标记：超前小导管1，初期支护2，机械箱3，小导管4，小孔洞5，注浆口6，钢筋网7，电磁铁8，铁块9，导线10，末端凸起11，铁块凸起12，电磁铁凸起13，电磁铁末端凸起14，环拱单元15，钢筋混凝土16，能源箱17，电机18，轮子19，隔板20，导线21，绳子22，弹簧23，弹簧隔板24，下支撑套筒25，上支撑杆26，螺母27，轮轴28，支撑轮29，支撑杆30，旋转环31，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：包括易拆卸式定型化内撑环拱、伸缩式钢架顶撑体系和换拱临时支撑架；所述易拆卸式定型化内撑环拱包括由多个环拱单元（15）连接而成一个环形内撑环拱；所述环拱单元（15）包括钢筋混凝土（16），布设于钢筋混凝土（16）两侧的电磁铁（8）和铁块（9）；两个环拱单元（15）连接时；一个环拱单元（15）的电磁铁（8）与相邻环拱单元（15）的铁块（9）相适配连接；所述伸缩式钢架顶撑体系包括机械箱（3）、固设于机械箱（3）上的下支撑套筒（25），下支撑套筒（25）底部套接有弹簧（23），弹簧（23）顶部设置有弹簧隔板（24），弹簧隔板（24）上设置有上支撑杆（26），上支撑杆（26）套接于下支撑套筒（25）内，弹簧隔板（24）的两侧连接有绳子（22），与此相对应的，机械箱（3）内设置有用于连接绳子（22）的动力机构；所述换拱临时支撑架底板（37）；底板（37）上固设有T型杆（34），T型杆（34）两侧设置有钢架（36），钢架（36）靠近T型杆（34）的一端形成有钢架凹槽（35），T型杆（34）套接于钢架凹槽（35）内，并通过定位调节机构连接。

【技术特征摘要】
1.软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：包括易拆卸式定型化内撑环拱、伸缩式钢架顶撑体系和换拱临时支撑架；所述易拆卸式定型化内撑环拱包括由多个环拱单元（15）连接而成一个环形内撑环拱；所述环拱单元（15）包括钢筋混凝土（16），布设于钢筋混凝土（16）两侧的电磁铁（8）和铁块（9）；两个环拱单元（15）连接时；一个环拱单元（15）的电磁铁（8）与相邻环拱单元（15）的铁块（9）相适配连接；所述伸缩式钢架顶撑体系包括机械箱（3）、固设于机械箱（3）上的下支撑套筒（25），下支撑套筒（25）底部套接有弹簧（23），弹簧（23）顶部设置有弹簧隔板（24），弹簧隔板（24）上设置有上支撑杆（26），上支撑杆（26）套接于下支撑套筒（25）内，弹簧隔板（24）的两侧连接有绳子（22），与此相对应的，机械箱（3）内设置有用于连接绳子（22）的动力机构；所述换拱临时支撑架底板（37）；底板（37）上固设有T型杆（34），T型杆（34）两侧设置有钢架（36），钢架（36）靠近T型杆（34）的一端形成有钢架凹槽（35），T型杆（34）套接于钢架凹槽（35）内，并通过定位调节机构连接。2.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述电磁铁（8）外接电源，通过电源的通断，使得电磁铁（8）和铁块（9）分开或连接。3.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述定位调节机构包括固设于两侧钢架（36）上的固定环（38），两侧的固定环（38）上套接有螺纹杆（39），固定环（38）与螺纹杆（39）的连接处设置有螺母（27）；所述底板（37）的两侧形成有凹槽（32），钢架（36）底部滑动连接于凹槽（32）内。4.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述动力机构包括固设于机械箱（3）内的隔板（20），隔板（20）上固设有能源箱（17）和电机（18），能源箱（17）与电机（18）通过导线（21）连接；绳子（22）的一端连接弹簧隔板（24），另一端连接电机（18）。5.根据权利要求4所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述机械箱（3）的底部设置有至少两组轮子（19），轮子（19）等距布设于机械箱（3）的底部。6.根据权利要求3所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述底板（37）的两侧端部设置有旋转环（31），旋转环（31）上转动连接有支撑杆（30），与此相对应的，钢架（36）底部设置有若干与支撑杆（30）相适配连接的倒钩面板（33），支撑杆（30）连接于倒钩面板（33）上，用于限制钢架（36）在凹槽（32）内的滑动；所述钢架（36）呈三角形状。7.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述底箱（46）底部设置有轮轴（28），轮轴（28）两侧设置有支撑轮（29）。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：王新泉，
申请(专利权)人：杭州江润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33