一种复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑装置及方法与流程

1.本发明属于隧道支护技术领域，具体为一种复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑装置及方法。


背景技术：

2.隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道，在隧道工程施工过程中，通常会遇到软弱围岩地段，如果支护措施不当，常常会引起塌方，甚至造成工程施工安全事故。
3.现有的隧道支撑装置不便于根据隧道的大小进行调节，而且若干个隧道支撑装置之间不便于连接在一起，整体稳定性较低，不便于实际使用。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑装置及方法，有效的解决了上述背景技术中现有的隧道支撑装置不便于根据隧道的大小进行调节，而且若干个隧道支撑装置之间不便于连接在一起，整体稳定性较低，不便于实际使用的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑装置，包括弧形支撑架，所述弧形支撑架上固定连接有两个固定座，固定座的一侧开设有螺纹槽，固定座的另一侧设有第一螺纹柱，第一螺纹柱的一端与固定座通过第一轴承连接，第一螺纹柱的外部套设有固定环，固定环和第一螺纹柱固定连接，固定环的一侧开设有若干定位孔，固定环的一侧设有第一活动板，第一活动板的一侧固定连接有定位柱，第一活动板和固定座通过旋转式定位组件连接，弧形支撑架上设有若干支撑板和第二活动板；
6.弧形支撑架上开设有若干第一贯穿孔，第二活动板上设有两个第一固定板，第一固定板贯穿第一贯穿孔，且第一固定板的一端与支撑板固定连接，第二活动板上设有第二螺纹柱，第二螺纹柱的一端贯穿弧形支撑架，第二螺纹柱的外部套设有螺纹套，螺纹套的一端与弧形支撑架固定连接，第二活动板上开设有第二贯穿孔，第二螺纹柱贯穿第二贯穿孔，第二螺纹柱和第二贯穿孔的贯穿处设有第二轴承，第二活动板上设有与第二螺纹柱相配合的齿轮限位组件连接。
7.优选的，所述齿轮限位组件包括设置于第二螺纹柱一端的齿轮，齿轮和第二螺纹柱固定连接，齿轮的外部套设有定位环，定位环上设有若干与齿轮相配合的轮齿，第二活动板上开设有环形槽，环形槽的内壁上开设有两个通孔，通孔内设有第一固定杆，第一固定杆的一端与定位环固定连接，第一固定杆的另一端固定连接有第一固定盘，第一固定杆的外部套设有拉伸弹簧，拉伸弹簧的两端分别与第一固定盘和第二活动板固定连接。
8.优选的，所述第二活动板上开设有两个滑槽，定位环的两侧均设有挡板，挡板上固定连接有滑块。
9.优选的，所述滑块位于滑槽内，滑块和滑槽的横截面均为t形结构，齿轮上固定连接有两个第一把手。
10.优选的，所述第一固定板上开设有第一凹槽，第一凹槽内设有第二固定板，第二固定板的一端延伸至第一凹槽的外部，且第二固定板的一端与第二活动板固定连接，第二固定板的另一端与第一凹槽的内壁通过若干第一压缩弹簧连接。
11.优选的，所述旋转式定位组件包括设置于第一活动板一侧的第二固定杆，固定座的一侧固定连接有第三固定板，第二固定杆的一端与第一活动板固定连接，第二固定杆的另一端贯穿第三固定板，且第二固定杆的一端固定连接有第二固定盘，第二固定杆的外部套设有第二压缩弹簧。
12.优选的，所述第二固定盘的一侧开设有矩形孔，第二固定杆远离第一活动板的一端开设有第二凹槽，第二固定盘的一侧设有连接板，连接板的一端与固定座固定连接，连接板的一侧固定连接有定位块。
13.优选的，所述定位块贯穿矩形孔，且定位块的一端位于第二凹槽内，第二压缩弹簧的两端分别与第二固定盘和第三固定板相接触。
14.优选的，所述第一活动板位于固定环远离固定座的一侧，定位柱位于其中一个对应的定位孔内，第一螺纹柱上设有两个第二把手。
15.本发明还提供了一种复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑方法，包括如上述所述的复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑装置，包括以下步骤：
16.两个弧形支撑架之间需要进行组装时，驱动第一螺纹柱转动，使得第一螺纹柱旋入另一个相对应的螺纹槽内，进而使得相邻两个固定座之间组装在一起，完成对两个弧形支撑架之间的组合；
17.驱动定位柱插入定位孔内，限位固定环和第一螺纹柱的位置，使得第一螺纹柱相对固定座固定，避免第一螺纹柱因非人因素转动，进而避免第一螺纹柱在螺纹槽内转动，增加了相邻两个固定座之间连接处的稳固性；
18.按压第二固定盘，使得第二固定杆驱动第一活动板移动，使得定位柱脱离对应的定位孔，即可解除对固定环和第一螺纹柱位置的限位，使得第一螺纹柱可以转动，同时第二压缩弹簧处于压缩状态，且定位块脱离第二凹槽和矩形孔；
19.通过驱动第二固定盘转动，使得矩形孔和定位块错位，避免定位块插入矩形孔内，使得第二压缩弹簧保持压缩状态，进而使得定位柱保持脱离定位孔的状态，不需要一直按压第二固定盘，便于驱动第一螺纹柱旋转；
20.驱动第二螺纹柱旋转，进而通过第二螺纹柱和螺纹套的配合，使得第二螺纹柱相对螺纹套移动，进而使得第二活动板驱动第一固定板和支撑板移动，可以调节支撑板的位置，确保支撑板与隧道的内壁相接触，便于对不同大小的隧道进行支撑。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.(1)、在工作中，两个弧形支撑架之间需要进行组装时，驱动第一螺纹柱转动，使得第一螺纹柱旋入另一个相对应的螺纹槽内，进而使得相邻两个固定座之间组装在一起，完成对两个弧形支撑架之间的组合，进而驱动定位柱插入定位孔内，限位固定环和第一螺纹柱的位置，使得第一螺纹柱相对固定座固定，避免第一螺纹柱因非人因素转动，进而避免第一螺纹柱在螺纹槽内转动，增加了相邻两个固定座之间连接处的稳固性；
23.(2)、按压第二固定盘，使得第二固定杆驱动第一活动板移动，使得定位柱脱离对应的定位孔，即可解除对固定环和第一螺纹柱位置的限位，使得第一螺纹柱可以转动，同时第二压缩弹簧处于压缩状态，且定位块脱离第二凹槽和矩形孔，通过驱动第二固定盘转动，使得矩形孔和定位块错位，避免定位块插入矩形孔内，使得第二压缩弹簧保持压缩状态，进而使得定位柱保持脱离定位孔的状态，不需要一直按压第二固定盘，便于驱动第一螺纹柱旋转；
24.(3)、通过驱动定位环移动，使得定位环移动至环形槽内，解除定位环和齿轮之间的限位关系，且第一固定杆驱动第一固定盘移动，拉伸弹簧处于拉伸状态，通过滑块和滑槽的配合，使得挡板相对第二活动板平稳的移动，通过驱动挡板移动，使得挡板移动至定位环远离第一固定杆的一侧，避免第二固定板从环形槽内脱离出来，进而使得齿轮始终保持解除限定的状态，可以驱动齿轮转动，进而通过驱动齿轮转动，使得第二螺纹柱旋转，进而通过第二螺纹柱和螺纹套的配合，使得第二螺纹柱相对螺纹套移动，进而使得第二活动板驱动第一固定板和支撑板移动，可以调节支撑板的位置，确保支撑板与隧道的内壁相接触，便于对不同大小的隧道进行支撑；
25.(4)、第二活动板移动时，第二活动板驱动第一固定板移动，进而使得支撑板可以与隧道内壁相接触，随着持续移动第二活动板，第二固定板位于第一凹槽内的长度发生变化，改变第一压缩弹簧的压缩程度，进而调节第一压缩弹簧对第一固定板施加的弹力，从而可以调节支撑板对隧道内壁支撑的力度，便于实际使用。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
27.在附图中：
28.图1为本发明整体的结构示意图；
29.图2为本发明图1中a处的局部放大示意图；
30.图3为本发明支撑板的结构示意图；
31.图4为本发明第一固定板剖切的结构示意图；
32.图5为本发明齿轮限位组件的结构示意图；
33.图6为本发明第二活动板的结构示意图；
34.图7为本发明固定座的结构示意图；
35.图8为本发明旋转式定位组件的结构示意图；
36.图中：1、弧形支撑架；2、固定座；3、螺纹槽；4、第一螺纹柱；5、第一轴承；6、固定环；7、定位孔；8、第一活动板；9、定位柱；10、支撑板；11、第二活动板；12、第一固定板；13、第二螺纹柱；14、螺纹套；15、第二轴承；16、齿轮；17、定位环；18、环形槽；19、通孔；20、第一固定杆；21、第一固定盘；22、拉伸弹簧；23、挡板；24、滑块；25、第一把手；26、第一凹槽；27、第二固定板；28、第一压缩弹簧；29、滑槽；30、第二固定杆；31、第三固定板；32、第二固定盘；33、第二压缩弹簧；34、矩形孔；35、第二凹槽；36、连接板；37、定位块；38、第二把手；39、第一贯穿孔；40、第二贯穿孔。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例一，由图1至图8给出，本发明包括弧形支撑架1，弧形支撑架1上固定连接有两个固定座2，固定座2的一侧开设有螺纹槽3，固定座2的另一侧设有第一螺纹柱4，第一螺纹柱4的一端与固定座2通过第一轴承5连接，第一螺纹柱4的外部套设有固定环6，固定环6和第一螺纹柱4固定连接，固定环6的一侧开设有若干定位孔7，固定环6的一侧设有第一活动板8，第一活动板8的一侧固定连接有定位柱9，第一活动板8和固定座2通过旋转式定位组件连接，弧形支撑架1上设有若干支撑板10和第二活动板11；
39.弧形支撑架1上开设有若干第一贯穿孔39，第二活动板11上设有两个第一固定板12，第一固定板12贯穿第一贯穿孔39，且第一固定板12的一端与支撑板10固定连接，第二活动板11上设有第二螺纹柱13，第二螺纹柱13的一端贯穿弧形支撑架1，第二螺纹柱13的外部套设有螺纹套14，螺纹套14的一端与弧形支撑架1固定连接，第二活动板11上开设有第二贯穿孔40，第二螺纹柱13贯穿第二贯穿孔40，第二螺纹柱13和第二贯穿孔40的贯穿处设有第二轴承15，第二活动板11上设有与第二螺纹柱13相配合的齿轮限位组件连接。
40.实施例二，在实施例一的基础上，由图1、图2、图3、图5和图6给出，齿轮限位组件包括设置于第二螺纹柱13一端的齿轮16，齿轮16和第二螺纹柱13固定连接，齿轮16的外部套设有定位环17，定位环17上设有若干与齿轮16相配合的轮齿，第二活动板11上开设有环形槽18，环形槽18的内壁上开设有两个通孔19，通孔19内设有第一固定杆20，第一固定杆20的一端与定位环17固定连接，第一固定杆20的另一端固定连接有第一固定盘21，第一固定杆20的外部套设有拉伸弹簧22，拉伸弹簧22的两端分别与第一固定盘21和第二活动板11固定连接，第二活动板11上开设有两个滑槽29，定位环17的两侧均设有挡板23，挡板23上固定连接有滑块24，滑块24位于滑槽29内，滑块24和滑槽29的横截面均为t形结构，齿轮16上固定连接有两个第一把手25；
41.通过驱动定位环17移动，使得定位环17移动至环形槽18内，解除定位环17和齿轮16之间的限位关系，且第一固定杆20驱动第一固定盘21移动，拉伸弹簧22处于拉伸状态，通过滑块24和滑槽29的配合，使得挡板23相对第二活动板11平稳的移动，通过驱动挡板23移动，使得挡板23移动至定位环17远离第一固定杆20的一侧，避免第二固定板27从环形槽18内脱离出来，进而使得齿轮16始终保持解除限定的状态，可以驱动齿轮16转动，进而通过驱动齿轮16转动，使得第二螺纹柱13旋转，进而通过第二螺纹柱13和螺纹套14的配合，使得第二螺纹柱13相对螺纹套14移动，进而使得第二活动板11驱动第一固定板12和支撑板10移动，可以调节支撑板10的位置，确保支撑板10与隧道的内壁相接触，便于对不同大小的隧道进行支撑。
42.实施例三，在实施例一的基础上，由图1、图2、图3和图4给出，第一固定板12上开设有第一凹槽26，第一凹槽26内设有第二固定板27，第二固定板27的一端延伸至第一凹槽26的外部，且第二固定板27的一端与第二活动板11固定连接，第二固定板27的另一端与第一凹槽26的内壁通过若干第一压缩弹簧28连接；
43.第二活动板11移动时，第二活动板11驱动第一固定板12移动，进而使得支撑板10可以与隧道内壁相接触，随着持续移动第二活动板11，第二固定板27位于第一凹槽26内的长度发生变化，改变第一压缩弹簧28的压缩程度，进而调节第一压缩弹簧28对第一固定板12施加的弹力，从而可以调节支撑板10对隧道内壁支撑的力度，便于实际使用。
44.实施例四，在实施例一的基础上，由图1、图7和图8给出，旋转式定位组件包括设置于第一活动板8一侧的第二固定杆30，固定座2的一侧固定连接有第三固定板31，第二固定杆30的一端与第一活动板8固定连接，第二固定杆30的另一端贯穿第三固定板31，且第二固定杆30的一端固定连接有第二固定盘32，第二固定杆30的外部套设有第二压缩弹簧33，第二固定盘32的一侧开设有矩形孔34，第二固定杆30远离第一活动板8的一端开设有第二凹槽35，第二固定盘32的一侧设有连接板36，连接板36的一端与固定座2固定连接，连接板36的一侧固定连接有定位块37，定位块37贯穿矩形孔34，且定位块37的一端位于第二凹槽35内，第二压缩弹簧33的两端分别与第二固定盘32和第三固定板31相接触，第一活动板8位于固定环6远离固定座2的一侧，定位柱9位于其中一个对应的定位孔7内，第一螺纹柱4上设有两个第二把手38；
45.按压第二固定盘32，使得第二固定杆30驱动第一活动板8移动，使得定位柱9脱离对应的定位孔7，即可解除对固定环6和第一螺纹柱4位置的限位，使得第一螺纹柱4可以转动，同时第二压缩弹簧33处于压缩状态，且定位块37脱离第二凹槽35和矩形孔34，通过驱动第二固定盘32转动，使得矩形孔34和定位块37错位，避免定位块37插入矩形孔34内，使得第二压缩弹簧33保持压缩状态，进而使得定位柱9保持脱离定位孔7的状态，不需要一直按压第二固定盘32，便于驱动第一螺纹柱4旋转。
46.本实施例的一种复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑方法，包括如上述的复杂软弱围岩底板下伏大型溶洞隧道支撑装置，包括以下步骤：
47.两个弧形支撑架1之间需要进行组装时，驱动第一螺纹柱4转动，使得第一螺纹柱4旋入另一个相对应的螺纹槽3内，进而使得相邻两个固定座2之间组装在一起，完成对两个弧形支撑架1之间的组合；
48.驱动定位柱9插入定位孔7内，限位固定环6和第一螺纹柱4的位置，使得第一螺纹柱4相对固定座2固定，避免第一螺纹柱4因非人因素转动，进而避免第一螺纹柱4在螺纹槽3内转动，增加了相邻两个固定座2之间连接处的稳固性；
49.按压第二固定盘32，使得第二固定杆30驱动第一活动板8移动，使得定位柱9脱离对应的定位孔7，即可解除对固定环6和第一螺纹柱4位置的限位，使得第一螺纹柱4可以转动，同时第二压缩弹簧33处于压缩状态，且定位块37脱离第二凹槽35和矩形孔34；
50.通过驱动第二固定盘32转动，使得矩形孔34和定位块37错位，避免定位块37插入矩形孔34内，使得第二压缩弹簧33保持压缩状态，进而使得定位柱9保持脱离定位孔7的状态，不需要一直按压第二固定盘32，便于驱动第一螺纹柱4旋转；
51.驱动第二螺纹柱13旋转，进而通过第二螺纹柱13和螺纹套14的配合，使得第二螺纹柱13相对螺纹套14移动，进而使得第二活动板11驱动第一固定板12和支撑板10移动，可以调节支撑板10的位置，确保支撑板10与隧道的内壁相接触，便于对不同大小的隧道进行支撑。
52.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。