大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法。

背景技术

随着基础工程的进一步加强，城市轨道交通和铁路交通已成为人们出行的重要交通工具，在轨道交通和铁路交通的建设过程中，大断面隧道一直是工程施工中的重点和难点，在隧道施工过程中，经常会遇到由于没有坚固的基础支撑，因而在新的应力形成过程中出现基础承载力不足并相应导致隧道失稳塌方等实际问题，其严重影响了人身和设备安全，阻碍了施工的进度。

现有隧道支撑结构存在以下缺陷：

一、当前的隧道入口支撑结构在使用时，通常需要安装人员将支撑结构的多组零件通过固定螺丝进行固定安装，而在拆卸该支撑结构时也十分麻烦，大大降低了整个支撑结构的使用便利性；

二、且当前的隧道入口支撑结构在使用时，往往需要人工将支撑结构的支撑组件打开进行支撑，并需要通过人工通过固定螺丝对支撑组件进行固定，导致整个支撑结构在使用过程中，既十分不便，也会增加操作人员的劳动强度；

三、同时当前的隧道入口支撑结构在使用时，往往只通过几组支撑柱配合弧形板对隧道的顶部进行支撑，对隧道入口的支撑效果十分有限，无法进一步提高整个支撑结构的稳固性。

基于此，本发明提供了大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法，用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法，具备的便于快速安装使用、可以自动将整个支撑结构打开或收拢以及具有稳固支撑的优点，解决了现有的支撑结构在实际使用过程中，需要手动将支撑结构的多组组件通过固定螺丝进行固定安装，且需要手动将整个支撑结构打开并进行支撑，同时也无法进一步提高支撑稳固性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大直径盾构隧道入口施工用支撑结构，包括底仓，所述底仓的顶部安装有固定环，所述底仓的内侧安装有安装环，且安装环内侧的一端均匀安装有七组轴承，所述轴承的内侧安装有内螺纹管，所述内螺纹管的内侧螺纹设置有螺纹杆，且螺纹杆位于安装环外侧的一端安装有弧形顶板，所述弧形顶板的内两侧对称安装有活动杆，所述活动杆远离弧形顶板的一端穿过安装环延伸至安装环的内侧，所述内螺纹管外侧靠近固定环的一端安装有传动齿轮，所述安装环内侧的中间位置处开设有滑槽，且滑槽的内侧设置有滑块，所述滑块的外侧安装有转动环，所述转动环靠近内螺纹管的一端安装有与传动齿轮相互啮合的环形齿条，所述转动环的内侧设置有内环形齿轮，所述转动环远离内螺纹管的一端设置有第一荆棘齿，所述底仓内部一端的中间位置处安装有减速器，且减速器的输出端安装有与内环形齿轮相互啮合的驱动齿轮，所述底仓的内底部安装有与减速器传动连接的伺服电机，所述安装环内侧远离内螺纹管的一端均匀开设有七组滑槽，且滑槽内部靠近内螺纹管的一端安装有弹簧，所述滑槽的内部设置有滑块，所述滑块的外侧共同安装有移动环，且移动环靠近内螺纹管的一端设置有与第一荆棘齿相互配合的第二荆棘齿，所述安装环内侧远离内螺纹管的一端均匀安装有四组电动气压缸，所述电动气压缸的输出端与移动环的一端固定连接。

优选的，所述减速器的输入端和伺服电机的输出端皆安装有皮带轮，两组所述皮带轮的外侧共同设置有传送皮带。

优选的，所述底仓底部的两端对称开设有安装槽，且安装槽内顶部的两端对称安装有液压缸，所述液压缸的输出端安装有支撑板。

优选的，所述固定环内侧的顶部安装有横梁板，且横梁板底部的两端对称安装有辅助架，而辅助架的底端与固定环的内侧固定连接。

优选的，所述固定环外侧的两端对称均匀安装有六组连接架，且十二组连接架远离固定环的一端皆与安装环的内侧固定连接。

优选的，所述底仓两端的顶部对称铰接有踏板，且踏板的顶部设置有防滑纹，所述踏板底部远离底仓的一端安装有垫板。

优选的，所述螺纹杆远离弧形顶板的一端设置有防脱块，所述弧形顶板的内侧设置有防撞垫。

优选的，所述弧形顶板的外侧开设有弧形卡槽，且弧形卡槽的内部设置有弧形耐磨块。

优选的，所述底仓的内底部安装有支撑柱，且支撑柱的顶部与安装环的底部固定连接。

大直径盾构隧道入口施工用支撑结构的使用方法，使用步骤如下：

一、使用时通过吊机将整个装置送进隧道入口内，使得底仓的底部与隧道底部接触，然后通过外接控制面板控制伺服电机带动减速器转动，而减速器通过带动驱动齿轮转动，驱动齿轮通过与内环形齿轮的配合，带动转动环在安装环的内侧转动；

二、在转动环转动时，通过环形齿条和传动齿轮的配合，带动内螺纹管转动，迫使螺纹杆逐渐向安装环的外侧移动，直到弧形顶板的外侧抵在隧道的内侧，也就让整个装置逐渐固定在隧道入口的内侧；

三、紧接着通过外接控制面板控制四组电动气压缸伸长，移动环逐渐向转动环靠近，直到第二荆棘齿卡进第一荆棘齿的间隙中，对转动环的转动进行限制，弹簧受力缩短，并储存弹性势能；

四、然后手动将装置两端的踏板翻转打开，直到踏板远离底仓一端抵在隧道的地面上，接着隧道加工人员便可以通过一组的踏板进入到固定环的内侧，再从另一组踏板走出，加工人员便可随意进出隧道。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过多组零件共同组成，但是各组件之间相互连接成一个整体，在该支撑机构使用时，只需要直接将整个结构移动进隧道入口内即可，不再需要人工将多组零件进行固定安装，大大提高了整个支撑机构使用的便利性；且本发明通过控制伺服电机转动便可以直接控制多组弧形顶板向安装环的外侧移动，直到弧形顶板的外侧抵在隧道的内侧，对隧道进行支撑，再通过控制四组电动气压缸伸缩，便可以保证弧形顶板支撑的稳定性；本发明还通过七组弧形顶板配合相应的伸缩结构对隧道内侧进行支撑，而七组弧形顶板皆呈弧形，可以形成一个圆形结构，使得多组弧形顶板和螺纹杆可以受力均匀，从而可以提高整个支撑结构的稳固性，该大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法，解决了现有的支撑结构在实际使用过程中，需要手动将支撑结构的多组组件通过固定螺丝进行固定安装，且需要手动将整个支撑结构打开并进行支撑，同时也无法进一步提高支撑稳固性的问题。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的第一主视剖视图；

图3为本发明的第二主视剖视图；

图4为本发明的第三主视剖视图；

图5为本发明的后视图；

图6为本发明的侧视剖视图；

图7为本发明转动环的立体示意图；

图8为本发明移动环的立体示意图；

图9为本发明图2的A处放大图；

图10为本发明图6的B处放大图。

图中：1、弧形顶板；2、安装环；3、螺纹杆；4、活动杆；5、转动环； 6、传动齿轮；7、连接架；8、固定环；9、内环形齿轮；10、底仓；11、踏板；12、内螺纹管；13、轴承；14、环形齿条；15、减速器；16、伺服电机； 17、液压缸；18、滑槽；19、移动环；20、滑块；21、电动气压缸；22、驱动齿轮；23、皮带轮；24、传送皮带；25、第一荆棘齿；26、弹簧；27、第二荆棘齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：大直径盾构隧道入口施工用支撑结构，包括底仓10，底仓10的顶部安装有固定环8，底仓10的内侧安装有安装环2，且安装环2内侧的一端均匀安装有七组轴承13，轴承13的内侧安装有内螺纹管12，内螺纹管12的内侧螺纹设置有螺纹杆3，且螺纹杆3 位于安装环2外侧的一端安装有弧形顶板1，弧形顶板1的内两侧对称安装有活动杆4，活动杆4远离弧形顶板1的一端穿过安装环2延伸至安装环2的内侧，内螺纹管12外侧靠近固定环8的一端安装有传动齿轮6，安装环2内侧的中间位置处开设有滑槽18，且滑槽18的内侧设置有滑块20，滑块20的外侧安装有转动环5，转动环5靠近内螺纹管12的一端安装有与传动齿轮6相互啮合的环形齿条14，转动环5的内侧设置有内环形齿轮9，转动环5远离内螺纹管12的一端设置有第一荆棘齿25，底仓10内部一端的中间位置处安装有减速器15，且减速器15的输出端安装有与内环形齿轮9相互啮合的驱动齿轮22，底仓10的内底部安装有与减速器15传动连接的伺服电机16，安装环2内侧远离内螺纹管12的一端均匀开设有七组滑槽18，且滑槽18内部靠近内螺纹管12的一端安装有弹簧26，滑槽18的内部设置有滑块20，滑块20 的外侧共同安装有移动环19，且移动环19靠近内螺纹管12的一端设置有与第一荆棘齿25相互配合的第二荆棘齿27，安装环2内侧远离内螺纹管12的一端均匀安装有四组电动气压缸21，电动气压缸21的输出端与移动环19的一端固定连接。

作为本实施例的优选方案：减速器15的输入端和伺服电机16的输出端皆安装有皮带轮23，两组皮带轮23的外侧共同设置有传送皮带24，伺服电机16通过皮带轮23和两组皮带轮23可以带动减速器15转动，从而使得减速器15输出端的驱动齿轮22转动。

作为本实施例的优选方案：底仓10底部的两端对称开设有安装槽，且安装槽内顶部的两端对称安装有液压缸17，液压缸17的输出端安装有支撑板，通过控制液压缸17伸长，可以使得整个支撑结构皆能更加稳固的对隧道内壁进行支撑。

作为本实施例的优选方案：固定环8外侧的两端对称均匀安装有六组连接架7，且十二组连接架7远离固定环8的一端皆与安装环2的内侧固定连接，有助于将固定环8与安装环2固定连接，提高整个支撑结构的牢固性。

作为本实施例的优选方案：底仓10两端的顶部对称铰接有踏板11，且踏板11的顶部设置有防滑纹，踏板11底部远离底仓10的一端安装有垫板，便于人员经过支撑结构进出隧道。

实施例二

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：大直径盾构隧道入口施工用支撑结构，包括底仓10，底仓10的顶部安装有固定环8，底仓10的内侧安装有安装环2，且安装环2内侧的一端均匀安装有七组轴承13，轴承13的内侧安装有内螺纹管12，内螺纹管12的内侧螺纹设置有螺纹杆3，且螺纹杆3 位于安装环2外侧的一端安装有弧形顶板1，弧形顶板1的内两侧对称安装有活动杆4，活动杆4远离弧形顶板1的一端穿过安装环2延伸至安装环2的内侧，内螺纹管12外侧靠近固定环8的一端安装有传动齿轮6，安装环2内侧的中间位置处开设有滑槽18，且滑槽18的内侧设置有滑块20，滑块20的外侧安装有转动环5，转动环5靠近内螺纹管12的一端安装有与传动齿轮6相互啮合的环形齿条14，转动环5的内侧设置有内环形齿轮9，转动环5远离内螺纹管12的一端设置有第一荆棘齿25，底仓10内部一端的中间位置处安装有减速器15，且减速器15的输出端安装有与内环形齿轮9相互啮合的驱动齿轮22，底仓10的内底部安装有与减速器15传动连接的伺服电机16，安装环2内侧远离内螺纹管12的一端均匀开设有七组滑槽18，且滑槽18内部靠近内螺纹管12的一端安装有弹簧26，滑槽18的内部设置有滑块20，滑块20 的外侧共同安装有移动环19，且移动环19靠近内螺纹管12的一端设置有与第一荆棘齿25相互配合的第二荆棘齿27，安装环2内侧远离内螺纹管12的一端均匀安装有四组电动气压缸21，电动气压缸21的输出端与移动环19的一端固定连接。

作为本实施例的优选方案：减速器15的输入端和伺服电机16的输出端皆安装有皮带轮23，两组皮带轮23的外侧共同设置有传送皮带24，伺服电机16通过皮带轮23和两组皮带轮23可以带动减速器15转动，从而使得减速器15输出端的驱动齿轮22转动。

作为本实施例的优选方案：底仓10底部的两端对称开设有安装槽，且安装槽内顶部的两端对称安装有液压缸17，液压缸17的输出端安装有支撑板，通过控制液压缸17伸长，可以使得整个支撑结构皆能更加稳固的对隧道内壁进行支撑。

作为本实施例的优选方案：固定环8内侧的顶部安装有横梁板，且横梁板底部的两端对称安装有辅助架，而辅助架的底端与固定环8的内侧固定连接，有助于提高固定环8的受力能力，提高整个支撑结构的稳固性。

作为本实施例的优选方案：固定环8外侧的两端对称均匀安装有六组连接架7，且十二组连接架7远离固定环8的一端皆与安装环2的内侧固定连接，有助于将固定环8与安装环2固定连接，提高整个支撑结构的牢固性。

作为本实施例的优选方案：底仓10两端的顶部对称铰接有踏板11，且踏板11的顶部设置有防滑纹，踏板11底部远离底仓10的一端安装有垫板，便于人员经过支撑结构进出隧道。

作为本实施例的优选方案：螺纹杆3远离弧形顶板1的一端设置有防脱块，弧形顶板1的内侧设置有防撞垫，避免螺纹杆3与内螺纹管12脱离，对螺纹杆3的移动位置处进行限制。

作为本实施例的优选方案：弧形顶板1的外侧开设有弧形卡槽，且弧形卡槽的内部设置有弧形耐磨块，有助于降低隧道内壁的岩石对弧形顶板1造成的损伤。

作为本实施例的优选方案：底仓10的内底部安装有支撑柱，且支撑柱的顶部与安装环2的底部固定连接，有助于提高安装环2与底仓10连接的牢固性。

大直径盾构隧道入口施工用支撑结构的使用方法，使用步骤如下：

一、使用时通过吊机将整个装置送进隧道入口内，使得底仓10的底部与隧道底部接触，然后通过外接控制面板控制伺服电机16带动减速器15转动，而减速器15通过带动驱动齿轮22转动，驱动齿轮22通过与内环形齿轮9的配合，带动转动环5在安装环2的内侧转动；

二、在转动环5转动时，通过环形齿条14和传动齿轮6的配合，带动内螺纹管12转动，迫使螺纹杆3逐渐向安装环2的外侧移动，直到弧形顶板1 的外侧抵在隧道的内侧，也就让整个装置逐渐固定在隧道入口的内侧；

三、紧接着通过外接控制面板控制四组电动气压缸21伸长，移动环19 逐渐向转动环5靠近，直到第二荆棘齿27卡进第一荆棘齿25的之间，对转动环5的转动进行限制，弹簧26受力缩短，并储存弹性势能；

四、然后手动将装置两端的踏板11翻转打开，直到踏板11远离底仓10 一端抵在隧道的地面上，接着隧道加工人员便可以通过一组的踏板11进入到固定环8的内侧，再从另一组踏板11走出，加工人员便可随意进出隧道。

综上所述：该大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法，本发明是由多组零件共同组成，而各组件之间相互连接成一个整体，在该支撑机构使用时，只需要直接将整个结构移动进隧道入口内即可使用，不再需要人工将多组零件进行固定安装，大大提高了整个支撑机构使用的便利性，在不使用该支撑结构时，只需要将多组弧形顶板1收拢，使得弧形顶板1的内侧紧贴安装环2的外侧，然后直接通过吊车将整个支撑结构从隧道入口处吊出即可；而通过控制伺服电机16转动便可以直接控制多组弧形顶板1向安装环 2的外侧移动，直到弧形顶板1的外侧抵在隧道的内侧，对隧道进行支撑，再通过控制四组电动气压缸21伸缩，便可以保证弧形顶板1支撑的稳定性；通过七组弧形顶板1配合相应的伸缩结构对隧道内侧进行支撑，而七组弧形顶板1皆呈弧形，可以形成一个圆形结构，使得多组弧形顶板1和螺纹杆3可以受力均匀，从而可以提高整个支撑结构的稳固性，该大直径盾构隧道入口施工用支撑结构及其使用方法，解决了现有的支撑结构在实际使用过程中，需要手动将支撑结构的多组组件通过固定螺丝进行固定安装，且需要手动将整个支撑结构打开并进行支撑，同时也无法进一步提高支撑稳固性的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。