[实用新型]一种适用于隧道挖掘作业的超前支护装置

说明书

本实用新型公开了一种适用于隧道挖掘作业的超前支护装置，包括带槽钢管、带槽套筒、U型卡具和连接铰链。本实用新型针对超前支护作业的复杂性、多变性，在对隧道挖掘进行超前支护作业时候利用支护钢管的结构特点和具体施工要求的钢管连接构造，对多跟支护钢管进行合理的受力布局，利用超前支护钢管的结构特点及对应的连接件形成一系列固定单元，充分利用各个固定单元之间相互联系的力学性能，对超前支护的钢管起到充分的固定，并且能够灵活改变支护钢管的位置和数量，保障后续施工的一致性。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于锁脚锚杆与钢梁固定的稳定性装置，属于隧道施工加固辅助装置技术领域。

背景技术

超前支护，是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于掌子面开挖的辅助措施的一种。方式主要有管棚、小导管、水平旋喷桩等。

隧道超前支护的方式主要有管棚、小导管、水平旋喷桩等，目前国内外学者对其控制效果进行了充分的研究。采用管棚注浆法能有效抑制软弱破碎围岩的变形，改善隧道支护结构受力，避免施工过程中产生塌方。超前小导管注浆支护能够提高围岩的稳定性，减少洞室的变形和塑性区，其环向分布范围、管径等是主要的加固参数。水平旋喷技术在软弱砂层隧道预支护中具有良好的效果，对富水地层隔水效果良好，也可以避免隧洞水力破坏。

因此，超前支护已经成为隧道穿越软弱破碎围岩的关键措施，其设计显得尤为重要。已有的关于超前支护设计的研究一般集中于对设计方案的优化分析或者单一参数的优化设计，对如何选择合适的隧道超前支护方式及合理参数范围的研究较少。隧道超前支护设计在某些条件下过于保守，造成浪费，然而在有些条件下又由于隧道结构设计过于薄弱而存在较大的安全隐患，给隧道工程的建设和后期的运营带来较大的安全风险。

因此，有必要对如何选择合适的隧道超前支护方式及合理的机械结构设计进行探究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对超前支护作业的复杂性、多变性，在对隧道挖掘进行超前支护作业时候利用支护钢管的结构特点和具体施工要求的钢管连接构造，对多跟支护钢管进行合理的受力布局，利用超前支护钢管的结构特点及对应的连接件形成一系列固定单元，充分利用各个固定单元之间相互联系的力学性能，对超前支护的钢管起到充分的固定，并且能够灵活改变支护钢管的位置和数量，保障后续施工的一致性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种适用于隧道挖掘作业的超前支护装置，包括带槽钢管1、带槽套筒2、U型卡具3和连接铰链4。

带槽钢管1与带槽套筒2同轴装配，带槽钢管1的外壁上设有凸起，带槽套筒2的内壁上设有凹槽，带槽钢管1的凸起与带槽套筒2的凹槽进行装配连接。带槽套筒2的侧部设有U型槽，U型槽与U型卡具3通过销轴进行连接，U型卡具3能够绕销轴进行旋转。U型卡具3的侧部中间设有横向的连接铰链4，连接铰链4能够进行旋转。连接铰链4用以连接另一根带槽套筒2上的U型卡具3，进而实现超前支护作业中各个带槽钢管1之间的互相连接。

进一步地，带槽钢管1为中空结构。

进一步地，带槽钢管1外壁上的凹槽断面为矩形。

进一步地，带槽钢管1和带槽套筒2同轴装配，带槽套筒2能够沿带槽钢管1的轴向滑动。

与现有技术相比较，本实用新型设计的结构中，带槽钢管和带槽套筒之间的凹槽能够产生与带槽钢管围绕带槽套筒旋转趋势反方向的作用力，从而有效地加固了超前支护装置的整体力学性能。传统的超前支护装置中，钢管是独立的支护结构，单独承受岩土形变所产生的应力，而带槽套筒将各个独立的钢管连接起来，带槽钢管之间通过带槽套筒来固定相对位置，并对引起各钢管之间相对位置发生偏移的岩土应力产生抵消的反作用力，从而提高了支护装置整体的强度，增加了隧道挖掘作业中的安全保障，能够进一步提高工程质量。U型卡具连接在带槽套筒的U型凹槽内，并且能够绕轴旋转，以在装配时调整位置和钢管的相对距离。U型卡具之间通过连接铰链进行连接，并且U型卡具能够围绕连接铰链4进行旋转。