[实用新型]一种软弱围岩掌子面的临时支护装置

说明书

本实用新型公开了一种软弱围岩掌子面的临时支护装置，该装置包括四周围岩支护结构、掌子面支护结构、电动液压杆；其中四周围岩支护结构由四根钢拱架依次连接并沿隧道轮廓布置一圈，且位于掌子面一侧；掌子面支护结构包括刚性顶板、承压铰链座Ⅱ；电动液压杆一端与旋转承压铰链座Ⅰ活动连接，另一端与承压铰链座Ⅱ活动连接，四周围岩支护结构通过电动液压杆连接和支撑掌子面支护结构；本装置适用于全断面开挖，占用空间小，适合大型机械工作；此装置能及时支护，为注浆、安装锚杆争取时间，降低软弱围岩隧道施工风险。

技术领域

本实用新型涉及隧道工程支护施工的技术领域，特别是涉及一种软弱围岩掌子面的临时支护装置。

背景技术

隧道施工时，需要针对施工的隧道予以初期支护，以确保施工安全。在当前隧道建设中问题最多、困难最大、风险最高的是软弱围岩隧道的设计施工问题。软弱围岩隧道施工具有变形量大、变形速度快且难以控制的特点。若用分部开挖法，可以避免隧道变形过大，但是大型机械施展不开，支护结构不能及早闭合；若用全断面法，大型机械可以利用，施工进度快，但是隧道变形难以控制。研究表明，掌子面超前核心土变形是导致隧道所有变形的真正原因，提供及时合理的掌子面支护和加固措施，可以在全断面开挖的情况下大大减小隧道的变形，还能实现软弱围岩隧道的机械化施工。以往的掌子面加固方法是安装超前玻璃纤维锚杆、大小管棚、注浆等，这些方法对限制软弱围岩掌子面变形有一定的作用；但这些支护结构大都无法循环使用，造成了大量的资源浪费；诸如超前玻璃纤维锚杆、注浆这类支护措施，不能及时产生强度，支护效果延后，造成掌子面变形；大小管棚这类支护结构虽然大大保证了安全性，但是施工工序繁琐，而且不能循环使用造成大量资源浪费，使工期延长。

实用新型内容

本实用新型提供了一种软弱围岩掌子面的临时支护装置，以解决上述背景技术中资源浪费、大型机械不能使用、支护效果不佳、工序繁琐、工期长的问题。

本实用新型提供软弱围岩掌子面的临时支护装置包括四周围岩支护结构、掌子面支护结构、电动液压杆； 其中四周围岩支护结构由四根钢拱架依次连接并沿隧道轮廓布置一圈，且位于掌子面一侧，钢拱架之间通过一个以上液压千斤顶连接，钢拱架上安装有4个以上的承压铰链座Ⅰ，2个以上的变截面抗剪长锚杆穿过顶部或两侧的钢拱架安装在隧道围岩中且位于承压铰链座Ⅰ后侧，2个以上的变截面抗剪短锚杆穿过底部钢拱架安装在隧道围岩中且位于承压铰链座Ⅰ后侧，钢拱架背面设置有橡胶层Ⅰ，橡胶层Ⅰ一面与钢拱架背面粘结紧密形成一个整体，另一表面粗糙并与岩壁紧密接触，增大摩擦力，抵抗电动液压杆传递的反力；掌子面支护结构包括刚性顶板、承压铰链座Ⅱ，刚性顶板设置在掌子面上，4个以上的承压铰链座Ⅱ固定在刚性顶板上且位置与承压铰链座Ⅰ相对应，刚性顶板开有若干个贯穿孔；电动液压杆一端与旋转承压铰链座Ⅰ活动连接，另一端与承压铰链座Ⅱ活动连接，四周围岩支护结构通过电动液压杆连接和支撑掌子面支护结构。

所述钢拱架是横截面为矩形的拱架，刚性顶板与掌子面接触的接触面上设置有橡胶层Ⅱ，其一面与刚性顶板粘结紧密形成一个整体，另一表面粗糙并与掌子面紧密贴合，目的在于使刚性顶板受力均匀，并平衡稳定刚性顶板；

所述承压铰链座Ⅰ包括上座、固定底座，固定底座是中心截面为工字型的圆台，上座底部开有卡槽，上座通过卡槽嵌套固定在固定底座上，上座上相对设置有2个带有销孔的固定块，电动液压杆一端通过销与带有销孔的固定块活动连接；承压铰链座Ⅱ结构与承压铰链座Ⅰ相同。

所述变截面抗剪短锚杆包括螺帽、锚杆体，锚杆体由依次固连的圆柱体、圆椎体、杆体组成，锚杆体圆柱体一端穿过钢拱架，螺帽与锚杆体圆柱体一端螺纹连接，垫片设置在螺帽与钢拱架之间，变截面抗剪短锚杆长度为1.5-2.5m；变截面抗剪长锚杆结构与变截面抗剪短锚杆相同，其长度为4-5m；短锚杆或长锚杆的锚杆体结构上部截面大，目的在于增加抗剪能力，下部截面逐渐变小，既能承受拉力，还能节约材料；短锚杆或长锚杆既可以增加抗力，还能发挥普通锚杆的作用；使用结束后取下螺帽，放松液压千斤顶就可以拆卸钢拱架，锚杆体就留在围岩内，以稳定围岩。