一种隧道施工支撑装置及方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种隧道施工支撑装置及方法。


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。
3.隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备，隧道在修建时需要对隧道进行支撑，才可以实现隧道的修建。
4.但是一般的隧道施工支撑装置无法对隧道进行全方位支撑，导致工人在修建隧道时发生塌陷，延长工期长度，增加资源浪费，并且一般的隧道施工支撑装置需要多个电机控制，增加能源消耗，不符合节能环保的理念；并且在顶升隧道前没有对装置进行固定以及减轻自锁万向轮的压力的机构，减少装置的使用寿命，从而降低装置的稳定性，隧道修建的安全性无法得到保证；有的隧道施工支撑装置无法在顶升隧道时对隧道进行缓冲，无法保护隧道轮廓，顶升之后隧道的完整性需要保证；还有的隧道施工支撑装置需要人为操作，这样会降低自动化程度，增加工人劳动力，减缓工作效率。
5.因此，有必要设计一个解决上述问题的一种隧道施工支撑装置及方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种隧道施工支撑装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道施工支撑装置，包括支撑箱，所述支撑箱的下端固定连接支撑底座，所述支撑底座的下端固定连接若干个均匀分布的自锁万向轮，所述支撑底座内设有支撑机构，所述支撑箱的上端设有弯型板，所述弯型板的上端设有若干个均匀分布的滑动槽，所述滑动槽内滑动连接限位板，所述限位板的下端固定连接弹簧，所述弹簧的下端固定连接弯型板，所述限位板的上端固定连接伸缩柱，所述伸缩柱滑动连接弯型板，所述伸缩柱的上端固定连接辅助支撑弯板，所述弯型板的下端固定连接两个对称分布的滑杆，所述滑杆滑动连接支撑箱，所述滑杆的一端设有辅助顶升机构，所述弯型板的下端接触连接支撑机构，所述顶升机构的下端固定连接支撑箱。
8.优选的，所述支撑机构包括转动电机，所述转动电机的一端固定连接支撑底座另一端设有转动电机轴，所述转动电机轴的远离转动电机的一端固定连接第二蜗杆，所述第二蜗杆的远离转动电机的一端转动连接支撑底座，所述第二蜗杆的两端均啮合连接两个对称分布的第二涡轮，所述第二涡轮的上端固定连接第二齿轮，所述第二齿轮与第二涡轮的内部均穿插有旋转销且固定连接，所述旋转销的两端均转动连接支底座，所述第二齿轮的一端啮合连接第三齿轮，所述第三齿轮的上端固定连接转动轴，所述转动轴的上端转动连接支撑底座，所述第三齿轮的下端固定连接螺纹筒，所述螺纹筒的外侧转动连接支撑底座，
所述螺纹筒内螺纹连接螺纹柱，所述螺纹柱的下端固定连接支撑板。
9.优选的，所述辅助顶升机构包括拐杆，所述拐杆的一端设在滑杆内，所述拐杆与滑杆内均穿插有锁紧销，所述拐杆通过锁紧销与滑杆铰连接，所述拐杆的中部内部穿插有第二固定销且转动连接，所述第二固定销的两端固定连接支撑箱，所述拐杆的远离滑杆的一端固定连接u型叉，所述u型叉内滑动连接圆柱，所述圆柱的一端固定连接第二齿条，所述第二齿条滑动连接支撑箱，所述第二齿条的下端啮合连接第三齿轮，所述第三齿轮的内部穿插有第三齿轮轴且转动连接，所述第三齿轮轴的两端固定连接支撑箱，所述第三齿轮的下端啮合连接第三齿条，所述第三齿条的一侧的下端固定连接限位块，所述限位块滑动连接限位槽，所述限位槽设在支撑箱内的两端，所述第三齿条的远离限位块的一端固定连接顶板，所述顶板的远离第三齿条的一端固定连接弹簧板。
10.优选的，所述顶升机构包括旋转电机，所述旋转电机的下端固定连接支撑箱，所述旋转电机的上端设有旋转电机轴，所述旋转电机轴的上端固定连接第一蜗杆，所述第一蜗杆的一侧啮合连接第一涡轮，所述第一涡轮的两端固定连接对称分布的连接轴，所述连接轴的中段外侧转动连接第一吊耳，所述第一吊耳的下端固定连接支撑箱，所述连接轴的远离第一涡轮的一端固定连接第一齿轮，所述第一齿轮的一侧啮合连接第一齿条，所述第一齿条滑动连接支撑箱，所述第一齿条的上端固定连接滑柱，所述滑柱的上端两侧固定连接对称分布的圆凸块，所述圆凸块滑动连接t型槽，所述t型槽设在弯板的一端，所述弯板的远离t型槽的一端设有吊耳座，所述吊耳座的下端固定连接支撑箱，所述吊耳座与弯板内均穿插有弯板销且转动连接，所述吊耳座通过弯板销与弯板铰连接，所述弯板的中段内部设有连杆，所述连杆与弯板内均穿插有卡紧销，所述弯板通过卡紧销与连杆铰连接，所述连杆的远离卡紧销的一端设有凸轮，所述凸轮与连杆的内部均穿插有第一固定销且转动连接，所述凸轮通过第一固定销与连杆铰连接，所述凸轮的两端设有对称分布的第二吊耳，所述第二吊耳的下端固定连接支撑箱，所述凸轮的内部穿插有凸轮轴且固定连接，所述凸轮轴的两端固定连接第二吊耳，所述凸轮的远离连杆的一端接触连接弯型板。
11.优选的，所述u型叉的内部宽度等于圆柱直径。
12.优选的，所述第一固定销设在凸轮的偏心位置处。
13.优选的，若干个均匀分布的所述螺纹筒的螺纹方向一致。
14.优选的，所述旋转电机与转动电机的启闭均由遥控器控制。
15.一种隧道施工支撑方法，其步骤是：
16.步骤一：把该装置送往作业地点并固定，工人可以把该装置通过自锁万向轮推到作业地点，然后在通过遥控器开启转动电机带动两个对称分布的支撑板向下移动从而该装置被支撑并固定，转动电机转动带动转动电机轴转动，转动电机轴转动带动第二蜗杆转动，第二蜗杆转动带动两个对称分布的第二涡轮转动，两个对称分布的第二涡轮转动带动第二齿轮转动，第二齿轮转动带动第三齿轮转动，第三齿轮转动带动螺纹筒转动，螺纹筒转动带动螺纹柱向下移动，螺纹柱向下移动推动支撑板向下移动，完成支撑机构功能；
17.步骤二：支撑隧道并修建隧道，工人可以通过遥控器开启旋转电机带动若干个均匀分布的辅助支撑弯板向上移动，并带动两个对称分布的弹簧板向隧道的两端移动，从而隧道被全方位支撑，旋转电机带动旋转电机轴转动，旋转电机轴转动带动第一蜗杆转动，第一蜗杆转动带动第一涡轮转动，第一涡轮转动带动两个对称分布的连接轴转动，两个对称
分布的连接轴转动带动第一齿轮转动，第一齿轮转动带动第一齿条向下移动，第一齿条向下移动带动滑柱向下移动，滑柱向下移动带动圆凸块向下移动，圆凸块向下移动带动弯板向下转动，弯板向下转动带动连杆向下移动，连杆向下移动带动凸轮转动，凸轮转动推动弯型板向上移动从而带动辅助支撑弯板向上移动，完成顶升机构功能，弯型板向上移动带动滑杆向上移动，滑杆向上移动带动拐杆的一端向上移动，拐杆的一端向上移动带动u型叉发生转动，u型叉发生转动带动圆柱发生移动，圆柱发生移动带动第二齿条发生移动，第二齿条发生移动带动第三齿轮转动，第三齿轮转动带动第三齿条向外移动，第三齿条向外移动带动顶板从而带动弹簧板向外移动，完成辅助顶升机构功能；
18.步骤三：转移到下一段隧道并依次修建隧道，工人可以再次通过自锁万向轮推动装置去隧道的下一段作业区域，并对隧道进行修建，以此类推，从而完成隧道的修建。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种隧道施工支撑装置及方法相对于其它发明的优点在于：
20.1.该装置设有顶升机构与辅助顶升机构，工人可以通过遥控器开启旋转电机带动若干个均匀分布的辅助支撑弯板向上移动，并带动两个对称分布的弹簧板向隧道的两端移动，从而隧道被全方位支撑，可以对隧道进行全方位支撑，防止工人在修建隧道时发生塌陷，缩短工期长度，减少资源浪费，并且该装置的两个动作是由一个电机控制，减少能源消耗，符合节能环保的理念，值得推广。
21.2.该装置设有支撑机构与自锁万向轮，工人可以把该装置通过自锁万向轮推到作业地点，然后在通过遥控器开启转动电机带动两个对称分布的支撑板向下移动从而该装置被支撑并固定，可以在顶升隧道前对装置进行固定以及减轻自锁万向轮的压力，增加装置的使用寿命，并且可以增加装置的稳定性，保证隧道修建的安全性。
22.3.该装置设有辅助支撑弯板与弹簧板，可以在顶升隧道时，对隧道进行缓冲，可以保护隧道轮廓，保证顶升之后隧道的完整性。
23.4.该装置的旋转电机与转动电机的启闭均由遥控器控制，可以增加自动化程度，减少工人劳动力，加快工作效率。
附图说明
24.图1为本发明一种隧道施工支撑装置的主剖视图；
25.图2为图1的a-a剖视图；
26.图3为图1的b处局部放大图；
27.图4为图1的c处局部放大图；
28.图5为图1的d处局部放大图；
29.图6为图1的e处局部放大图；
30.图7为图1的f处局部放大图；
31.图8为图1的g处局部放大图；
32.图9为图1的h处局部放大图；
33.图10为图6的i处局部放大图。
34.图中：1、支撑箱，2、支撑底座，3、自锁万向轮，4、弯型板，5、支撑板，6、螺纹柱，7、螺纹筒，8、辅助支撑弯板，9、伸缩柱，10、滑杆，11、凸轮，12、第一齿条，13、旋转电机，14、第一
吊耳，15、旋转电机轴，16、第一蜗杆，17、第一齿轮，18、连接轴，19、第一涡轮，20、转动电机，21、转动电机轴，22、第二蜗杆，23、第二涡轮，24、第二齿轮，25、转动轴，26、旋转销，27、弯板，28、滑柱，29、第二吊耳，30、连杆，31、第一固定销，32、凸轮轴，33、卡紧销，34、t型槽，35、圆凸块，36、吊耳座，37、弯板销，38、限位板，39、弹簧，40、拐杆，41、锁紧销，42、第二固定销，43、u型叉，44、圆柱，45、第二齿条，46、第三齿轮，47、第三齿轮轴，48、限位块，49、第三齿条，50、顶板，51、弹簧板，52、限位槽，53、第三齿轮，54、滑动槽。
具体实施方式
35.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。
36.请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：
37.一种隧道施工支撑装置，包括支撑箱1，支撑箱1的下端固定连接支撑底座2，支撑底座2的下端固定连接若干个均匀分布的自锁万向轮3，支撑底座2内设有支撑机构，支撑箱1的上端设有弯型板4，弯型板4的上端设有若干个均匀分布的滑动槽54，滑动槽54内滑动连接限位板38，限位板38的下端固定连接弹簧39，弹簧39的下端固定连接弯型板4，限位板38的上端固定连接伸缩柱9，伸缩柱9滑动连接弯型板4，伸缩柱9的上端固定连接辅助支撑弯板8，弯型板4的下端固定连接两个对称分布的滑杆10，滑杆10滑动连接支撑箱1，滑杆10的一端设有辅助顶升机构，弯型板4的下端接触连接支撑机构，顶升机构的下端固定连接支撑箱1。
38.支撑机构包括转动电机20，转动电机20的一端固定连接支撑底座2另一端设有转动电机轴21，转动电机轴21的远离转动电机20的一端固定连接第二蜗杆22，第二蜗杆22的远离转动电机20的一端转动连接支撑底座2，第二蜗杆22的两端均啮合连接两个对称分布的第二涡轮23，第二涡轮23的上端固定连接第二齿轮24，第二齿轮24与第二涡轮23的内部均穿插有旋转销26且固定连接，旋转销26的两端均转动连接支底座2，第二齿轮24的一端啮合连接第三齿轮53，第三齿轮53的上端固定连接转动轴25，转动轴25的上端转动连接支撑底座2，第三齿轮53的下端固定连接螺纹筒7，螺纹筒7的外侧转动连接支撑底座2，螺纹筒7内螺纹连接螺纹柱6，螺纹柱6的下端固定连接支撑板5，转动电机20转动带动转动电机轴21转动，转动电机轴21转动带动第二蜗杆22转动，第二蜗杆22转动带动两个对称分布的第二涡轮23转动，两个对称分布的第二涡轮23转动带动第二齿轮24转动，第二齿轮24转动带动第三齿轮53转动，第三齿轮53转动带动螺纹筒7转动，螺纹筒7转动带动螺纹柱6向下移动，螺纹柱6向下移动推动支撑板5向下移动，完成支撑机构功能。
39.辅助顶升机构包括拐杆40，拐杆40的一端设在滑杆10内，拐杆40与滑杆10内均穿插有锁紧销41，拐杆40通过锁紧销41与滑杆10铰连接，拐杆40的中部内部穿插有第二固定销42且转动连接，第二固定销42的两端固定连接支撑箱1，拐杆40的远离滑杆10的一端固定连接u型叉43，u型叉43内滑动连接圆柱44，圆柱44的一端固定连接第二齿条45，第二齿条45滑动连接支撑箱1，第二齿条45的下端啮合连接第三齿轮46，第三齿轮46的内部穿插有第三齿轮轴47且转动连接，第三齿轮轴47的两端固定连接支撑箱1，第三齿轮46的下端啮合连接
第三齿条49，第三齿条49的一侧的下端固定连接限位块48，限位块48滑动连接限位槽52，限位槽52设在支撑箱1内的两端，第三齿条49的远离限位块48的一端固定连接顶板50，顶板50的远离第三齿条49的一端固定连接弹簧板51，弯型板4向上移动带动滑杆10向上移动，滑杆10向上移动带动拐杆40的一端向上移动，拐杆40的一端向上移动带动u型叉43发生转动，u型叉43发生转动带动圆柱44发生移动，圆柱44发生移动带动第二齿条45发生移动，第二齿条45发生移动带动第三齿轮46转动，第三齿轮46转动带动第三齿条49向外移动，第三齿条49向外移动带动顶板50从而带动弹簧板51向外移动，完成辅助顶升机构功能。
40.顶升机构包括旋转电机13，旋转电机13的下端固定连接支撑箱1，旋转电机13的上端设有旋转电机轴13，旋转电机轴13的上端固定连接第一蜗杆16，第一蜗杆16的一侧啮合连接第一涡轮19，第一涡轮19的两端固定连接对称分布的连接轴18，连接轴18的中段外侧转动连接第一吊耳14，第一吊耳14的下端固定连接支撑箱1，连接轴18的远离第一涡轮19的一端固定连接第一齿轮17，第一齿轮17的一侧啮合连接第一齿条12，第一齿条12滑动连接支撑箱1，第一齿条12的上端固定连接滑柱28，滑柱28的上端两侧固定连接对称分布的圆凸块35，圆凸块35滑动连接t型槽34，t型槽34设在弯板27的一端，弯板27的远离t型槽34的一端设有吊耳座36，吊耳座36的下端固定连接支撑箱1，吊耳座36与弯板27内均穿插有弯板销37且转动连接，吊耳座36通过弯板销37与弯板27铰连接，弯板27的中段内部设有连杆30，连杆30与弯板27内均穿插有卡紧销33，弯板27通过卡紧销33与连杆30铰连接，连杆30的远离卡紧销33的一端设有凸轮11，凸轮11与连杆30的内部均穿插有第一固定销31且转动连接，凸轮11通过第一固定销31与连杆30铰连接，凸轮11的两端设有对称分布的第二吊耳29，第二吊耳29的下端固定连接支撑箱1，凸轮11的内部穿插有凸轮轴32且固定连接，凸轮轴32的两端固定连接第二吊耳29，凸轮11的远离连杆30的一端接触连接弯型板4，旋转电机13带动旋转电机轴15转动，旋转电机轴15转动带动第一蜗杆16转动，第一蜗杆16转动带动第一涡轮19转动，第一涡轮19转动带动两个对称分布的连接轴18转动，两个对称分布的连接轴18转动带动第一齿轮17转动，第一齿轮17转动带动第一齿条12向下移动，第一齿条12向下移动带动滑柱28向下移动，滑柱28向下移动带动圆凸块35向下移动，圆凸块35向下移动带动弯板27向下转动，弯板27向下转动带动连杆30向下移动，连杆30向下移动带动凸轮11转动，凸轮11转动推动弯型板4向上移动从而带动辅助支撑弯板8向上移动，完成顶升机构功能。
41.u型叉43的内部宽度等于圆柱44直径，可以完成辅助顶升机构功能。
42.第一固定销31设在凸轮11的偏心位置处，可以完成顶升机构功能。
43.若干个均匀分布的螺纹筒7的螺纹方向一致，完成支撑机构功能。
44.旋转电机13与转动电机20的启闭均由遥控器控制，可以增加自动化程度，减少工人劳动力，增快工作效率。
45.一种隧道施工支撑方法，其步骤是：
46.步骤一：把该装置送往作业地点并固定，工人可以把该装置通过自锁万向轮3推到作业地点，然后在通过遥控器开启转动电机20带动两个对称分布的支撑板5向下移动从而该装置被支撑并固定，转动电机20转动带动转动电机轴21转动，转动电机轴21转动带动第二蜗杆22转动，第二蜗杆22转动带动两个对称分布的第二涡轮23转动，两个对称分布的第二涡轮23转动带动第二齿轮24转动，第二齿轮24转动带动第三齿轮53转动，第三齿轮53转动带动螺纹筒7转动，螺纹筒7转动带动螺纹柱6向下移动，螺纹柱6向下移动推动支撑板5向
下移动，完成支撑机构功能；
47.步骤二：支撑隧道并修建隧道，工人可以通过遥控器开启旋转电机13带动若干个均匀分布的辅助支撑弯板8向上移动，并带动两个对称分布的弹簧板51向隧道的两端移动，从而隧道被全方位支撑，旋转电机13带动旋转电机轴15转动，旋转电机轴15转动带动第一蜗杆16转动，第一蜗杆16转动带动第一涡轮19转动，第一涡轮19转动带动两个对称分布的连接轴18转动，两个对称分布的连接轴18转动带动第一齿轮17转动，第一齿轮17转动带动第一齿条12向下移动，第一齿条12向下移动带动滑柱28向下移动，滑柱28向下移动带动圆凸块35向下移动，圆凸块35向下移动带动弯板27向下转动，弯板27向下转动带动连杆30向下移动，连杆30向下移动带动凸轮11转动，凸轮11转动推动弯型板4向上移动从而带动辅助支撑弯板8向上移动，完成顶升机构功能，弯型板4向上移动带动滑杆10向上移动，滑杆10向上移动带动拐杆40的一端向上移动，拐杆40的一端向上移动带动u型叉43发生转动，u型叉43发生转动带动圆柱44发生移动，圆柱44发生移动带动第二齿条45发生移动，第二齿条45发生移动带动第三齿轮46转动，第三齿轮46转动带动第三齿条49向外移动，第三齿条49向外移动带动顶板50从而带动弹簧板51向外移动，完成辅助顶升机构功能；
48.步骤三：转移到下一段隧道并依次修建隧道，工人可以再次通过自锁万向轮3推动装置去隧道的下一段作业区域，并对隧道进行修建，以此类推，从而完成隧道的修建，自此实现一种隧道施工支撑装置的功能。
49.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。