【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道支护的，尤其是涉及一种隧道双层拱架支护系统及其施工方法。
技术介绍
1、公路建设经常出现软岩隧道工程的建设，公路建设会遇到软岩隧道需解决的土质膨化和松散的问题，使用传统的锚杆支护措施是无法满足隧道锚固标准需求，需要利用钢拱架支护进行隧道的支护加固，钢拱架支护是采用型钢成形后加固地下工程的支护措施。
2、公路建设为了提高支护质量，钢拱架支护可与锚杆、喷射混凝土和钢筋网组成复合支护。大部分钢拱架作为隧道永久支护的一部分，主要作用是抵抗围岩由于开挖扰动而产生的初期收敛变形。
3、针对上述的相关技术，隧道内部的空间小使得大型吊装设备无法进入隧道的内部，因此需要人工安装钢拱架，整块的钢拱架质量大使得人工搬运钢拱架的方式的工作强度大和安全性低。
技术实现思路
1、为了改善人工搬运整块的钢拱架的工作强度大的问题，本申请提供一种隧道双层拱架支护系统及其施工方法。
2、第一方面，本专利技术提供的隧道双层拱架支护系统，采用如下的技术方案：
3、隧道双层拱架支护系统，包括外层隧道拱架和内层隧道拱架，所述外层隧道拱架和所述内层隧道拱架分割成若干段，所述外层隧道拱架和所述内层隧道拱架之间设有锁紧单元，所述锁紧单元包括设于外层隧道拱架的外弧面的弧形条板一、设于外层隧道拱架的内弧面的弧形条板二、设于内层隧道拱架的外弧面的弧形条板三、设于内层隧道拱架的内弧面的弧形条板四；弧形条板一和弧形条板二设于两个分段的外层隧道拱架之间，弧形条板三和弧形条板四设
4、通过采用上述技术方案，首先外层隧道拱架以及内层隧道拱架分割成若干段，方便外层隧道拱架和内层隧道拱架的搬运工作，然后锁紧单元将分段的外层隧道拱架、分段的内层隧道拱架连接成完整的结构。
5、可选的，所述弧形条板二和所述弧形条板三之间设有驱动部件，所述驱动部件包括固定连接于所述弧形条板一和所述弧形条板四之间的限位直杆、转动安装于弧形条板二和弧形条板三之间的螺纹套筒、两个分别螺纹连接于所述螺纹套筒顶部和底部的螺纹直杆；两个所述螺纹直杆分别与所述弧形条板二和所述弧形条板三相互靠近的表面固定连接。
6、通过采用上述技术方案，旋拧螺纹套筒使得螺纹套筒内的两根螺纹直杆朝向相互远离的方向滑移，靠近弧形条板二的螺纹直杆推动锁紧导柱穿过外层隧道拱架和弧形条板一，靠近弧形条板四的螺纹直杆推动锁紧导柱穿过内层隧道拱架和弧形条板三。
7、可选的，弧形条板二和所述弧形条板三之间设置有限位部件，限位部件包括两个分别设于所述弧形条板二和所述弧形条板三相互靠近的表面的咬合圆盘一、两个分别设于所述螺纹套筒的两端的咬合圆盘二；两个所述咬合圆盘一分别与两个所述咬合圆盘二相互啮合。
8、通过采用上述技术方案，如果隧道双层拱架支护系统用于短期支撑的时候，复位弹簧的作用使得咬合圆盘一和对应的咬合圆盘二啮合；如果隧道双层拱架支护系统用于长期支撑的时候，焊接的方式使得咬合圆盘一和对应的咬合圆盘二固定连接。
9、可选的，弧形条板二和弧形条板三之间设置有弹性部件，弹性部件包括安装于弧形条板二和弧形条板三相互靠近表面的弹性套筒、穿设于弹性套筒内部的弹性直杆、设置于弹性直杆与弹性套筒之间的压缩弹簧；所述弹性直杆的端部与所述咬合圆盘一固定连接。
10、通过采用上述技术方案，弹性套筒和弹性直杆起到供咬合圆盘一导向的作用，实现咬合圆盘一沿着限位直杆长度的方向滑移的效果。
11、可选的，弧形条板二以及所述弧形条板三之间设置有分离部件，所述分离部件包括垂直固定于两个咬合圆盘一相互靠近的表面的导向直杆、两个分别铰接安装于两个导向直杆相互靠近的端部的锁紧直杆；两个锁紧直杆相互靠近的端部铰接设置。
12、通过采用上述技术方案，朝向靠近螺纹套筒的方向按压锁紧直杆的铰接处，导向直杆带动咬合圆盘一朝向远离咬合圆盘二的方向滑移，以此实现咬合圆盘一和对应的咬合圆盘二相互分离的效果。
13、可选的，外层隧道拱架和内层隧道拱架的底部设置有支撑单元，所述支撑单元包括设置于所述外层隧道拱架和所述内层隧道拱架底端的混凝土开口盒、固定安装于所述混凝土开口盒外侧壁的限位凸台；所述外层隧道拱架和所述内层隧道拱架的底端插接至混凝土开口盒并灌注混凝土。
14、通过采用上述技术方案，外层隧道拱架和内层隧道拱架的底端通过混凝土固定于混凝土开口盒，外层隧道拱架抵接于隧道的内壁，混凝土开口盒通过支撑单元锁紧于地面。
15、可选的，所述混凝土开口盒外设有抓地部件，所述抓地部件包括竖向穿设于所述限位凸台的抓地套筒、同轴设置于所述抓地套筒下方的抓地锥体、铰接于所述抓地锥体顶部和所述抓地套筒底部的抓地直杆；两个所述抓地直杆相互靠近的端部铰接设置。
16、通过采用上述技术方案，抓地锥体和抓地套筒之间的若干个抓地直杆朝向远离驱动丝杠的方向逐渐张开，使得外层隧道拱架和内层隧道拱架通过抓地部件锁紧于地面。
17、可选的，抓地套筒内设有传动部件，传动部件包括固定安装于所述抓地套筒内侧的驱动套筒、螺纹连接于所述驱动套筒内侧的驱动丝杠、同轴固定于所述抓地套筒周侧的抓地圆环；抓地圆环抵接于所述限位凸台的顶部，所述驱动丝杠的底端转动安装于所述抓地锥体的顶部。
18、通过采用上述技术方案，通过旋钮旋拧驱动丝杠，使得驱动丝杠和驱动套筒彼此之间形成相对运动，驱动丝杠带动抓地锥体朝向靠近抓地套筒的方向滑移，以此实现抓地锥体和抓地套筒之间的若干个抓地直杆朝向远离驱动丝杠的方向逐渐张开的效果。
19、第二方面，本专利技术提供的隧道双层拱架支护的施工方法，操作上述的隧道双层拱架支护系统，包括以下步骤：
20、s1、弧形条板一和弧形条板二设于两个分段的外层隧道拱架之间，弧形条板三和弧形条板四设于两个分段的内层隧道拱架之间，此时的锁紧单元设于外层隧道拱架和内层隧道拱架之间；
21、s2、分离部件使得咬合圆盘一和咬合圆盘二分离，驱动部件推动弧形条板二顶部的锁紧导柱穿过外层隧道拱架和弧形条板一，驱动部件推动弧形条板四顶部的锁紧导柱穿过内层隧道拱架和弧形条板三；
22、s3、分段的外层隧道拱架通过锁紧单元固定连接成完整的外层隧道拱架，分段的内层隧道拱架之间通过锁紧单元固定连接成完整的内层隧道拱架；
23、s4、隧道双层拱架支护系统用于短期支撑的时候，复位弹簧的作用使得咬合圆盘一和对应的咬合圆盘二啮合；隧道双层拱架支护系统用于长期支撑的时候，焊接的方式使得咬合圆盘一和对应的咬合圆盘二固定；
24、s5、外层隧道拱架和内层隧道拱架的底端通过混凝土固定于混凝土开口盒，抓地部件穿过限位凸台并钻入土层，直至抓地圆环抵接于限位凸台的顶部；
25、s6、传动部件使得抓地直杆朝向远离驱动丝杠的方向张开，抓地套筒顶部的开口灌注混凝土，使得混凝土灌满抓地锥体和抓地套筒之间的缝隙以及抓地套筒，实现锁紧单元通过混凝土固定于土层的效果。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.隧道双层拱架支护系统，包括外层隧道拱架(11)和内层隧道拱架(12)，其特征在于：所述外层隧道拱架(11)和所述内层隧道拱架(12)分割成若干段，所述外层隧道拱架(11)和所述内层隧道拱架(12)之间设有锁紧单元(13)，所述锁紧单元(13)包括设于外层隧道拱架(11)的外弧面的弧形条板一(15)、设于外层隧道拱架(11)的内弧面的弧形条板二(16)、设于内层隧道拱架(12)的外弧面的弧形条板三(17)、设于内层隧道拱架(12)的内弧面的弧形条板四(18)；弧形条板一(15)和弧形条板二(16)设于两个分段的外层隧道拱架(11)之间，弧形条板三(17)和弧形条板四(18)设于两个分段的内层隧道拱架(12)之间。
2.根据权利要求1所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间设置有驱动部件，所述驱动部件包括固定连接于所述弧形条板一(15)和所述弧形条板四(18)之间的限位直杆(22)、转动安装于所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间的螺纹套筒(23)、两个分别螺纹连接于所述螺纹套筒(23)顶部和底部的螺纹直杆
3.根据权利要求2所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间设置有限位部件，所述限位部件包括两个分别设于所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)相互靠近的表面的咬合圆盘一(25)、两个分别设于所述螺纹套筒(23)的两端的咬合圆盘二(26)；两个所述咬合圆盘一(25)分别与两个所述咬合圆盘二(26)相互啮合。
4.根据权利要求3所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间设置有弹性部件(28)，所述弹性部件(28)包括安装于弧形条板二(16)和弧形条板三(17)相互靠近表面的弹性套筒(29)、穿设于弹性套筒(29)内部的弹性直杆(30)、设置于弹性直杆(30)与弹性套筒(29)之间的压缩弹簧(31)；所述弹性直杆(30)的端部与所述咬合圆盘一(25)固定连接。
5.根据权利要求4所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)以及所述弧形条板三(17)之间设置有分离部件，所述分离部件包括垂直固定安装于两个所述咬合圆盘一(25)相互靠近的表面的导向直杆(32)、两个分别铰接安装于两个所述导向直杆(32)相互靠近的端部的锁紧直杆(33)；两个锁紧直杆(33)相互靠近的端部铰接设置。
6.根据权利要求1所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述外层隧道拱架(11)和内层隧道拱架(12)的底部设置有支撑单元(14)，所述支撑单元(14)包括设置于所述外层隧道拱架(11)和所述内层隧道拱架(12)底端的混凝土开口盒(36)、固定安装于所述混凝土开口盒(36)外侧壁的限位凸台(37)；所述外层隧道拱架(11)和所述内层隧道拱架(12)的底端插接至混凝土开口盒(36)并灌注混凝土。
7.根据权利要求6所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述混凝土开口盒(36)外设有抓地部件，所述抓地部件包括竖向穿设于所述限位凸台(37)的抓地套筒(38)、同轴设置于所述抓地套筒(38)下方的抓地锥体(39)、铰接于所述抓地锥体(39)顶部和所述抓地套筒(38)底部的抓地直杆(40)；两个所述抓地直杆(40)相互靠近的端部铰接设置。
8.根据权利要求7所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述抓地套筒(38)内设有传动部件，所述传动部件包括固定安装于所述抓地套筒(38)内侧的驱动套筒(42)、螺纹连接于所述驱动套筒(42)内侧的驱动丝杠(44)、同轴固定于所述抓地套筒(38)周侧的抓地圆环(46)；所述抓地圆环(46)抵接于所述限位凸台(37)的顶部，所述驱动丝杠(44)的底端转动安装于所述抓地锥体(39)的顶部。
9.隧道双层拱架支护的施工方法，操作权利要求1-8任一项所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.隧道双层拱架支护系统，包括外层隧道拱架(11)和内层隧道拱架(12)，其特征在于：所述外层隧道拱架(11)和所述内层隧道拱架(12)分割成若干段，所述外层隧道拱架(11)和所述内层隧道拱架(12)之间设有锁紧单元(13)，所述锁紧单元(13)包括设于外层隧道拱架(11)的外弧面的弧形条板一(15)、设于外层隧道拱架(11)的内弧面的弧形条板二(16)、设于内层隧道拱架(12)的外弧面的弧形条板三(17)、设于内层隧道拱架(12)的内弧面的弧形条板四(18)；弧形条板一(15)和弧形条板二(16)设于两个分段的外层隧道拱架(11)之间，弧形条板三(17)和弧形条板四(18)设于两个分段的内层隧道拱架(12)之间。
2.根据权利要求1所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间设置有驱动部件，所述驱动部件包括固定连接于所述弧形条板一(15)和所述弧形条板四(18)之间的限位直杆(22)、转动安装于所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间的螺纹套筒(23)、两个分别螺纹连接于所述螺纹套筒(23)顶部和底部的螺纹直杆(24)；两个所述螺纹直杆(24)分别与所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)相互靠近的表面固定连接。
3.根据权利要求2所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间设置有限位部件，所述限位部件包括两个分别设于所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)相互靠近的表面的咬合圆盘一(25)、两个分别设于所述螺纹套筒(23)的两端的咬合圆盘二(26)；两个所述咬合圆盘一(25)分别与两个所述咬合圆盘二(26)相互啮合。
4.根据权利要求3所述的隧道双层拱架支护系统，其特征在于：所述弧形条板二(16)和所述弧形条板三(17)之间设置有弹性部件(28)，所述弹性部件(28)包括安装于弧形条板二(16)和弧形条板三(17)相互靠近表面的弹性套筒(29)、穿设于弹性套筒(29)内部的弹性直杆(30)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国梁，胡伟锋，吕永刚，介鹏飞，
申请(专利权)人：中交基础设施养护集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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