【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工领域，尤其是涉及一种软土隧道钢拱架安装装置及其使用方法。
技术介绍
1、在软弱大变形隧道施工过程中，及时进行初支并使初支结构发挥支撑作用一直是限制围岩变形、确保施工安全的有效措施。但隧道钢架安装不可避免存在间隙、需待变形到一定程度后方可发挥初支钢架的最大支撑作用。同时由于隧道爆破或者开挖难以精确控制，初支钢架拱脚存在一定的悬空，在进行支垫时受作业空间及人为因素，致使拱脚支垫不密实。
2、同时，初支钢架在长时间使用过程中，钢架底部的软土隧道基础同样也容易沉陷，钢架与隧道存在间隙。拱脚悬空可能导致支撑体系失稳，进而引发整体结构的变形或倒塌。不密实的支垫可能导致后续变形加大，影响隧道的长期使用过程中，支垫不密实，拱脚的受力分布不均，可能降低承载能力，影响隧道的稳定性。为此我们提出一种软土隧道钢拱架安装装置及其使用方法用于解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种软土隧道钢拱架安装装置及其使用方法，解决隧道开挖难以精确控制，初支钢架拱脚存在一定的悬空，隧道钢架安装的拱脚支垫存在间隙；同时，钢架在长时间使用过程中，钢架底部的软土隧道基础同样也容易沉陷，钢架与隧道存在间隙，容易发整体结构的变形或倒塌，影响隧道的稳定性的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种软土隧道钢拱架安装装置及其使用方法，包括多个底板，底板上设有升降的安装台，底板与安装台之间设有顶升装置，底板底部设有紧实装置，紧实装置包括沉降感应装置、顶压
3、优选的方案中，底板底部设有多个螺纹孔，螺纹孔一侧设有螺纹通孔，底板两端设有连接箱，相邻底板上的连接箱通过连接槽钢连接，底板顶部设有多个支柱。
4、优选的方案中，安装台包括平板，平板底部设有多个中空的外套杆，外套杆与平板之间设有旋转球铰，外套杆一端设有锥螺纹，外套杆的螺纹端上设有多个缺口，支柱抵靠在外套杆上，外套杆的锥螺纹上设有紧固螺母，安装台底部设有顶杆，顶杆与平板之间设有第二旋转球铰。
5、优选的方案中，顶升装置包括中空的外套柱和内套筒，外套柱上设有丝杆座，丝杆座与外套柱转动连接，丝杆座上设有第一锥螺纹，第一锥螺纹上设有啮合的第二锥螺纹，第二锥螺纹上设有把手。
6、优选的方案中，丝杆座上设有丝杆，内套筒与丝杆螺纹连接，丝杆一端与外套柱转动连接，内套筒顶部与顶杆连接。
7、优选的方案中，沉降感应装置包括筒体和感应杆，筒体上设有滑动的滑柱，滑柱一端通过传动杆与感应杆连接，滑柱与筒体之间设有弹簧，滑柱顶部设有平底孔，传动杆底部设有固体剂。
8、优选的方案中，筒体上设有多个滑槽，滑柱底部设有多个凸块，凸块抵靠在滑槽上，滑柱顶部设有铰接柱，铰接柱与传动杆连接，筒体顶部设有铰接座，铰接座上设有横杆，传动杆上设有传动槽，铰接座抵靠在传动槽上。
9、优选的方案中，顶压装置包括顶箱，顶箱上设有通孔，传动杆抵靠在通孔上，顶箱底部设有滑动的伸缩箱，顶压装置内设有气囊，气囊伸缩箱两端分别与顶箱和伸缩箱连接，气囊设有化学试剂。
10、优选的方案中，顶升杆包括中空杆，中空杆一侧设有侧槽，传动杆在侧槽内活动，中空杆顶部设有锁紧板，锁紧板与螺纹孔连接，中空杆底部抵靠在顶箱上；
11、底板上设有预压装置，预压装置包括预压杆和螺纹柱，螺纹柱与螺纹通孔连接，预压杆一端抵靠在平底孔上，螺纹柱上设有第二螺纹孔和多个转动钮，预压杆上设有第二螺纹。
12、一种软土隧道钢拱架安装装置的使用方法，其步骤是：包括s1、软土隧道开挖，并把钢架进行预连接：软土隧道底部挖出安装紧实装置的坑槽；
13、s2、软土隧道上安装底板，顶升杆的与底板连接，以使顶压装置安装在底板底部，预压装置的预压杆顶在平底孔上，螺纹柱与底板断开；
14、s3、对沉降感应装置进行预压：向螺纹通孔内加注泥土，以使沉降感应装置顶部塞满泥土后，旋转螺纹柱，以使螺纹柱安装在底板上，转动预压杆，以使预压杆抽离出底板，用堵头或者螺栓封住第二螺纹孔；
15、s4、调节安装台高度：松开多个紧固螺母，转动顶升装置的把手，以使安装台升降，直至安装台到达预安装位置；
16、s5、安装台连接就位：转动多个紧固螺母，以使外套杆抱紧支柱，以使安装台高度到位；
17、s6、整体支架连接就位：连接槽钢两端插入连接箱，连接箱上安装紧固螺栓贯穿连接箱和连接槽钢，直至所有的底板上的槽钢连接完成。
18、本专利技术的有益效果为：本专利技术装置的底板连接于隧道底部，可简单快捷的进行底板的支垫及安装台的顶升，将新安装接长的底板进行预压顶升，并施加一定的预应力，可消除新安装的底板间隙，以使底板支垫密实拱脚，避免底板支垫不密实造成拱脚悬空，及早发挥钢架的支承做作用。同时可对上一节钢架悬空及沉降进行修正及加强，强化初支承载能力。
19、本装置可在隧道初支安装后立即进行安装台的顶升，消除钢架安装间隙，同时底部加强拱脚密实，消除常规作业拱脚支垫不到位的隐患，限制隧道底部变形，符合软层大变形隧道“快支护”的理念。顶升装置操作方便，结构简单，能够快速伸缩安装台的高度。紧固螺母和外套杆的结构能够对安装台的高度进行进一步锁定。进一步防止安装台晃动，减小钢架初期的沉降或者变形带来的影响。
20、本装置底部采用扩大的底板，并加装可拆卸的连接槽钢，通过连接槽钢可将多个装置连锁形成整体，将单次施工的钢架拱脚处形成纵向条形基础，扩大拱脚受力面积，减小拱脚支撑应力，最大限度减小初支钢架初期的沉降，限制软层的变形。平板可围绕旋旋转球铰进行旋转，适用于多种角度的连接钢板；结构简单轻便，便于加工，可自工地现场取材，多数连接可一次性焊接，制作简单；整体装置轻量化设计，便于安装操作，同时可循环使用，成本可控。
21、当底板底部发生沉降时，沉降感应装置附近的土壤压力变小，滑柱在弹簧的作用下相对于筒体滑动，以使传动杆转动，以使固体剂伸入气囊，以使固体剂与化学试剂产生反应，以产生气体，增大顶压装置压力，以对底板底部进行填充，避免发生沉降导致整体装置倾斜，同时顶压装置顶升的力通过顶升杆传递到底板上，以使底板能够受到底部的支撑力，进一步避免整体装置发生倾斜。避免隧道钢架安装时底板与隧道存在间隙，同时避免隧道的长期使用过程中，隧道基础同样也容易沉陷，钢架与隧道存在间隙，受力分布不均，容易发生整体结构的变形或倒塌，降低承载能力，影响隧道的稳定性的现象发生。
22、当气囊中压力过大时，压力使感应杆上升，固体剂远离化学试剂，以使气囊中停止反应，以使紧实装置能够来回调节顶压装置的伸长量、调节顶升杆给底板的顶升力。
23、预压装置在紧实装置进行安装时能够断开螺纹柱与底板，以使沉降感应装置处于不被触发的状态下顶部进行填充和预压，填充和预压完成后，又能快速的在底板上安装螺纹柱后，对预压杆进行抽离，结构简单，操作便捷。
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1.一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：包括多个底板（1），底板（1）上设有升降的安装台（2），底板（1）与安装台（2）之间设有顶升装置（9），底板（1）底部设有紧实装置（4），紧实装置（4）包括沉降感应装置（5）、顶压装置（6）和顶升杆（7），顶升杆（7）安装在底板（1）底部。
2.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：底板（1）底部设有多个螺纹孔（101），螺纹孔（101）一侧设有螺纹通孔（102），底板（1）两端设有连接箱（11），相邻底板（1）上的连接箱（11）通过连接槽钢（10）连接，底板（1）顶部设有多个支柱（3）。
3.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：安装台（2）包括平板（201），平板（201）底部设有多个中空的外套杆（203），外套杆（203）与平板（201）之间设有旋转球铰（202），外套杆（203）一端设有锥螺纹，外套杆（203）的螺纹端上设有多个缺口，支柱（3）抵靠在外套杆（203）上，外套杆（203）的锥螺纹上设有紧固螺母（204），安装台（2）底部设有顶杆（205），顶杆（205）与平
4.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：顶升装置（9）包括中空的外套柱和内套筒（906），外套柱上设有丝杆座（901），丝杆座（901）与外套柱转动连接，丝杆座（901）上设有第一锥螺纹（902），第一锥螺纹（902）上设有啮合的第二锥螺纹（903），第二锥螺纹（903）上设有把手（904）。
5.根据权利要求4所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：丝杆座（901）上设有丝杆（905），内套筒（906）与丝杆（905）螺纹连接，丝杆（905）一端与外套柱转动连接，内套筒（906）顶部与顶杆（205）连接。
6.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：沉降感应装置（5）包括筒体（501）和感应杆（505），筒体（501）上设有滑动的滑柱（502），滑柱（502）一端通过传动杆（504）与感应杆（505）连接，滑柱（502）与筒体（501）之间设有弹簧（503），滑柱（502）顶部设有平底孔（5021），传动杆（504）底部设有固体剂（13）。
7.根据权利要求6所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：筒体（501）上设有多个滑槽（5011），滑柱（502）底部设有多个凸块（5022），凸块（5022）抵靠在滑槽（5011）上，滑柱（502）顶部设有铰接柱（5023），铰接柱（5023）与传动杆（504）连接，筒体（501）顶部设有铰接座（5012），铰接座（5012）上设有横杆，传动杆（504）上设有传动槽（5041），铰接座（5012）抵靠在传动槽（5041）上。
8.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：顶压装置（6）包括顶箱（601），顶箱（601）上设有通孔（603），传动杆（504）抵靠在通孔（603）上，顶箱（601）底部设有滑动的伸缩箱（602），顶压装置（6）内设有气囊（12），气囊（12）伸缩箱（602）两端分别与顶箱（601）和伸缩箱（602）连接，气囊（12）设有化学试剂。
9.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：顶升杆（7）包括中空杆（701），中空杆（701）一侧设有侧槽（703），传动杆（504）在侧槽（703）内活动，中空杆（701）顶部设有锁紧板（702），锁紧板（702）与螺纹孔（101）连接，中空杆（701）底部抵靠在顶箱（601）上；
10.根据权利要求1-9任意一项所述一种软土隧道钢拱架安装装置的使用方法，其步骤是：包括S1、软土隧道开挖，并把钢架进行预连接：软土隧道底部挖出安装紧实装置（4）的坑槽；
...【技术特征摘要】
1.一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：包括多个底板（1），底板（1）上设有升降的安装台（2），底板（1）与安装台（2）之间设有顶升装置（9），底板（1）底部设有紧实装置（4），紧实装置（4）包括沉降感应装置（5）、顶压装置（6）和顶升杆（7），顶升杆（7）安装在底板（1）底部。
2.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：底板（1）底部设有多个螺纹孔（101），螺纹孔（101）一侧设有螺纹通孔（102），底板（1）两端设有连接箱（11），相邻底板（1）上的连接箱（11）通过连接槽钢（10）连接，底板（1）顶部设有多个支柱（3）。
3.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：安装台（2）包括平板（201），平板（201）底部设有多个中空的外套杆（203），外套杆（203）与平板（201）之间设有旋转球铰（202），外套杆（203）一端设有锥螺纹，外套杆（203）的螺纹端上设有多个缺口，支柱（3）抵靠在外套杆（203）上，外套杆（203）的锥螺纹上设有紧固螺母（204），安装台（2）底部设有顶杆（205），顶杆（205）与平板（201）之间设有第二旋转球铰。
4.根据权利要求1所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：顶升装置（9）包括中空的外套柱和内套筒（906），外套柱上设有丝杆座（901），丝杆座（901）与外套柱转动连接，丝杆座（901）上设有第一锥螺纹（902），第一锥螺纹（902）上设有啮合的第二锥螺纹（903），第二锥螺纹（903）上设有把手（904）。
5.根据权利要求4所述一种软土隧道钢拱架安装装置，其特征是：丝杆座（901）上设有丝杆（905），内套筒（906）与丝杆（905）螺纹连接，丝杆（905）一端与外套柱转动连接，内套筒（906）顶部与顶杆（205）连接。
6.根据权利要求1所述一种软土隧...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，马荣增，徐锦兴，杜泽辉，张剑，李文，吕尔燕，赵容浩，胡成超，王俊达，王义和，张文梁，陈惺，郑小林，农光辉，张涛，沈艳冬，
申请(专利权)人：中交二航局昆明建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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