專利名稱：一種隧道自移支撐棚的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及交通，水利，市政隧道掘進工程領域，特別涉及一種隧道自移支撐棚。
背景技術：
現有技術中有使用盾構機進行工程隧道的掘進，但是由于各種條件所限，在山嶺隧道的施工中，主要還是以爆破施工，常規支撐方法為主。在已知的拱形隧道中應用的支撐設備有鋼拱架，鋼拱架是一個個彎成拱形的圓鋼管或工字鋼。用以支撐圍巖。還有一種是縱向使用的長10至45米鋼管，此鋼管拱形排列于圍巖的三面稱為管棚，能起到超前支撐的作用。還有錨桿，木棚等諸多支撐方法。 在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題現有的支撐設備及方法都費時費力且安全效果不好，成為影響工程進度的主要原因。安全事故也主要來自這些支撐方法及設備的落后。更沒有一種支撐設備達到能夠自移的功能。
實用新型內容本實用新型實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種能夠自移動、使用省時省力、安全可靠的隧道自移支撐棚。為了實現上述目的本實用新型采取的技術方案是—種隧道自移支撐棚，包括前拱架、后拱架、前移千斤頂和支撐千斤頂，所述前拱架包括三個以上前縱梁和三個以上的前拱梁，所有的所述前縱梁沿著所述前拱梁的拱形上表面縱向設置，每一個所述前縱梁連接所有的前拱梁，所述前拱架下方設有支撐千斤頂；所述后拱架包括三個以上后縱梁和三個以上的后拱梁，所有的所述后縱梁沿著所述后拱梁的拱形上表面縱向設置，每一個所述后縱梁連接所有的后拱梁，所述后拱架下方設有支撐千斤頂；所述前縱梁與所述后縱梁間隔設置，所述前拱梁與前方相鄰的所述后拱梁之間設有間距；所述前移千斤頂一端連接所述前拱架，所述前移千斤頂另一端連接所述后拱架，所述前拱梁與所述后拱梁均為拱形梁。所述前拱梁包括第一半拱形梁和第二半拱形梁，所述第一半拱形梁和第二半拱形梁相對設置形成拱形梁，所述第一半拱形梁和第二半拱形梁通過連接件連接，所述連接件能夠使第一半拱形梁和第二半拱形梁在外力的作用下向內側收縮或向外側展開一定角度，所述前拱梁與所述后拱梁的結構相同。所述連接件為彈簧板，所述第一半拱形梁上端的中部設有開口，所述第二半拱形梁上端的中部設有開口，所述彈簧板的一端插入第一半拱形梁的中部開口中，所述彈簧板的另一端插入第二半拱形梁的中部開口中，所述彈簧板與所述第一半拱形梁和第二半拱形梁通過銷軸固定連接。所述連接件為第一鉸鏈。所述第一半拱形梁和第二半拱形梁的拱形內側設有伸縮梁，所述伸縮梁一端連接第一半拱形梁，另一端連接第二半拱形梁。所述伸縮梁包括小橫梁和大橫梁，所述小橫梁一端插入所述大橫梁內，另一端通過鉸鏈與第一半拱形梁內側的鉸鏈座相連，所述伸縮梁內設有橫向千斤頂，所述橫向千斤頂一端與所述小橫梁鉸接，另一端與所述大橫梁鉸接，所述大橫梁的一端通過鉸鏈與第二半拱形梁內側的鉸鏈座相連。所述連接件包括中段梁和兩個鉸鏈，所述中段梁一端通過一個鉸鏈連接第一半拱形梁，另一端通過另一個鉸鏈連接所述第二半拱形梁。所述伸縮梁包括第一斜撐千斤頂和第二斜撐千斤頂，所述第一斜撐千斤頂一端通過鉸鏈與第一半拱形梁內側的鉸鏈座相連，另一端與雙鉸鏈座相連，所述雙鉸鏈座與連接件相連，所述第二斜撐千斤頂一端通過鉸鏈與第二半拱形梁內側的鉸鏈座相連，另一端與所述雙鉸鏈座相連。所述前拱梁與后拱梁的兩端向下延伸有側翼梁，所述側翼梁上設有護幫梁。 所述前移千斤頂一端連接所述前拱梁，另一端連接所述后拱梁；所述支撐千斤頂設置在所述前拱梁與后拱梁兩端的下方。本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是本實用新型的支撐棚能行走，可在軟弱圍巖下支撐拱形頂及兩側幫，能對頂及兩幫有不間斷的支撐力。能對爆破后剛裸露的拱形頂進行及時支撐。另外本實用新型實現了支撐棚不但支撐拱形頂部，而且能支撐兩側幫，達到了掌子面整體安全支撐效果。使所支撐的拱形隧道做到了對垮落、坍塌事故的全面預防。具有使用省時省力、安全可靠的優點。
圖I是本實用新型實施例提供的隧道自移支撐棚的俯視圖；圖2是本實用新型實施例提供的隧道自移支撐棚加長型的側視圖；圖3是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚的主視圖；圖4是本實用新型實施例中提供的前拱架結構示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是本實用新型實施例中提供的后拱架結構示意圖；圖7是圖6的俯視圖；圖8是本實用新型實施例提供的帶有彈簧板的隧道自移支撐棚的結構示意圖；圖9是本實用新型實施例提供的帶有一種伸縮梁結構的隧道自移支撐棚的結構示意圖；圖10是本實用新型實施例提供的帶有另一種伸縮梁結構的隧道自移支撐棚的結構示意圖；圖11是本實用新型實施例提供的帶有又一種伸縮梁結構的隧道自移支撐棚的結構示意圖；圖12是本實用新型實施例提供的帶有護幫梁的隧道自移支撐棚的結構示意圖；圖13a是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚前移步驟一的示意圖；圖13b是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚前移步驟二的示意圖；圖13c是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚前移步驟三的示意圖；[0033]圖13d是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚前移步驟四的示意圖；圖13e是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚前移步驟五的示意圖；圖13f是本實用新型實施例中提供的隧道自移支撐棚前移步驟六的示意圖。圖中I前拱架，10前縱梁，11前拱梁，110第一半拱形梁，111第二半拱形梁，112中段梁，12墊塊；2后拱架，20后縱梁，21后拱梁；3前移千斤頂；4支撐千斤頂；5彈簧板；6第一鉸鏈；7伸縮梁，70小橫梁，71大橫梁，72橫向千斤頂，73第一斜撐千斤頂，74第二斜撐千斤頂，75雙絞鏈座。8第一半拱形梁內側的鉸鏈座；9第二半拱形梁內側的鉸鏈座；13頂部；14側頂；15側幫；16圍巖；17側翼梁；18護幫梁；19鉸鏈。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。參見圖I、圖2和圖3，一種隧道自移支撐棚，包括前拱架I、后拱架2、前移千斤頂3和支撐千斤頂4，前拱架I包括三個以上前縱梁10和三個以上的前拱梁11，全部前縱梁10沿著前拱梁11的拱形上表面縱向均勻設置，每一個前縱梁10連接所有的前拱梁11，前縱梁10與前拱梁11在交接處加一墊塊12，然后固定為一體，前拱架I下方設有支撐千斤頂4 ;后拱架2包括三個以上后縱梁20和三個以上的后拱梁21，全部后縱梁20沿著后拱梁21的拱形上表面縱向均勻設置，每一個后縱梁20連接所有的后拱梁21，后縱梁20與后拱梁21在交接處加一墊塊12，然后固定為一體，后拱架2下方設有支撐千斤頂4 ;前縱梁10與后縱梁20間隔設置，前拱梁11與前進方向相鄰的后拱梁21之間設有間距，間距為前拱架I前進一步的距離；前移千斤頂3 —端連接前拱架1，前移千斤頂3另一端連接后拱架2，前拱梁11與后拱梁21均為拱形梁。本實用新型的前拱架包括三個以上的彎成拱形的前拱梁，前拱梁縱向成排放置，在前拱梁外圍有若干條縱向放置的前縱梁，每個前拱梁與每個前縱梁結合處有一墊塊12，墊塊12的長和寬就是前縱梁的寬度，厚度為60_左右。將前拱梁、前縱梁和墊塊按以上排列互相固定后形成的立體的拱形前拱架結構(參見圖4和圖5)。后拱架結構如圖6和圖7所示，其架型與前拱架架型相同，將前拱架與后拱架按原各自的結構，用互相占有對方間隙的方法交叉疊加的重新組裝在一起。重新組裝后的前、后拱架組合體中，前、后拱架互不固定，各自獨立成體，相互之間在左，右，上，下方向可以有一個墊塊厚度的活動量。在前，后方向(也就是縱向)有一段前拱梁前方與后拱梁的間隙形成的距離。這個距離的長度為前、后拱架可以前后拉開的距離，也是需要的支撐棚前進步距。參見圖I和圖2，作為一種優選，前移千斤頂3 —端連接前拱梁11，前移千斤頂3另一端連接后拱梁21 ;支撐千斤頂4設置在前拱梁11與后拱梁21兩端頭的下方。前移千斤頂3 —端也可以連接在前縱梁10上，另一端連接在后縱梁20上。本實用新型組裝后前拱架和后前拱架可以在前移千斤頂伸長與縮短的作用下，可自行先后向前移動，用于對拱形隧道頂部圍巖的不間斷力的支撐。本實用新型的支撐面為拱形，也適合于輪廓線為各種弧形的隧道工作面的支撐，支撐效果好，使用省時省力、安全可靠。參見圖8，前拱梁11包括第一半拱形梁110和第二半拱形梁111，第一半拱形梁110和第二半拱形梁111相對設置形成拱形梁，第一半拱形梁110和第二半拱形梁111通過連接件連接，所述連接件能夠使第一半拱形梁110和第二半拱形梁111在外力的作用下向內側收縮或向外側展開一定角度，前拱梁11與后拱梁21的結構相同。作為優選，連接件為彈簧板5，第一半拱形梁110上端頭的中部設有開口，第二半拱形梁111的上端頭中部設有開口，彈簧板5的一端插入第一半拱形梁110的上端頭開口中，彈簧板5的另一端插入第二半拱形梁111的上端頭開口中，彈簧板5與第一半拱形梁110和第二半拱形梁111通過銷軸固定連接。本實用新型的隧道自移支撐棚在支撐千斤頂的垂直向上的力的作用下，對圍巖頂有支撐力。隨著拱形向兩端延伸，向兩側同時逐漸向下時，對側頂的支撐力就減小了。為了加大側頂的支撐力，以控制側頂的圍巖垮塌，本實用新型將拱形梁的正中部斷開，加一彈簧結構，使拱梁能在外力的作用下向外展開一定的角度，角度的變化產生了距離的變化。當支撐千斤頂支撐拱梁的下端時，拱梁就有向外伸展的動作，能給側頂足夠的支撐力。本實用新型的彈簧板功能，使得拱形隧道支撐棚實現了，能給全部隧道圍巖的50%以上面積的支撐力的效果。作為優選，連接件還可以為第一鉸鏈6。設置第一鉸鏈同樣能達到使拱梁的左右兩翼在外力的作用下向內側收縮或向外側展開一定角度，保證給側頂足夠的支撐力，使用更安全可靠。參見圖9，本實施例是在上述實施例的基礎上，第一半拱形梁110和第二半拱形梁111的拱形內側設有伸縮梁7，伸縮梁7 —端連接第一半拱形梁110，另一端連接第二半拱形梁 111。在支撐千斤頂對頂有向上的支撐力的同時，橫向的伸縮梁也能給側頂橫向支撐力，使支撐棚有很好的可控支撐力和穩定性。作為優選，伸縮梁7包括小橫梁70和大橫梁71，小橫梁70 —端插入大橫梁71內，另一端通過鉸鏈與第一半拱形梁內側的鉸鏈座8相連，伸縮梁7內設有橫向千斤頂72，橫向千斤頂72 —端與小橫梁70鉸接，另一端與大橫梁71鉸接，大橫梁71的一端通過鉸鏈與第二半拱形梁內側的鉸鏈座9相連。小橫梁和大橫梁為中空的型鋼或結構鋼。本實用新型為了使隧道能實現頂部被全部支撐的效果。為了增加支撐棚對圍巖16兩翼側頂的支撐力，并使支撐棚的穩定性提高，需要有橫向的支撐力，本實用新型采用在拱梁的中間位置加一鉸鏈，使拱梁兩翼的支撐梁能以鉸鏈為旋轉中心，成為可向內或向外活動一定角度的框架結構。在拱梁的兩翼之間加一橫向的可伸縮的橫梁，即伸縮梁，內設液壓千斤頂，使橫梁可伸長，縮短。縮短時使兩翼幫梁向內移動而脫離對側幫的支撐，以很小的摩擦阻力向前進方向滑動。伸長時可向外移動，支撐住兩側頂14，而兩翼都受到支撐力的作用將使側頂圍巖不易產生垮塌。本實用新型的鉸鏈加橫向千斤頂結構，提供了水平橫向力，對于拱形支撐棚兩翼側頂部的支撐提供了支撐力，使支撐棚的穩定性得到提高，甚至在暫時撤掉支撐千斤頂的情況下，僅依靠橫向千斤頂力的作用即可穩定住支撐棚。因此增加了可伸縮梁的拱形支撐棚不易發生倒棚現象。本實用新型的拱形支撐棚不但能自動行走，而且實現了三面帶主動力支撐隧道拱形頂板，且三面都帶不間斷支撐力的功能。使本實用新型的結構可在破碎及壓力大的圍巖遂道中使用。參見圖10，本實用新型的伸縮梁結構也可用兩個斜撐千斤頂結構替代，兩個斜撐千斤頂結構包括第一斜撐千斤頂73和第二斜撐千斤頂74，第一斜撐千斤頂73 —端通過鉸鏈與第一半拱形梁內側的鉸鏈座8相連，另一端與雙鉸鏈座75相連，雙鉸鏈座75與第一鉸鏈6相連，第二斜撐千斤頂74 一端通過鉸鏈與第二半拱形梁內側的鉸鏈座9相連，另一端與雙鉸鏈座75相連。此斜撐千斤頂結構的伸縮梁，伸縮機構的位置向上移。使支撐棚下方運輸車輛的 通過高度加大。參見圖11，連接件包括中段梁112和兩個鉸鏈19，中段梁112—端通過一個鉸鏈19連接第一半拱形梁110，另一端通過另一個鉸鏈19連接第二半拱形梁111，雙鉸鏈座75固定在中段梁112的下方，雙鉸鏈座75 —端通過鉸鏈連接第一斜撐千斤頂73，另一端通過鉸鏈連接第二斜撐千斤頂74。設置中段梁。可以在中段梁上方設置一根前縱梁，即在支撐棚的正中上方安裝一根前縱梁，以支撐隧道正中頂部圍巖。參見圖11和圖12，作為優選，前拱梁11的兩端向下延伸有側翼梁17，側翼梁17上設有護幫梁18。后拱梁21與前拱梁11的結構相同，后拱梁兩端也延伸有側翼梁17，上設護幫梁18。本實用新型還可將拱梁的兩翼向下延伸加長，直線加長或曲線加長均可以，拱梁加長段的外側固定縱向的條形長梁，也就是縱向的護幫梁。護幫梁的各種尺寸可與前縱梁相同，向下加長的前拱梁與護幫梁就將兩側幫也進行了掩護，使拱形支撐棚的功能從只支撐隧道頂部，而延伸擴大到了還能保護隧道的兩側幫。實現了成為能支撐一面(頂部)，掩護兩面(兩幫)的可行走支撐設備，實現了拱形隧道自移支撐棚能支撐隧道一面圍巖掩護兩面圍巖的功能。此種架型在遂道中使用時，可有效的消除兩側頂及兩側幫滑落的巖石對人員及設備產生的危險。對于頂部圍巖破碎而兩側圍巖較穩定的隧道使用效果好。如果遇到隧道三面圍巖都破碎且不穩定的工作面就可以使用帶連接件第一鉸鏈、彈簧板或中段梁的拱梁，該拱梁還帶伸縮梁7，同時還帶側翼梁17與護幫梁18，使本實用新型的支撐棚實現對隧道的三面帶主動力支撐功能(參見圖10、圖11和圖12)。本實用新型還可實現支撐棚的大前進步距，只要前移機構的行程允許，前拱架拱梁與后拱架拱梁的間距加大，即可實現大步距。這使支撐棚前移速度快，隧道的單循環掘進量可加大，施工速度快。本實用新型支撐棚的縱向梁可制成短節，短節兩端都制成可對接的鉸接結構，短節方便運輸，用于需要長距離支撐的隧道時可接的很長。以圖9架型為例敘述本實用新型隧道自移支撐棚的行走方法及各部功能I.參見圖13a，在支撐棚全部支撐好的狀態下，提起前拱架I上所有支撐千斤頂4，使柱腳脫離底板，卸載對頂部圍巖的支撐力。伸縮梁內的橫向千斤頂動作，使伸縮梁縮短，撤銷對側頂的支撐力。這時前拱架I頂部縱向的前縱梁10，落在了后拱架2橫向的后拱梁21的頂部上。此時后拱架2支撐著隧道的頂部及側頂圍巖。同時還承擔著前拱架I及前拱架I上的各種裝備重量。2..參見圖13b，前移千斤頂伸長，推動前拱架1，使前拱架I帶著與其相連的全部
裝置一起前移一個步距。3.參見圖13c，落下前拱架I上的支撐千斤頂4，使 前拱架I升起，支撐好頂部圍巖。伸縮梁伸長。使前拱架兩翼接觸到兩側頂，兩側頂也就接受到了，伸縮梁內橫向千斤頂給的支撐力。前拱架前移完畢。4..參見圖13d，提起后拱架2上所有支撐千斤頂4，使后拱架對頂卸載。伸縮梁縮短，使后拱架2的兩側翼對側頂卸載。這時后拱架2上的后縱梁20脫離了頂部圍巖，落在了前拱架I的前拱梁11上。此時前拱架I支撐著頂部與側頂圍巖及后拱架2上全部裝備
的重量。5.參見圖13e，前移千斤頂縮短，拉動后拱架2與后拱架2上的全部裝備前移一個步距。后拱架2前端與前拱架I前端并齊。6.參見圖13f，落下后拱架2上全部支撐千斤頂4，支撐好頂部圍巖，后拱架2上的伸縮梁伸長，向左右撐出后拱架2的兩翼，使兩翼外側的后縱梁對側頂加載支撐力。隧道的頂全部被支撐。支撐棚全部動作完成，伸縮梁的作用是穩定支撐棚，并給兩側頂加載支撐力。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種隧道自移支撐棚，其特征在于，包括前拱架、后拱架、前移千斤頂和支撐千斤頂，所述前拱架包括三個以上前縱梁和三個以上的前拱梁，所有的所述前縱梁沿著所述前拱梁的拱形上表面縱向設置，每一個所述前縱梁連接所有的前拱梁，所述前拱架下方設有支撐千斤頂；所述后拱架包括三個以上后縱梁和三個以上的后拱梁，所有的所述后縱梁沿著所述后拱梁的拱形上表面縱向設置，每一個所述后縱梁連接所有的后拱梁，所述后拱架下方設有支撐千斤頂；所述前縱梁與所述后縱梁間隔設置，所述前拱梁與前方相鄰的所述后拱梁之間設有間距；所述前移千斤頂一端連接所述前拱架，所述前移千斤頂另一端連接所述后拱架，所述前拱梁與所述后拱梁均為拱 形梁。
2.根據權利要求I所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述前拱梁包括第一半拱形梁和第二半拱形梁，所述第一半拱形梁和第二半拱形梁相對設置形成拱形梁，所述第一半拱形梁和第二半拱形梁通過連接件連接，所述連接件能夠使第一半拱形梁和第二半拱形梁在外力的作用下向內側收縮或向外側展開一定角度，所述前拱梁與所述后拱梁的結構相同。
3.根據權利要求2所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述連接件為彈簧板，所述第一半拱形梁上端的中部設有開口，所述第二半拱形梁上端的中部設有開口，所述彈簧板的一端插入第一半拱形梁的中部開口中，所述彈簧板的另一端插入第二半拱形梁的中部開口中，所述彈簧板與所述第一半拱形梁和第二半拱形梁通過銷軸固定連接。
4.根據權利要求2所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述連接件為第一鉸鏈。
5.根據權利要求2所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述連接件包括中段梁和兩個鉸鏈，所述中段梁一端通過一個鉸鏈連接第一半拱形梁，另一端通過另一個鉸鏈連接所述第二半拱形梁。
6.根據權利要求4或5所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述第一半拱形梁和第二半拱形梁的拱形內側設有伸縮梁，所述伸縮梁一端連接第一半拱形梁，另一端連接第二半拱形梁。
7.根據權利要求6所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述伸縮梁包括小橫梁和大橫梁，所述小橫梁一端插入所述大橫梁內，另一端通過鉸鏈與第一半拱形梁內側的鉸鏈座相連，所述伸縮梁內設有橫向千斤頂，所述橫向千斤頂一端與所述小橫梁鉸接，另一端與所述大橫梁鉸接，所述大橫梁的一端通過鉸鏈與第二半拱形梁內側的鉸鏈座相連。
8.根據權利要求6所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述伸縮梁包括第一斜撐千斤頂和第二斜撐千斤頂，所述第一斜撐千斤頂一端通過鉸鏈與第一半拱形梁內側的鉸鏈座相連，另一端與雙鉸鏈座相連，所述雙鉸鏈座與連接件相連，所述第二斜撐千斤頂一端通過鉸鏈與第二半拱形梁內側的鉸鏈座相連，另一端與所述雙鉸鏈座相連。
9.根據權利要求1-5任一項所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述前拱梁與后拱梁的兩端向下延伸有側翼梁，所述側翼梁上設有護幫梁。
10.根據權利要求9任一項所述的隧道自移支撐棚，其特征在于，所述前移千斤頂一端連接所述前拱梁，另一端連接所述后拱梁；所述支撐千斤頂設置在所述前拱梁與后拱梁兩端的下方。
專利摘要本實用新型公開了一種隧道自移支撐棚，包括前拱架、后拱架、前移千斤頂和支撐千斤頂，前拱架包括三個以上前縱梁和三個以上的前拱梁，所有的前縱梁沿著前拱梁的拱形上表面縱向設置，每一個前縱梁連接所有的前拱梁，所述前拱架下方設有支撐千斤頂；后拱架包括三個以上后縱梁和三個以上的后拱梁，所有的所述后縱梁沿著所述后拱梁的拱形上表面縱向設置，每一個后縱梁連接所有的后拱梁，后拱架下方設有支撐千斤頂；前縱梁與后縱梁間隔設置，前拱梁與前方相鄰的后拱梁之間設有間距；所述前移千斤頂一端連接所述前拱架，前移千斤頂另一端連接所述后拱架，前拱梁與后拱梁均為拱形梁。采用本實用新型省時省力，安全可靠。
文檔編號E21D23/16GK202544887SQ201220185030
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者李信斌 申請人:李信斌