一种大跨隧道分部开挖临时支护结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨隧道分部开挖临时支护结构及施工方法。包括：两个对称设置的底座、分别设置在两个底座上的顶升机构、设置在顶升机构的输出端上的伸缩护顶机构、以及设置在顶升机构上并用于推动伸缩护顶机构伸缩的推动机构。本发明专利技术的提供的临时支护结构，结构简单易操作，节省了支护时间，提高了支护效率，还改善了中隔壁钢拱架临时支护区域小导致护顶效果较差的问题，能有效防止碎石坠落、塌顶等问题，起到较好的临时支护效果。且支护结构与施工方法结合，通过泄压收缩，实现快速拆除；解决了传统的临时支护需逐块的钻凿、破碎、效率低的问题。率低的问题。率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨隧道分部开挖临时支护结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种大跨隧道分部开挖临时支护结构及施工方法。

技术介绍

[0002]本专利技术对于
技术介绍
的描述属于与本专利技术相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本专利技术的
技术实现思路
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本专利技术在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]目前，大跨隧道开挖中，遇到隧道浅埋、围岩软弱或破碎等不良围岩条件时，极易出现掌子面崩塌、顶板围岩落石等塌方安全事故，这严重制约隧道工程的施工效率和安全。为了防止该类灾害的发生，国内外一般采用分部开挖方法进行施工，其中以中隔墙法(即CD法)和交叉中隔墙法(即CRD法)最为常见。该方法大多采用钢拱架配合喷砼进行临时支护，虽然对于控制大变形的效果较为明显，但其临时材料用量大、施工工序繁琐、对各分部施工干扰性较强，导致各分部开挖时断面闲置时间较长，严重影响施工效率和施工进度，增加了施工成本。
[0004]在控制大跨隧道变形、保证围岩稳定的基础上，如何实现绿色快速施工、简化临时支护步骤、提高大跨隧道施工效率，是当前大跨隧道分部开挖亟待解决的关键问题，具有重要科研和实用价值。因此，本专利技术提出一种适用于大跨隧道分部开挖的绿色临时支护立柱工法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大跨隧道分部开挖临时支护结构及施工方法，以解决现有大跨隧道开挖临时支护施工繁琐结构复杂的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，包括：两个对称设置的底座、分别设置在两个底座上的顶升机构、设置在顶升机构的输出端上的伸缩护顶机构、以及设置在顶升机构上并用于推动伸缩护顶机构伸缩的推动机构；
[0008]伸缩护顶机构包括上弧形护顶、以及滑动设置在上弧形护顶上的下弧形护顶，下弧形护顶远离上弧形护顶的端部与顶升机构的输出端转动连接，上弧形护顶远离下弧形护顶的端部与推动机构转动连接，上弧形护顶在推动机构的推动下沿下弧形护顶滑动实现伸缩。
[0009]采用上述技术方案的有益效果为：通过推动机构驱使伸缩护顶机构中的上弧形护顶和下弧形护顶与隧道围岩的弧形角度一致，然后在调整顶升机构使伸缩护顶机构的外部与顶部隧道围岩的表面紧密贴合，通过顶升机构对伸缩护顶机构进行支撑，通过上述临时支护结构代替现有的钢拱架支护，可一次性实现大跨隧道临时支护，简化传统工法施工工序。
[0010]进一步地，推动机构包括设置在顶升机构上的驱动件、转动连接在顶升机构上的连接杆，驱动件位于连接杆的上方，且驱动件的输出端与连接杆的杆部铰接，连接杆远离顶升机构的端部与上弧形护顶转动连接。
[0011]采用上述技术方案的有益效果为：驱动件启动时其输出端推动连接杆转动，进而带动上弧形护顶沿连接杆转动同时沿下弧形护顶滑动并伸展，从而调整伸缩护顶机构的弧形角度，便于对隧道围岩进行支护。
[0012]进一步地，上弧形护顶远离下弧形护顶的端部两侧分别设置有第一连接板，第一连接板与连接杆铰接。
[0013]进一步地，下弧形护顶远离上弧形护顶的端部两侧分别设置有第二连接板，第二连接板与顶升机构的输出端铰接。
[0014]采用上述技术方案的有益效果为：通过铰接实现转动连接，结构稳定可靠。
[0015]进一步地，底座上开设有凹槽，凹槽内放置有压力传感器，压力传感器位于顶升机构的底端，顶升机构的外壁设置有与压力传感器通信连接的压力报警器。
[0016]采用上述技术方案的有益效果为：压力传感器用于采集顶升机构所受到的压力，并反馈至压力报警器上，当压力达到一定值后，压力报警器会发出警示，从而保证了现场施工的安全。
[0017]进一步地，顶升机构的侧壁设置有扶手。
[0018]采用上述技术方案的有益效果：扶手便于施工人员操作。
[0019]进一步地，上弧形护顶的底部设置有多个连接块，多个连接块的底部连接有球形滑块，下弧形护顶靠近上弧形护顶的侧面设置有与球形滑块匹配的滑槽。
[0020]采用上述技术方案的有益效果：球形滑块便于顺利在滑槽内滑动，且还能有效防止滑脱出滑槽。
[0021]本专利技术还提供一种用于大跨隧道分部开挖临时支护施工方法，具体步骤如下：
[0022]S1：隧道进行分部开挖，并在围岩内侧、以及中隔壁初喷混凝土并安装锚杆、钢筋网，完成初喷混凝土支护；
[0023]S2：在开挖分部依次安装底座、顶升机构、伸缩护顶机构和推动机构，调整推动机构并使得伸缩护顶机构的顶部与隧道顶部的弧形角度相同；
[0024]S3：调整顶升机构使得伸缩护顶机构的顶部与隧道掌子面的顶部围岩紧密贴合，形成临时支护区域；
[0025]S4：拆卸部分临时支护结构，继续开挖隧道下一分部，并重复上述步骤，直至完成隧道全断面的一次循环进尺，然后在进行隧道下一个断面的分部开挖；
[0026]S5：拆卸临时支护结构，在全段断面的临时支护区域复喷混凝土，完成二次喷射混凝土支护；
[0027]S6：继续开挖隧道下一个断面，重复上述步骤，完成隧道支护。
[0028]进一步地，在步骤S2中，通过推动机构推动上弧形护顶沿下弧形护顶滑动实现伸展，并使得上弧形护顶和下弧形护顶伸展后形成的弧形角度与隧道顶部的弧形角度相同。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]1、本专利技术的伸缩护顶机构由高刚度的轧钢构成，用于支承围岩，起到护顶作用，通过推动机构可实现上弧形护顶和下弧形护顶的拉伸和收缩，用于调节支护面积，并在顶升
机构的作用下驱使伸缩护顶机构的外部与顶部的隧道围岩内壁贴合，从而实现了临时支护；
[0031]2、本专利技术的提供的临时支护结构，替代钢拱架，形成临时支护区域，结构简单易操作，节省了支护时间，提高了支护效率，可实时监测和记录围岩压力，不仅为后期支护方案的优化提供了数据支持，还改善了中隔壁钢拱架临时支护区域小导致护顶效果较差的问题，能有效防止碎石坠落、塌顶等问题，起到较好的护顶效果；推动机构和顶升机构共同提供一定的支护力，避免了反复拆卸钢拱架的问题；
[0032]3、本专利技术提供的大跨隧道分部开挖临时支护施工方法，按照一定施工步骤进行施工，简化了施工工序，临时支护结构操作简单，实现了快速装卸，节省了钢拱架安装、中隔壁喷砼和钢拱架拆除的时间，避免了反复拆卸钢拱架的问题，降低了施工时间成本和混凝土材料成本，是一种绿色快速的施工方法；
[0033]4、本专利技术提供的施工方法，灵活简单，临时支护结构布置数量及分布可依据围岩等级进行相应的调整，适应性强。
附图说明
[0034]图1为大跨隧道分部开挖临时支护结构的结构示意图；
[0035]图2为伸缩护顶机构的具体结构示意图；
[0036]图3为伸缩护顶机构的伸缩结构示意图；
[0037]图4为隧道开挖施工横向断面示意图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，包括：两个对称设置的底座(1)、分别设置在两个所述底座(1)上的顶升机构(2)、设置在所述顶升机构(2)的输出端上的伸缩护顶机构(3)、以及设置在所述顶升机构(2)上并用于推动所述伸缩护顶机构(3)伸缩的推动机构(4)；所述伸缩护顶机构(3)包括上弧形护顶(31)、以及滑动设置在所述上弧形护顶(31)上的下弧形护顶(32)，所述下弧形护顶(32)远离所述上弧形护顶(31)的端部与所述顶升机构(2)的输出端转动连接，所述上弧形护顶(31)远离所述下弧形护顶(32)的端部与所述推动机构(4)转动连接，所述上弧形护顶(31)在所述推动机构(4)的推动下沿所述下弧形护顶(32)滑动实现伸缩。2.根据权利要求1所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述推动机构(4)包括设置在所述顶升机构(2)上的驱动件(41)、转动连接在所述顶升机构(2)上的连接杆(42)，所述驱动件(41)位于所述连接杆(42)的上方，且所述驱动件(41)的输出端与所述连接杆(42)的杆部铰接，所述连接杆(42)远离所述顶升机构(2)的端部与所述上弧形护顶(31)转动连接。3.根据权利要求2所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述上弧形护顶(31)远离所述下弧形护顶(32)的端部两侧分别设置有第一连接板(33)，所述第一连接板(33)与所述连接杆(42)铰接。4.根据权利要求2所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述下弧形护顶(32)远离所述上弧形护顶(31)的端部两侧分别设置有第二连接板(34)，所述第二连接板(34)与所述顶升机构(2)的输出端铰接。5.根据权利要求1所述的大跨隧道分部开挖临时支护结构，其特征在于，所述底座(1)上开设有凹槽，所述凹槽内放置有压力传感器，所述压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙克国，贾敬龙，武佩锋，张翔宇，金鹏，曹勇，张良，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司徐州铁路枢纽工程建设指挥部中交路桥南方工程有限公司中铁上海设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：