【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道支护领域，尤其涉及一种折叠式隧道全断面钢拱架支护结构。
技术介绍
1、隧道施工的初期支护用于在洞室开挖初期控制围岩应力，适度释放并控制围岩变形，为后续作业营造稳定安全的作业空间，是隧道工程施工的重要环节。由于隧道支护结构位于地下，其所处的环境特点和承载机理与地面结构有着本质的区别，它除了需要承受自重、人群、设备等各种垂直荷载作用外，同时还受到周围堤埂全方位的约束作用，所以隧道支护结构既是荷载，又是荷载承载体的一部分。
2、隧道支护结构除了传统的盾构管片支护以外，工程上采用的有3d打印混凝土支护、陶瓷新材料支护、型钢混凝土管片支护、波纹钢支护等支护结构形式，但它们通常采用的是现场分块拼装的施工方法，且需要配备有专用拼装设备，导致了施工复杂程度增加，整体施工效率受到了很大影响。因此亟需研制新一代具有可快速拼装支护、一体化装配等特点的隧道全断面支护结构。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出一种折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，通过此钢拱架支护结构，可以满足隧道全断面支护需求，且具有可快速拼装支护、一体化装配等优点。
2、具体技术方案如下：
3、一种折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，包括：液压缸、液压控制系统、支护主体；所述支护主体与液压缸固连，所述液压控制系统用于控制液压缸，进而控制支护主体实现展开和折叠；
4、所述支护主体由多个重复的拱架结构单元组成，每个拱架结构单元包括：最外侧平面、中间层平面、最内侧平面
5、沿隧道轴向重复布置所述拱架结构单元，记靠近隧道掌子面的拱架结构单元为前端，相邻两拱架结构单元之间，前端拱架结构单元的最内侧平面与后端拱架结构单元的最外侧平面重合；所述液压缸分别与最靠近隧道掌子面的六个复合球铰链固连。
6、进一步的，所述支撑杆包括中间的支杆段，以及固连在支杆段两端的半球体。
7、进一步的，所述支撑杆选自钢管、工字钢、槽钢和波纹钢中的任意一种。
8、进一步的，所述复合球铰链为长方体构型，其中两个相邻侧面均各开设有三个球坑，球坑半径大于支撑杆的半球体半径，所述支撑杆的半球体嵌入球坑内，实现支撑杆与复合球铰链的滚动连接。
9、进一步的，位于隧道掌子面的所述拱架结构单元中最靠近隧道掌子面的六个复合球铰链的无球坑的侧面还固连有一个带有外螺纹的螺纹杆，所述液压缸的活塞杆套设在螺纹杆上，并通过螺帽固定，实现复合球铰链与液压缸的固连。
10、进一步的，所述液压控制系统包括油箱和六个控制单元，每个控制单元包括：一个三位四通换向阀和两个液压锁，且六个控制单元与六个液压缸一一对应；所述油箱通过泵分别与六个控制单元的三位四通换向阀连通；所述三位四通换向阀包括：压力油口p、回油口t、输出油口a、输出油口b；其中，输出油口a通过液压锁与液压缸的无杆腔连通，输出油口b通过液压锁与液压缸的有杆腔连通；所述液压锁用于实现液压缸位置的固定。
11、进一步的，所述拱架结构单元为中心轴对称结构。
12、进一步的，每个所述拱架结构单元中，三个复合球铰链及两根支撑杆与地面接触，其余复合球铰链及支撑杆均位于地面之上。
13、本专利技术的有益效果是：
14、(1)本专利技术针对传统隧道支护拼装效率低、施工复杂程度高的问题，设计了一种新型的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，该装置采用基于折纸技术发展而来的可折叠结构，可以满足隧道工程施工的快速拼装支护需求，具有现场施工过程简单，对人员技术要求低的特点。
15、(2)本专利技术提出的新型的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构仅需使用六个液压缸即可实现一体化装配的隧道全断面钢拱架支护作业，与现有技术需要配备有专用拼装设备相比，大大提高了隧道工程施工效率。
16、(3)本专利技术的可实现快速拼装的新型折叠式隧道全断面钢拱架支护结构材料可以选自钢管、工字钢、槽钢和波纹钢中的任意一种高强度材料，易于实现隧道支护结构的快速回收重复利用。
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1.一种折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，包括：液压缸、液压控制系统、支护主体；所述支护主体与液压缸固连，所述液压控制系统用于控制液压缸，进而控制支护主体实现展开和折叠；
2.根据权利要求1所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述支撑杆包括中间的支杆段，以及固连在支杆段两端的半球体。
3.根据权利要求1所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述支撑杆选自钢管、工字钢、槽钢和波纹钢中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述复合球铰链为长方体构型，其中两个相邻侧面均各开设有三个球坑，球坑半径大于支撑杆的半球体半径，所述支撑杆的半球体嵌入球坑内，实现支撑杆与复合球铰链的滚动连接。
5.根据权利要求4所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，位于隧道掌子面的所述拱架结构单元中最靠近隧道掌子面的六个复合球铰链的无球坑的侧面还固连有一个带有外螺纹的螺纹杆，所述液压缸的活塞杆套设在螺纹杆上，并通过螺帽固定，实现复合球铰链与液压缸的固连。
6.根据
7.根据权利要求1所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述拱架结构单元为中心轴对称结构。
8.根据权利要求1所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，每个所述拱架结构单元中，三个复合球铰链及两根支撑杆与地面接触，其余复合球铰链及支撑杆均位于地面之上。
...【技术特征摘要】
1.一种折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，包括：液压缸、液压控制系统、支护主体；所述支护主体与液压缸固连，所述液压控制系统用于控制液压缸，进而控制支护主体实现展开和折叠；
2.根据权利要求1所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述支撑杆包括中间的支杆段，以及固连在支杆段两端的半球体。
3.根据权利要求1所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述支撑杆选自钢管、工字钢、槽钢和波纹钢中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，所述复合球铰链为长方体构型，其中两个相邻侧面均各开设有三个球坑，球坑半径大于支撑杆的半球体半径，所述支撑杆的半球体嵌入球坑内，实现支撑杆与复合球铰链的滚动连接。
5.根据权利要求4所述的折叠式隧道全断面钢拱架支护结构，其特征在于，位于隧道掌子面的所述拱架结构单元中最靠近隧道掌子面的六个复合球铰链的无球坑的侧面还固...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶佳跃，谢海波，杨华勇，张奇翔，徐楠，徐思洋，丁红钦，洪昊岑，
申请(专利权)人：浙江大学高端装备研究院，
类型：发明
国别省市：
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