一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置。


背景技术：

2.隧道暗挖施工方法主要包括全断面开挖法，台阶开挖法，环形开挖预留核心土法，单侧壁导坑法，双侧壁导坑法，中隔壁法和交叉中隔壁法，中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法等。隧道开挖施工方法需考虑的因素很多，包括地质条件、隧道跨度、工期、安全、经济、周边环境条件等各方面的因素，传统的开挖方法往往不能满足现场多变的施工条件。
3.隧道三台阶开挖法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法，三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，方便机械施工，利于施工工序转换。
4.但现有的三台阶开挖法上的初支在开挖过程中自稳性差，且埋深较浅，存在一定的偏压，开挖支护过程存在较大的纵、横及竖向位移，施工难度变大，同时不能及时封闭成环，容易造成大的沉降和收敛变形，严重时导致钢拱架变形甚至坍塌，从而影响施工进度。


技术实现要素：

5.基于现有的技术问题，本实用新型提出了一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置。
6.本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置，包括纵向支撑框，所述纵向支撑框的内表面两侧分别固定安装有隔杆，所述纵向支撑框的一侧表面设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括支撑脚和调节螺杆，通过转动所述调节螺杆带动所述支撑脚移动；
7.所述纵向支撑框的左右两侧分别通过铰接轴铰接有左摆架和右摆架，所述左摆架和所述右摆架的一侧表面分别固定安装有两个固定杆，两个所述固定杆的相对表面一侧通过铰接轴铰接有u型座，所述u型座的内壁设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括移动框，所述移动框的外表面与所述u型座的内壁滑动卡接；
8.所述纵向支撑框的顶部设置有支撑调节机构，所述支撑调节机构包括有支撑滑杆，所述隔杆的表面和两个所述纵向支撑框的相对表面均开设有支撑滑槽，所述支撑滑槽的内壁与所述支撑滑杆的表面滑动插接。
9.优选地，所述调节螺杆的外表面通过轴承固定安装在纵向支撑框的一侧表面，所述调节螺杆的外表面螺纹连接有调节块，所述调节块的一侧表面与所述纵向支撑框的一侧表面滑动连接，所述调节螺杆的外表面分别螺纹连接有两个第一螺母，两个所述第一螺母分别设置在所述调节块的顶部和底部，所述支撑脚的内壁与所述调节螺杆的下表面螺纹连接，所述支撑脚的外表面与所述纵向支撑框的内壁滑动连接；
10.通过上述技术方案，拧松两个第一螺母，转动调节螺杆带动调节块沿着调节螺杆的外表面下移，调节块的下移带动支撑脚下移，支撑脚沿着纵向支撑框的内壁移出纵向支撑框，然后转动支撑脚，直到支撑脚与纵向支撑框相互垂直，再反向转动调节螺杆带动调节块和支撑脚上移，直到支撑脚的底部与纵向支撑框的底部水平对齐，之后分别拧紧第一螺母，直到两个第一螺母分别将调节块与支撑脚固定住，通过支撑脚对纵向支撑框进行支撑，防止纵向支撑框受力发生偏移，同时将支撑脚与纵向支撑框形成垂直分布的状态使支撑脚具有一个预紧力，更能保证纵向支撑框整体的稳定性效果。
11.优选地，所述伸缩机构还包括第一限位槽，多个所述第一限位槽均匀开设在所述u型座的外表面，所述移动框的外表面开设有与所述第一限位槽大小形状相适配的第二限位槽，所述第一限位槽和所述第二限位槽的内壁滑动插接有限位销轴；
12.通过上述技术方案，由于隧道内部的上台阶首先开挖的左边掌子面，因此提前架好超前支护，然后人工沿着铰接轴转动纵向支撑框上的左摆架，直到左摆架将掌子面上方顶住，根据需要将u型座沿着铰接轴从固定杆内转出，并将移动框从u型座内的拉出，直到移动框的一端与超前支护接触，然后将限位销轴通过第一限位槽和第二限位槽将移动框固定在u型座上。
13.优选地，所述移动框的一侧表面螺纹连接有固定丝杆，所述固定丝杆的外表面螺纹连接有第二螺母；
14.通过上述技术方案，移动框设有固定丝杆的一端与超前支护接触，拧松第二螺母，转动固定丝杆，将固定丝杆的一端与超前支护进行固定，然后拧紧第二螺母，固定好固定丝杆。
15.优选地，所述支撑调节机构还包括支撑板，两个所述纵向支撑框的内壁固定安装有支撑板，所述支撑板的一端与所述隔杆的外表面固定连接，所述支撑板的顶部固定安装有伸缩气缸，所述伸缩气缸的活塞杆一端贯穿延伸至所述纵向支撑框的顶部并固定连接有升降滑轨，两个所述支撑滑杆的一端分别与所述升降滑轨的下表面两侧固定连接；
16.通过上述技术方案，固定好纵向支撑框时，根据隧道内情况伸缩气缸的活塞杆伸出带动升降滑轨上移，升降滑杆的上移带动两个支撑滑杆分别沿着两个支撑滑槽的内壁上移。
17.优选地，所述升降滑轨的外表面滑动卡接有多个支撑座，所述支撑座的左右两侧分别设置有限位滑块，所述限位滑块的外表面两侧分别固定连接有卡柱，所述卡柱的外表面滑动套接有弹力绳，所述弹力绳的内表面分别与两个所述限位滑块上的所述卡柱外表面套接；
18.通过上述技术方案，升降滑轨的上移带动支撑座上移，支撑座的上移对隧道顶部的超前支护进行支撑，根据需要可以调整各个支撑座之间的距离，当支撑座沿着升降滑轨的外表面移动到合适位置后，将升降滑轨上支撑座两侧的限位滑块分别与支撑座的外表面接触，然后用两个弹力绳依次与两个限位滑块上的卡柱套接，通过弹力绳的弹力将限位滑块与支撑座的外表面进行固定，进而防止支撑座移动。
19.本实用新型中的有益效果为：
20.1、通过设置辅助支撑机构，拧松两个第一螺母，转动调节螺杆带动调节块沿着调节螺杆的外表面下移，调节块的下移带动支撑脚下移，支撑脚沿着纵向支撑框的内壁移出
纵向支撑框，然后转动支撑脚，直到支撑脚与纵向支撑框相互垂直，再反向转动调节螺杆带动调节块和支撑脚上移，直到支撑脚的底部与纵向支撑框的底部水平对齐，之后分别拧紧第一螺母，直到两个第一螺母分别将调节块与支撑脚固定住，通过支撑脚对纵向支撑框进行支撑，防止纵向支撑框受力发生偏移，同时将支撑脚与纵向支撑框形成垂直分布的状态使支撑脚具有一个预紧力，从而达到稳定支撑纵向支撑框的效果。
21.2、通过设置伸缩机构，根据隧道内开挖的情况，将纵向支撑框上相对应的左摆架或右摆架打开，使其对掌子面进行支撑，根据左摆架与右摆架与掌子面上超前支护的距离，将u型座从固定杆内翻出，并拉出移动框使移动框装有固定丝杆的一端与超前之后接触，然后通过限位销轴与第一限位槽和第二限位槽的插接将移动框与u型座进行固定，拧松第二螺母，转动固定丝杆，将固定丝杆的一端与超前支护进行固定，然后拧紧第二螺母，固定好固定丝杆，从而达到支撑掌子面的效果。
22.3、通过设置支撑调节机构，在纵向支撑杆放置好后，根据隧道内情况人工调整好升降滑轨上支撑座的位置，并通过限位滑块对支撑座的两侧进行限位，然后通过弹力绳与卡柱的套接对支撑座的位置进行固定，防止支撑座任意移动，伸缩气缸的活塞杆伸出带动升降滑轨上移，升降滑杆的上移带动两个支撑滑杆分别沿着两个支撑滑槽的内壁上移，升降滑轨的上移带动支撑座上移，支撑座的上移对隧道顶部的超前支护进行支撑，从而达到对隧道内壁进行支撑的效果。
附图说明
23.图1为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的示意图；
24.图2为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的隔杆结构立体图；
25.图3为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的纵向支撑框结构立体图；
26.图4为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的调节螺杆结构立体图；
27.图5为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的左摆架结构立体图；
28.图6为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的u型座结构立体图；
29.图7为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的支撑滑杆结构立体图；
30.图8为本实用新型提出的一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置的支撑座结构立体图。
31.图中：1、纵向支撑框；2、隔杆；3、支撑脚；31、调节螺杆；32、调节块；33、第一螺母；4、左摆架；5、右摆架；6、固定杆；7、u型座；8、移动框；81、第一限位槽；82、第二限位槽；83、限位销轴；84、固定丝杆；85、第二螺母；9、支撑滑杆；91、支撑板；92、伸缩气缸；93、升降滑轨；94、支撑座；95、限位滑块；96、卡柱；97、弹力绳；10、支撑滑槽。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.参照图1-8，一种隧道三台阶开挖法上台阶支撑装置，包括纵向支撑框1，纵向支撑框1的内表面两侧分别固定安装有隔杆2，纵向支撑框1的一侧表面设置有辅助支撑机构，辅助支撑机构包括支撑脚3和调节螺杆31，通过转动调节螺杆31带动支撑脚3移动。
34.为了防止纵向支撑框1受力发生偏移，调节螺杆31的外表面通过轴承固定安装在纵向支撑框1的一侧表面，调节螺杆31的外表面螺纹连接有调节块32，调节块32的一侧表面与纵向支撑框1的一侧表面滑动连接，调节螺杆31的外表面分别螺纹连接有两个第一螺母33，两个第一螺母33分别设置在调节块32的顶部和底部，支撑脚3的内壁与调节螺杆31的下表面螺纹连接，支撑脚3的外表面与纵向支撑框1的内壁滑动连接。
35.通过设置辅助支撑机构，拧松两个第一螺母33，转动调节螺杆31带动调节块32沿着调节螺杆31的外表面下移，调节块32的下移带动支撑脚3下移，支撑脚3沿着纵向支撑框1的内壁移出纵向支撑框1，然后转动支撑脚3，直到支撑脚3与纵向支撑框1相互垂直，再反向转动调节螺杆31带动调节块32和支撑脚3上移，直到支撑脚3的底部与纵向支撑框1的底部水平对齐，之后分别拧紧第一螺母33，直到两个第一螺母33分别将调节块32与支撑脚3固定住，通过支撑脚3对纵向支撑框1进行支撑，防止纵向支撑框1受力发生偏移，同时将支撑脚3与纵向支撑框1形成垂直分布的状态使支撑脚3具有一个预紧力，从而达到稳定支撑纵向支撑框1的效果。
36.纵向支撑框1的顶部设置有支撑调节机构，支撑调节机构包括有支撑滑杆9，隔杆2的表面和两个纵向支撑框1的相对表面均开设有支撑滑槽10，支撑滑槽10的内壁与支撑滑杆9的表面滑动插接。
37.为了对隧道内壁上方进行支撑，支撑调节机构还包括支撑板91，两个纵向支撑框1的内壁固定安装有支撑板91，支撑板91的一端与隔杆2的外表面固定连接，支撑板91的顶部固定安装有伸缩气缸92，伸缩气缸92的活塞杆一端贯穿延伸至纵向支撑框1的顶部并固定连接有升降滑轨93，两个支撑滑杆9的一端分别与升降滑轨93的下表面两侧固定连接，升降滑轨93的外表面滑动卡接有多个支撑座94，支撑座94的左右两侧分别设置有限位滑块95，限位滑块95的外表面两侧分别固定连接有卡柱96，卡柱96的外表面滑动套接有弹力绳97，弹力绳97的内表面分别与两个限位滑块95上的卡柱96外表面套接。
38.纵向支撑框1的左右两侧分别通过铰接轴铰接有左摆架4和右摆架5，左摆架4和右摆架5的一侧表面分别固定安装有两个固定杆6，两个固定杆6的相对表面一侧通过铰接轴铰接有u型座7，u型座7的内壁设置有伸缩机构，伸缩机构包括移动框8，移动框8的外表面与u型座7的内壁滑动卡接。
39.为了对掌子面进行支撑，伸缩机构还包括第一限位槽81，多个第一限位槽81均匀开设在u型座7的外表面，移动框8的外表面开设有与第一限位槽81大小形状相适配的第二限位槽82，第一限位槽81和第二限位槽82的内壁滑动插接有限位销轴83，移动框8的一侧表面螺纹连接有固定丝杆84，固定丝杆84的外表面螺纹连接有第二螺母85。
40.通过设置伸缩机构，根据隧道内开挖的情况，将纵向支撑框1上相对应的左摆架4
或右摆架5打开，使其对掌子面进行支撑，根据左摆架4与右摆架5与掌子面上超前支护的距离，将u型座7从固定杆6内翻出，并拉出移动框8使移动框8装有固定丝杆84的一端与超前之后接触，然后通过限位销轴83与第一限位槽81和第二限位槽82的插接将移动框8与u型座7进行固定，拧松第二螺母85，转动固定丝杆84，将固定丝杆84的一端与超前支护进行固定，然后拧紧第二螺母85，固定好固定丝杆84，从而达到支撑掌子面的效果。
41.工作原理：使用前，先拧松两个第一螺母33，转动调节螺杆31带动调节块32沿着调节螺杆31的外表面下移，调节块32的下移带动支撑脚3下移，支撑脚3沿着纵向支撑框1的内壁移出纵向支撑框1，然后转动支撑脚3，直到支撑脚3与纵向支撑框1相互垂直，再反向转动调节螺杆31带动调节块32和支撑脚3上移，直到支撑脚3的底部与纵向支撑框1的底部水平对齐，之后分别拧紧第一螺母33，直到两个第一螺母33分别将调节块32与支撑脚3固定住；
42.然后将纵向支撑框1放在隧道上台阶中间段进行支撑，根据隧道内情况伸缩气缸92的活塞杆伸出带动升降滑轨93上移，升降滑杆的上移带动两个支撑滑杆9分别沿着两个支撑滑槽10的内壁上移，升降滑轨93的上移带动支撑座94上移，支撑座94的上移对隧道顶部的超前支护进行支撑；
43.需要调整各个支撑座94的位置时，在伸缩气缸92工作前，人工调整支撑座94在升降滑轨93上的位置，支撑座94移动到合适位置后，将支撑座94两侧的限位滑块95分别沿着升降滑杆的外表面移动到与支撑座94接触，运用弹力绳97与卡柱96套接，通过弹力绳97的弹力将支撑座94固定在所处位置上；
44.根据开挖出的掌子面，人工沿着铰接轴转动左摆架4或右摆架5，直到左摆架4或右摆架5将掌子面的上方顶住，根据隧道情况将u型座7沿着铰接轴从固定杆6内转出，并将移动框8从u型座7内的拉出，直到移动框8带有固定丝杆84的一端与超前支护接触，然后将限位销轴83通过第一限位槽81和第二限位槽82将移动框8固定在u型座7上，拧松拧松第二螺母85，转动固定丝杆84，将固定丝杆84的一端与超前支护进行固定，然后拧紧第二螺母85，固定好固定丝杆84，进而对隧道上台阶的内壁进行支撑。
45.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。