專利名稱：隧道施工中用于控制鋼架變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道工程施工設(shè)備，具體說是一種用以控制隧道初期支護鋼架變形的 帶有箱形鋼基座的液壓扇形支撐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在隧道工程中，軟弱圍巖大斷面隧道開挖多采用分部開挖的方法(如臺階法、CD 法、CRD法等)，其中臺階法由于施工快捷方便，應(yīng)用較多。其施工的主要順序為開挖上臺 階，安裝支護鋼架(一般為型鋼鋼架或格柵鋼架)，并噴射混凝土。然后開挖下臺階和仰拱， 安裝下臺階和仰拱的支護鋼架。在開挖下臺階和仰拱時，是支護鋼架變形最大的時候。當(dāng) 地質(zhì)條件不好時，往往造成鋼架的大變形，如果這種變形得不到及時的控制，會造成隧道塌 方；或者變形的鋼架侵入隧道空間，就需要將變形的鋼架拆除更換，在拆換鋼架過程中，也 常常誘發(fā)塌方。無論是塌方還是拆換鋼架，發(fā)生的工程費用都較大，是隧道施工中要竭力避 免其發(fā)生的。為了控制已經(jīng)安裝好的鋼架在圍巖壓力作用下的大變形，主要有下述兩種方 法1.增加噴射混凝土的厚度，在原有噴射混凝土的表面在補噴一層混凝土，增加結(jié) 構(gòu)的厚度，來控制變形。2.在鋼架上增加臨時支撐。臨時支撐多采用現(xiàn)場臨時加工的支撐桿件，桿件的截 面形式有工字鋼、圓形鋼管等。支撐結(jié)構(gòu)多采用桁架式或單點支撐采用加厚噴射混凝土的方法，效果較慢，而且施工時間較長，往往不能及時控制圍 巖和鋼架變形；采用在鋼架上增加臨時支撐的方法，具有施工時間短，受力機理明確清晰， 效果明顯，支撐結(jié)構(gòu)可以重復(fù)使用，經(jīng)濟性好等優(yōu)點。但是，目前這些臨時支撐多為采用現(xiàn) 場現(xiàn)有的材料(鋼管、工字鋼等)臨時加工，存在以下問題1.支撐的直接放在原地面上，不能提供足夠的支撐力。如果在原地面上進行地基 處理，費時費力，占用寶貴的時間。2.支撐與鋼架的接觸不好，多采用木楔等，不能保證均勻受力3.不能提供預(yù)應(yīng)力4.單點支撐，不能形成穩(wěn)定的支撐體系5.加工、安裝不方便

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種能夠快速安裝的作用于隧道鋼架的扇形支撐體系以解決 上述問題，為隧道施工提供方便快捷的臨時支撐體系。所述隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)由支撐單 元和箱形基座組成，支撐單元由液壓千斤頂和鋼管組成，其特征是在隧道臺階中部安放鋼 箱基座，在鋼箱基座頂部上呈扇形固定有多個帶鋼套筒的伸縮式液壓缸，鋼套筒套入作為 支撐桿的鋼管中或者與支撐桿相嵌套，液壓缸連接液壓系統(tǒng)。
作為本系統(tǒng)的實施例，有如下的優(yōu)化方案完善本支撐系統(tǒng)所述鋼箱基座通過打 入地下的鋼管錨樁來予以固定。所述鋼箱基座上的每一個伸縮式液壓缸采用獨立的液壓伸縮控制。即每一個伸縮 式液壓缸有獨立的伸縮控制開關(guān)，或者逐一接上液壓千斤頂控制動作。每一個伸縮式液壓缸上分別配有壓力檢測儀表，以實時檢測每一個支撐桿方向所 受的壓力。鋼箱基座與支撐桿構(gòu)成的多榀的支撐系統(tǒng)間有斜向連桿相互支撐。一榀支撐系 統(tǒng)由一個鋼箱基座及其所攜帶的多個液壓缸，與相應(yīng)數(shù)量的支撐桿頂在半圓形的支護鋼架 上，形成一榀扇形的支撐系統(tǒng)，在一個隧道內(nèi)多榀支撐系統(tǒng)間通過連桿互相支撐，以增強支 撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一個帶鋼套筒的液壓缸與一根支撐桿構(gòu)成一個支撐單元，支撐單元鋼管和液壓缸 采用套筒連接，附屬連接桿件采用銷釘連接，液壓缸與鋼箱基座用法蘭螺栓連接，以方便快 捷的安裝。在隧道臺階法施工時，開挖下臺階前，安裝本系統(tǒng)，可以預(yù)防開挖過程中初期支護 鋼架的變形。而當(dāng)隧道鋼架變形超限后，安裝本系統(tǒng)，可以迅速地提供支承加固。并能對鋼 架施加一定的預(yù)應(yīng)力，有效的控制了隧道初期支護鋼架變形，防止由于支護承載力不足造 成的隧道塌方，同時防止鋼架變形過大侵入隧道限界造成的拆除返工，消除施工安全隱患， 保證隧道施工安全，節(jié)約工程成本。本發(fā)明大大縮短了隧道施工中安裝臨時支撐的安裝時間，并能大幅度提高臨時支 撐的質(zhì)量和穩(wěn)定性。通過調(diào)節(jié)支撐桿的長度，可以適應(yīng)各種的隧道斷面，并且能夠兩榀或多 榀相連，形成整體受力的結(jié)構(gòu)，大大增加了支撐的可靠性。同時，通過液壓油缸，可以調(diào)節(jié)各 點的支撐力，并能對隧道鋼架施加預(yù)應(yīng)力。既可用于隧道正常掘進預(yù)防初期鋼架變形過大， 又可作為保證隧道安全施工的應(yīng)急設(shè)備，同時大幅降低了防護體系的成本。對于保證隧道 施工安全，防止隧道初期支護變形帶來的隧道塌方有重要意義。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2箱形基座示意圖，圖3多榀連接示意中1-鋼箱基座，2-支撐桿，3-支護鋼架，4-錨樁，5-鋼套筒，6_液壓紅，7_連 桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明本發(fā)明適用于當(dāng)隧道施工鋼架的變 形量超過預(yù)期，即沉降超過預(yù)留沉降量；周邊邊墻的收斂變形侵入限界；或者通過隧道的 監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)變形不收斂；或變形量急劇變化時的對隧道鋼鋼拱架進行支撐臨時加固。所述隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)，在上述情況下，在隧 道內(nèi)地面中部固定鋼箱基座1，在鋼箱基座1上用法蘭盤和螺栓連接有多個頂部帶鋼套筒5 的伸縮式液壓缸6，液壓缸6連接液壓系統(tǒng)，支撐桿2插入鋼套筒5并支撐在支護鋼架3上。
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所述鋼箱基座1可以通過打入地下的錨樁4固定。所述鋼箱基座1上的每一個伸縮式液壓缸6采用獨立的液壓伸縮控制。即每一個 伸縮式液壓缸6有獨立的伸縮控制開關(guān)，或者逐一接上千斤頂控制動作，但是這些液壓缸 之間可以共用液壓馬達或者千斤頂，每一個液壓缸都有獨立的通道控制。每一個伸縮式液壓缸6上配有壓力檢測儀表。鋼箱基座1與支撐桿2構(gòu)成的單榀的支撐系統(tǒng)間有斜向連桿7相互支撐。連接桿 件采用銷釘連接，以方便快捷的安裝。安裝順序首先對齊鋼架位置安裝鋼箱基座1，然后安裝支撐桿件，連接液壓千斤 頂油缸和液壓系統(tǒng)，針對安裝的支撐桿件控制伸出液壓油缸，施加預(yù)應(yīng)力達到設(shè)計值，如果 每一個支撐單元使用一個獨立的液壓千斤頂操作，則需要逐一對每一個支撐單元操作達到 預(yù)應(yīng)力值，并注意左右對稱加力。安裝完成一個鋼箱基座1的支撐系統(tǒng)后，在下一個需要安 裝支撐的鋼架對應(yīng)位置安裝另一個鋼箱基座1，直至完成整個扇形支撐系統(tǒng)。當(dāng)?shù)鼗休d力較差時，用液壓振動錘打入鋼管錨樁4，鋼管錨樁4頂端與地面平 齊，可采用插銷和鋼箱基座1連接。當(dāng)多組支撐系統(tǒng)同時使用時，采用連接桿件將基座和支撐桿連接在一起，增加整 體性。本發(fā)明在實施過程中，還可以通過液壓油缸的油壓表的讀數(shù)，大致估算隧道圍巖 的壓力值和其變化趨勢。為隧道施工支護參數(shù)的動態(tài)調(diào)整提供參考。
權(quán)利要求
一種隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)，其特征是在隧道臺階中部安放鋼箱基座(1)，在鋼箱基座(1)頂部上呈扇形固定有多個帶鋼套筒(5)的伸縮式液壓缸(6)，鋼套筒(5)與支撐桿(2)嵌套，液壓缸(6)連接液壓系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)，其特 征是所述鋼箱基座(1)通過打入地下的錨樁(4)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)，其特 征是所述鋼箱基座(1)上的每一個伸縮式液壓缸(6)采用獨立的液壓伸縮控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)， 其特征是每一個伸縮式液壓缸(6)上配有壓力檢測儀表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)，其特 征是鋼箱基座(1)與支撐桿(2)構(gòu)成的多榀的支撐系統(tǒng)間有斜向連桿(7)相互支撐。
全文摘要
一種隧道施工中用于控制鋼架大變形的液壓扇形支撐系統(tǒng)，其特征是在隧道臺階中部安放鋼箱基座(1)，在鋼箱基座(1)頂部上呈扇形固定有多個帶鋼套筒(5)的伸縮式液壓缸(6)，鋼套筒(5)套入支撐鋼管中，液壓缸(6)連接液壓系統(tǒng)。本發(fā)明在隧道初期支護在隧道圍巖的壓力作用下發(fā)生大變形時，可以快捷安裝，迅速有效地提供系統(tǒng)穩(wěn)定支撐力，防止塌方和支護變形侵入隧道限界造成的返工，還可以在隧道正常掘進開挖下臺階時，安裝本系統(tǒng)來預(yù)防變形過大，保證隧道施工的安全，節(jié)約工程成本。
文檔編號E21D9/04GK101929338SQ20091006275
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者張旭東 申請人:張旭東