一种隧道支护支架用横向加固装置及其施工方法与流程

1.本发明涉及一种加固装置，具体的是涉及一种隧道支护支架用横向加固装置，属于隧道支护技术领域。


背景技术：

2.一般来说，隧道施工通常是指在山体或者地下进行通道挖掘，在进行隧道施工时，为了避免隧道顶出现塌方的情况，通常需要使用支护支架进行支撑防护，现有的支护支架在相邻两拱形钢架之间必须用横向连接杆进行连接，现有的横向连接杆均采用直径不应小于18mm的钢筋，其间距不应大于1.0m，但现有的横向连接杆在架设时，连接杆与外部拱架的接触面积较小，相邻两连接杆之间的距离不好进行把控，从而有可能导致喷涂混凝土后，混凝土附着力不够产生流滑现象等后果。
3.因此，需研制一种实用性较强以及工作可靠性较强的隧道支护支架用横向加固装置是解决上述技术问题的关键所在。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本发明对此进行了改进和创新，目的在于提供一种隧道支护支架用横向加固装置。该装置一方面通过在连接杆之间设置定位参照机构，实现对相邻两个连接杆之间距离的精确把控，使在喷涂混凝土后，增大混凝土的附着力，喷涂外观均匀，避免流滑现象的产生；另一方面，通过设置固定机构，增大了连接杆与外部拱架的连接接触面积，使得连接杆安装更加牢固，提高整体支护支架的稳定性。
5.为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种隧道支护支架用横向加固装置是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：
6.一种隧道支护支架用横向加固装置，包括连接杆，在连接杆的两端对称安装有固定机构，各固定机构分别与连接杆的两端端部可拆卸连接；在其中任意一个固定机构的内侧壁还设置有定位参照机构，定位参照机构固定端通过连接组件与固定机构转动连接，该定位参照机构用于调节与所述连接杆平行安装的另一个连接杆的距离。
7.优选的，还包括设置有填充机构，所述填充机构设置于固定机构上。
8.优选的，所述填充机构包括注射管和弹簧以及封堵盖，其中，所述注射管贯通套管的外侧壁且与之相连通；
9.所述弹簧套设于连接杆端部，固定机构套设于该弹簧上；
10.所述封堵盖安装于套管远离连接杆端头的一端，且所述堵盖为具有弹性的柔性材质品。
11.优选的，所述固定机构包括套管和连接板以及加强筋，其中，
12.所述套管与连接杆插拔式套接；
13.所述连接板沿套管端部的外侧壁周向设置或是延伸设置于套管端部；
14.所述加强筋一端与套管的外侧壁连接，另一端与连接板连接。
15.优选的，所述套管的内侧壁上设有凸棱，所述凸棱呈螺旋状或是螺纹段状，用于实现增大与混凝土的接触面积，提高灌入混凝土的附着力。
16.优选的，所述固定机构的自由端部与连接板固定连接；所述连接板沿套管端部的外侧壁周向设置。
17.优选的，所述固定机构的自由端部还从内至外依序设置有密封环和端板；所述连接板上远离套管的一侧设有与端板匹配的凹槽。
18.优选的，所述密封环为橡胶制成的橡胶圈，该橡胶圈外侧壁与连接板的内侧壁贴合且密封环套设于连接杆的端部；所述端板为圆形板状体构件。
19.优选的，所述定位参照机构包括支架和套环以及顶块，其中，所述支架为扁平细长的长条板状体构件，在该长条板状体构件上铭刻有单位为厘米的刻度线；
20.所述支架的一端与加强筋铰接，另一端安装有固定头，所述套环通过连接轴与固定头连接，所述顶块安装在连接板上，顶块与支架相对应设置，所述套环的外侧壁上安装有锁柱，所述锁柱内装有水平仪及测斜仪，主要用于测量连接杆受力变化后产生的变形及挠度；所述连接轴内含内力监测传感器，用于负责测定连接杆内力变化情况及内力突变时的预警工作。
21.一种隧道支护支架用横向加固装置及其施工方法，包括如下施工步骤，
22.步骤一，调整固定机构的位置，移动套管，使端板卡人凹槽内，且与连接板的外侧壁位于同一条直线上；
23.步骤二，转动套管使注射管朝向工作人员，并且支架能够正常下落；
24.步骤三，通过采用水平仪来精准定位安装第一个横向加固装置，安装时，将连接杆两端设置的调整固定机构分别与相邻的两个钢拱架连接，随后，再依据该第一个横向加固装置来安装下一个横向加固装置；
25.步骤四：安装下一个横向加固装置时，放下该下一个横向加固装置的支架，使其与顶块贴合，支架上的固定头与连接杆之间的距离为1m；
26.步骤五：将下一个横向加固装置的支架垂直向下搭放于第一个横向加固装置的连接杆上部，确定好两个横向加固装置的距离后，将该下一个横向加固装置的连接杆两端设置的调整固定机构分别与相邻的两个钢拱架连接；
27.步骤六：对其他剩余的多个横向加固装置依次重复步骤一至步骤五，完成对所有横向加固装置的安装固定；
28.步骤七：灌注混凝土，通过注射管向套管与连接杆的缝隙内灌注混凝土，实现横向加固支撑。
29.工作原理是：上述设计结构的一种隧道支护支架用横向加固装置在进行使用之前，施工人员需要将其已经制作完成的该一种装置加以安装作为备用。
30.安装时，首先将将连接杆穿入固定机构内，固定机构装在受力部位，利用定位参照机构对连接杆调平、纠正方位等，最终将支撑结构固定。拆除时，先折除定位参照机构，再拆除连接杆。
31.使用时，所述定位参照机构内有不同时时监测传感和预警装置，可获取应力-时间曲线图、应变-时间曲线图、挠度-时间曲线图，以及应力、应变的突变值及预警工作，进一步可以获得开挖深入后，应力与应变的稳定值，最终支护层的受力平衡点和变形最大值。
32.本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
33.1、本发明通过在连接杆之间设置定位参照机构，实现对相邻两个连接杆之间距离的精确把控，使在喷涂混凝土后，增大混凝土的附着力，喷涂外观均匀，避免流滑现象的产生；设置固定机构，增大了连接杆与外部拱架的连接接触面积，使得连接杆安装更加牢固，提高整体支护支架的稳定性；
34.2、本发明设置填充机构，在套管与连接杆之间的缝隙灌注混凝土，使两者连接更加紧密，避免连接杆晃动，保证支护支架的整体强度，本发明结构简单，使用安装简单，操作便捷；
35.3、本发明的外部上涂防锈层，因此可以防止生锈的同时也延长了整个装置的使用寿命，实现环保的同时也节省了资源，同时，在装置的外部涂有可以自发光的荧光材料，可以在夜间或者黑暗室内以及地下施工环境清楚地标示该装置的位置，能有效地起到安全提示的作用，提高醒目度，易于人们辨别，增加施工和生活中的安全性。
附图说明
36.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
37.图1是本发明的整体结构示意图之一；
38.图2是本发明的整体结构示意图之二；
39.图3是图2所示a位置的局部放大结构示意图；
40.图4是本发明的定位参照机构部件的部分整体结构示意图；
41.图5是本发明的连接杆与固定机构部分分解结构示意图；
42.图6是本发明的第一种使用状态示意图之一；
43.图7是本发明的第二种使用状态示意图；
44.图8是本发明的第一种使用状态示意图之二；
45.图9是图8所示b位置的局部放大结构示意图；
46.图10是图8所示c位置的局部放大结构示意图；
47.图11是本发明的使用状态示意图之一；
48.图12是本发明的使用状态示意图之二；
49.其中，图中标号：1—连接杆
50.2—固定机构，21—套管，211—凸棱，22—连接板，—凹槽，23—加强筋；
51.3—定位参照机构，31—支架，32—套环，33—顶块，—固定头，35—连接轴，36—锁柱；
52.4—填充机构，41—注射管，42—弹簧，43—封堵盖；
53.5—密封环；
54.6—端板；
55.7—钢拱架
具体实施方式
56.为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在
不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
57.如说明书附图所示的一种隧道支护支架用横向加固装置，包括连接杆1，在连接杆1的两端对称安装有固定机构2，各固定机构2分别与连接杆1的两端端部可拆卸连接；在其中任意一个固定机构2的内侧壁还设置有定位参照机构3，定位参照机构3固定端通过连接组件与固定机构2转动连接，该定位参照机构3用于调节与所述连接杆1平行安装的另一个连接杆1的距离。
58.在本发明中，连接组件包括螺栓和螺母，螺母旋紧安装于螺栓的端部起到紧固限位作用，其中，螺栓为六角螺栓或者是平头螺栓，螺母为六角螺母或者是平头螺母。
59.进一步的，如图1所示，还包括设置有填充机构4，所述填充机构4设置于固定机构2上。
60.具体的，如图5所示，所述填充机构4包括注射管41和弹簧42以及封堵盖43，其中，所述注射管41贯通套管21的外侧壁且与之相连通；
61.所述弹簧42套设于连接杆1端部，固定机构2套设于该弹簧42上；
62.所述封堵盖43安装于套管21远离连接杆1端头的一端，且所述堵盖43为具有弹性的柔性材质品。
63.在本发明中，弹簧42套设于连接杆1端部外表面上，固定机构2套设于弹簧42外表面上，所述封堵盖43套设于远离连接杆1端头的一端，用于封堵连接杆1与套管21的固定端连接处。
64.进一步的，所述固定机构2包括套管21和连接板22以及加强筋23，其中，
65.所述套管21与连接杆1插拔式套接；
66.所述连接板22沿套管21端部的外侧壁周向设置或是延伸设置于套管端部；
67.所述加强筋23一端与套管21的外侧壁连接，另一端与连接板22连接。
68.在本发明中，固定机构2与连接杆1的端部滑动套设连接，相比于直接将连接杆1固定在外部拱架，通过固定机构2将连接杆1固定在外部拱架上，增大了与外部拱架连接的接触面积，使得与外部拱架的连接更加稳定，连接位置的承压能够更大，增加整体支护支架31的安全性。
69.固定机构2为两个，分别与连接杆1滑动套设连接，靠近连接杆1的端部设置，
70.同时，通过将连接板22固定在外部拱架上，以实现将套管21、连接杆1固定在外部拱架上，使得连接杆1与外部拱架固定的接触面积增加，增加了整体支架31的稳定性。加强筋23的设置加强并且稳定了连接板22与套管21的连接，使得连接板22与套管21的连接更加牢固稳定，增大套筒装置的承压能力。
71.具体的，套管21的内侧壁上设有凸棱211，所述凸棱211呈螺旋状或是螺纹段状，用于实现增大与混凝土的接触面积，提高灌入混凝土的附着力。
72.具体的，固定机构2的自由端部与连接板22固定连接；所述连接板22沿套管21端部的外侧壁周向设置。
73.更具体的，固定机构2的自由端部还从内至外依序设置有密封环5和端板6；所述连接板22上远离套管21的一侧设有与端板6匹配的凹槽222。
74.封堵盖43为柔性材质，优选地，封堵盖43由橡胶材质制成。通过注射管71向套管21
与连接杆1之间的缝隙灌注混凝土，使得套管21与连接杆1连接更加牢固，避免连接杆1晃动等问题的出现。在套管21与连接杆1之间增加弹簧42，目的在于，在灌注水泥时，弹簧42充当钢筋的作用，增加混凝土的抗压、抗拉能力，使得套管21与连接杆1之间的连接抗压、抗拉能力更强，整体支护支架31更加稳定。优选地，套管21的内侧壁上设有凸棱211，其目的在于增大与混凝土的接触面积，提高灌入混凝土的附着力，从而增加套管21与连接杆1之间连接的稳定性。优选地，凸棱211呈螺旋延伸状，在增加混凝土附着力的同时，螺旋延伸状的凸棱211在套管21的内侧壁上，能够减少混凝土在灌注时气泡的产生，使得混凝土灌注更加均匀。
75.固定机构2的两端安装有端板6，端板6位于连接杆1的两端，连接板22上远离套管21的一侧设有与端板6匹配的凹槽222。移动套管21能够使端板6与连接板22的外侧壁位于同一条直线上，将端板6、连接板22均安装固定在外部拱架上，使得连接杆1固定更加稳定。端板6的设置，能够避免套管21滑出连接杆1，避免造成的反复安装的麻烦。优选地，连接杆1的端部外侧壁上安装有密封环5，密封环5外侧壁与连接板22的内侧壁连接，密封环5由橡胶材质制成。密封环5、封堵盖43的设置均为了避免在灌注混凝土时发生泄漏。
76.更具体的，密封环5为橡胶制成的橡胶圈，该橡胶圈外侧壁与连接板22的内侧壁贴合且密封环5套设于连接杆1的端部；所述端板6为圆形板状体构件。
77.进一步的，定位参照机构3包括支架31和套环32以及顶块33，其中，所述支架31的一端与加强筋23铰接，另一端安装有固定头34，所述套环32通过连接轴35与固定头34连接，所述顶块33安装在连接板22上，顶块33与支架31相对应设置，所述套环32的外侧壁上安装有锁柱36。
78.还更具体的，支架31为扁平细长的长条板状体构件，在该长条板状体构件上铭刻有单位为厘米的刻度线。
79.在实施例中，所述支架31为扁平细长的长条板状体构件，在该长条板状体构件上铭刻有单位为厘米的刻度线，测量连接杆1受不同荷载作用下的变形情况。
80.所述连接轴35内含内力监测传感器，负责测定连接杆1内力变化情况及内力突变时的预警工作。所述锁柱36内装有水平仪及测斜仪，主要测量连接杆1受力变化后产生的变形及挠度。
81.在本发明中，定位参照机构3一端与第一连接梁上安装的固定机构2转动连接，另一端与第二连接梁连接，以实现对第一连接梁与第二连接梁之间距离的控制。定位参照机构3与第一连接梁上的固定机构2转动连接，转动定位参照机构3使得定位参照机构3与第一连接梁之间的角度发生变化，使得安装在定位参照机构3另一端的第二连接梁与第一连接梁之间的距离发生变化。在进行横向连接杆1架设时，需要保证两个连接杆1之间的距离不大于1m，通过定位参照机构3能够更好的控制相邻的两个连接杆1之间的距离，避免人眼观察造成的误差，以及距离不达标造成混凝土附着力不够产生的流滑现象的出现。
82.支架31通过螺栓与加强筋23铰接，螺栓贯穿加强筋23并由螺母固定。第二连接梁穿过套环32，并通过锁柱36固定连接。支架31以螺栓为原点进行转动，第一连接梁与第二连接梁之间的距离发生变化，对支架31进行限位的顶块33安装在连接板22上，支架31与顶块33贴合，第一连接梁与第二连接梁之间的距离为1m。定位参照机构3采用简单的机械结构，准确的确定了第一连接梁、第二连接梁之间1m的距离，操作简单，避免人工测量产生的误
差，以及连接杆1之间距离不合适造成的喷涂混凝土不均匀、流滑现象的产生。
83.一种隧道支护支架用横向加固装置及其施工方法，包括如下施工步骤，
84.步骤一，调整固定机构2的位置，移动套管21，使端板6卡人凹槽222内，且与连接板22的外侧壁位于同一条直线上；
85.步骤二，转动套管21使注射管41朝向工作人员，并且支架31能够正常下落；
86.步骤三，通过采用水平仪来精准定位安装第一个横向加固装置，安装时，将连接杆1两端设置的调整固定机构2分别与相邻的两个钢拱架连接，随后，再依据该第一个横向加固装置来安装下一个横向加固装置；
87.步骤四：安装下一个横向加固装置时，放下该下一个横向加固装置的支架31，使其与顶块33贴合，支架31上的固定头34与连接杆1之间的距离为1m；
88.步骤五：将下一个横向加固装置的支架31垂直向下搭放于第一个横向加固装置的连接杆1上部，确定好两个横向加固装置的距离后，将该下一个横向加固装置的连接杆1两端设置的调整固定机构2分别与相邻的两个钢拱架连接；
89.步骤六：对其他剩余的多个横向加固装置依次重复步骤一至步骤五，完成对所有横向加固装置的安装固定；
90.步骤七：灌注混凝土，通过注射管41向套管21与连接杆1的缝隙内灌注混凝土，实现横向加固支撑。
91.在本发明中，横向加固装置的连接杆1两端设置的调整固定机构2分别与相邻的两个钢拱架连接的方式为将连接板22、端板6与外部拱架焊接固定。
92.在本发明的另一个实施例中，在该步骤五中，施工人员可将其中一个横向加固装置与相邻的下一个横向加固装置的套环32相互套设连接，调节锁柱36固定相邻的其中一横向加固装置，使其相邻的两个横向加固装置之间的距离保持精准定位；
93.在连接杆1、固定机构2、定位参照机构3和填充机构4以及端板6的外表面上均从内至外依序设置有注塑层、防锈层和防水层以及警示层，警示层上涂有荧光粉。
94.在本发明中，在注塑层上注塑有高分子耐磨材料；防锈层包括环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆以及位于环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆之间的环氧云铁中间漆；防水层为聚氨酯防水涂料；警示层为单一颜色或多种颜色相互混搭的反光警示带或反光色膜或反光漆。
95.在本发明中，横向加固装置设置有多个。
96.同时，在本发明中，所指的连接均为固定连接或者是活动连接或可拆卸连接，其中，固定连接为焊接连接或者是直接加工为一体成型结构；活动连接或可拆卸连接为铰接连接、内外螺纹连接、卡口连接、插拔套接或是螺栓组件连接或者是螺钉连接。
97.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
98.最后需要说明的是，以上对本发明所提供的一种隧道支护支架用横向加固装置进行了详细介绍，本文中对本发明的原理进行了描述，以上工作原理的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的
保护范围内。