隧洞围岩支护方法及支护结构

技术领域

本发明涉及隧洞围岩支护技术领域，尤其涉及隧洞围岩支护方法及支护结构。

背景技术

在核工业建设过程中需要涉及到大型水利工程，其中需要对自然环境进行较大幅度的改变，而在水利工程中为了输水或泄洪，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称为水工隧洞，按其担负任务的不同，可分为放水隧洞和泄水隧洞，泄水隧洞可用于核工业废水排放作业。

现有技术中隧洞围岩支护都是固定设置的，无法驱使隧洞围岩支护进行移动，且隧洞围岩支护是通过数量繁多的支架组装而成，需要工作人员基于隧洞规格对隧洞围岩支护进行进行组装，使得工作人员工作效率低下，且由于组装时间较长，使得工作人员在进行组装极易被刚挖好的隧洞中掉落的岩石砸伤，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中需要工作人员基于隧洞规格对隧洞围岩支护进行进行组装，工作效率低下，且在组装过程中存在安全隐患的问题，而提出的隧洞围岩支护方法及支护结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

第一方面，隧洞围岩支护方法，所述支护方法包括以下步骤：

步骤S1，定中心点，通过测量工具对隧洞顶端中心点进行测量，以确定隧洞中心位置；

步骤S2，将支护结构切换成移动模式，转动转板，以此驱使蜗杆进行旋转，蜗杆带动蜗轮进行旋转，蜗轮带动转轴进行旋转，转轴带动驱动齿轮进行旋转，驱动齿轮带动从动齿条进行竖直下移，从动齿条带动限位滑块在限位滑槽中进行竖直下移，从动齿条带动滚轮进行竖直下移，通过滚轮支撑支护结构脱离地面，通过滚轮的设置可使得支护结构能进行移动；

步骤S3，将支护结构推送至隧洞中，并通过专业测量工具，保障安装板中心点与隧洞顶端中心点能保持一致；

步骤S4，转动把手，驱使滚珠丝杠进行旋转，滚珠丝杠带动两个螺母向内端进行水平运动，螺母驱使牵引杆进行偏转，利用牵引杆偏转产生的位置差，两个滑动板受牵引杆牵引向外侧进行水平运动，滑动板带动导向滑块在导向滑槽中进行水平运动，两个滑动板带动两个支撑护板向外侧进行水平运动，使得支撑护板移动至施工指定位置；

步骤S5，将弧形支架滑配安装至收纳滑槽中，使得弧形支架与支撑护板上的螺纹孔对齐，通过螺纹孔对弧形支架与支撑护板进行螺栓固定；

步骤S6，操作人员通过预设孔穿插钢筋与锚杆，再浇筑混凝土，并在混凝土中掺入早强剂，利用钢筋与锚杆可保障混凝土粘结后不会发生开裂。

第二方面，应用于上述的隧洞围岩支护方法的隧洞围岩支护结构，所述支护结构包括安装板，所述安装板上滑动套装有两个滑动板；

所述安装板中设置有用于驱动滑动板向两端进行水平运动的驱动组件；

两个所述滑动板外端均固定连接有与隧洞围岩内壁活动相抵的支撑护板，两个所述支撑护板上端滑动配装有与隧洞围岩顶端活动相抵的弧形支架，所述支撑护板与弧形支架上开设有用于将二者螺栓固定的螺纹孔，所述支撑护板与弧形支架上开设有用于操作人员穿插钢筋与锚杆的预设孔；

所述滑动板下端设置有可伸缩的移动组件。

优选地，所述安装板两侧开设有导向滑槽，且所述导向滑槽中滑动套装有与滑动板内侧固定连接的导向滑块，所述安装板为两侧开口的板体结构，所述滑动板为内侧开口设置的板体结构，所述安装板与滑动板均为中空结构。

优选地，两个所述支撑护板上端均开设有用于滑动套装弧形支架的收纳滑槽，所述弧形支架由与隧洞顶端对应设置的弧形板、与支撑护板宽度保持一致的第一支板以及与收纳滑槽对应设置的第二支板组成。

优选地，所述驱动组件包括通过阻尼轴承转动设置于安装板一端内壁上并延伸至安装板另一端外的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上配套安装有两个螺母，两个所述螺母与两个所述滑动板之间销轴连接有四根牵引杆。

优选地，所述滚珠丝杠延伸至安装板外的一端固定连接有磨砂材质的把手，且所述滚珠丝杠为双向螺纹。

优选地，所述移动组件包括开设于支撑护板中的四个收纳槽，所述支撑护板外壁开设有四个与收纳槽对应设置的凹槽，所述收纳槽中通过阻尼轴承转动安装有蜗杆与转轴，所述蜗杆一端延伸至凹槽中；

所述收纳槽上滑动连接有从动齿条，所述转轴上固定套装有蜗轮与驱动齿轮，所述蜗轮与蜗杆啮合连接，所述驱动齿轮与从动齿条啮合连接，所述从动齿条下端固定连接有滚轮。

优选地，所述蜗杆位于凹槽中的一端固定套装有转板，且所述转板的宽度与蜗杆位于凹槽中的一端长度的总和小于凹槽的槽深，所述蜗杆位于转轴上端位置，且所述蜗杆与转轴呈十字状分布。

优选地，所述收纳槽上开设有限位滑槽，所述限位滑槽中滑动套装有与从动齿条固定连接的限位滑块。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

本发明在保障安装板与隧洞顶端中心点保持一致后，可通过驱动组件驱使滑动板能向两侧进行运动，使得滑动板能移动至施工指定位置，从而可避免因为施工原因导致隧洞两端不对称造成支护无法适配安装；

本发明相较于现有技术中隧洞围岩支护组装式结构，本技术方案只需要对支撑护板与弧形支架进行滑配安装，并通过螺栓对二者进行固定即可完成组装工作，有助于提高工作人员的工作效率，从而缩减工作人员位于隧洞中作业的时间，进而减少工作人员所需要承担的施工风险。

3、本发明中通过移动组件，使得隧洞围岩支护可以更换模式，使得隧洞围岩支护可以进行移动，有助于提高隧洞围岩支护的灵活性，使得工作人员无需对隧洞围岩支护进行搬运；

4.本发明相较于现有技术中隧洞围岩支护的固定设置导致隧洞围岩支护需要人工进行搬运，费时费力，本技术方案通过移动组件使得隧洞围岩支护能通过滚轮进行移动，有助于减轻工作人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明提出的隧洞围岩支护方法及支护结构的结构示意图；

图2为本发明提出的隧洞围岩支护方法及支护结构的图1中的俯视图；

图3为本发明提出的隧洞围岩支护方法及支护结构的图1中的上剖视图；

图4为本发明提出的隧洞围岩支护方法及支护结构的图3中的正视图；

图5为本发明提出的隧洞围岩支护方法及支护结构的图1中的局部剖视图；

图6为本发明提出的隧洞围岩支护方法及支护结构的图5中的下视图。

图中：1、安装板；2、滑动板；3、支撑护板；4、弧形支架；5、螺纹孔；6、预设孔；7、滚珠丝杠；8、螺母；9、牵引杆；10、收纳槽；11、凹槽；12、蜗杆；13、转轴；14、从动齿条；15、蜗轮；16、驱动齿轮；17、滚轮。

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。

参照图1-图6，隧洞围岩支护方法及支护结构，支护方法包括以下步骤：

步骤S1，定中心点，通过测量工具对隧洞顶端中心点进行测量，以确定隧洞中心位置；

步骤S2，将支护结构切换成移动模式，转动转板，以此驱使蜗杆12进行旋转，蜗杆12带动蜗轮15进行旋转，蜗轮15带动转轴13进行旋转，转轴13带动驱动齿轮16进行旋转，驱动齿轮16带动从动齿条14进行竖直下移，从动齿条14带动限位滑块在限位滑槽中进行竖直下移，从动齿条14带动滚轮17进行竖直下移，通过滚轮17支撑支护结构脱离地面，通过滚轮17的设置可使得支护结构能进行移动；

步骤S3，将支护结构推送至隧洞中，并通过专业测量工具，保障安装板1中心点与隧洞顶端中心点能保持一致；

步骤S4，转动把手，驱使滚珠丝杠7进行旋转，滚珠丝杠7带动两个螺母8向内端进行水平运动，螺母8驱使牵引杆9进行偏转，利用牵引杆9偏转产生的位置差，两个滑动板2受牵引杆9牵引向外侧进行水平运动，滑动板2带动导向滑块在导向滑槽中进行水平运动，两个滑动板2带动两个支撑护板3向外侧进行水平运动，使得支撑护板3移动至施工指定位置；

步骤S5，将弧形支架4滑配安装至收纳滑槽中，使得弧形支架4与支撑护板3上的螺纹孔5对齐，通过螺纹孔5对弧形支架4与支撑护板3进行螺栓固定；

步骤S6，操作人员通过预设孔6穿插钢筋与锚杆，再浇筑混凝土，并在混凝土中掺入早强剂，利用钢筋与锚杆可保障混凝土粘结后不会发生开裂。

支护结构包括安装板1，安装板1为两侧开口的板体结构，安装板1上滑动套装有两个滑动板2，安装板1两侧开设有导向滑槽，且导向滑槽中滑动套装有与滑动板2内侧固定连接的导向滑块，滑动板2为内侧开口设置的板体结构，安装板1与滑动板2均为中空结构，通过导向滑块与导向滑槽可对滑动板2的运动轨迹进行限定，并对滑动板2的水平运动进行导向支撑；

安装板1中设置有用于驱动滑动板2向两端进行水平运动的驱动组件，驱动组件驱使两个滑动板2进行水平运动，使得滑动板2能快速移动至指定施工位置，有助于提高操作人员的工作效率；

进一步说明：驱动组件包括通过阻尼轴承转动设置于安装板1一端内壁上并延伸至安装板1另一端外的滚珠丝杠7，滚珠丝杠7延伸至安装板1外的一端固定连接有磨砂材质的把手，且滚珠丝杠7为双向螺纹，通过把手可提高工作人员的舒适度，滚珠丝杠7上配套安装有两个螺母8，两个螺母8与两个滑动板2之间销轴连接有四根牵引杆9；

两个滑动板2外端均固定连接有与隧洞围岩内壁活动相抵的支撑护板3，两个支撑护板3上端滑动配装有与隧洞围岩顶端活动相抵的弧形支架4，两个支撑护板3上端均开设有用于滑动套装弧形支架4的收纳滑槽，弧形支架4由与隧洞顶端对应设置的弧形板、与支撑护板3宽度保持一致的第一支板以及与收纳滑槽对应设置的第二支板组成，通过支撑护板3与弧形支架4即可完成组装作业，使得工作人员不需要组装繁多的支架部件，有助于降低工作人员对支架部件的组装繁琐性；

支撑护板3与弧形支架4上开设有用于将二者螺栓固定的螺纹孔5，通过螺纹孔5以便于操作人员对支撑护板3与弧形支架4进行固定；

支撑护板3与弧形支架4上开设有用于操作人员穿插钢筋与锚杆的预设孔6，通过预设孔6可为操作人员插设钢筋与锚杆提供安装空间，利用钢筋与锚杆可避免混凝土发生开裂导致混凝土掉落，有助于提高隧洞的安全性，预设孔6采用具体的尺寸规格与数量需根据该结构的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不赘述；

滑动板2下端设置有可伸缩的移动组件，通过移动组件中的滚轮17，使隧洞围岩支护能被工作人员推动，从而使得工作人员无需在对组成隧洞围岩支护下端的组装部件进行搬运，有助于减少工作人员的劳动强度；

需要说明的是：移动组件包括开设于支撑护板3中的四个收纳槽10，支撑护板3外壁开设有四个与收纳槽10对应设置的凹槽11；

收纳槽10中通过阻尼轴承转动安装有蜗杆12与转轴13，蜗杆12一端延伸至凹槽11中，蜗杆12位于凹槽11中的一端固定套装有转板，且转板的宽度与蜗杆12位于凹槽11中的一端长度的总和小于凹槽11的槽深，从而避免两个相邻的支撑护板3对接时产生缝隙，蜗杆12位于转轴13上端位置，且蜗杆12与转轴13呈十字状分布；

收纳槽10上滑动连接有从动齿条14，收纳槽10上开设有限位滑槽，限位滑槽中滑动套装有与从动齿条14固定连接的限位滑块；

转轴13上固定套装有蜗轮15与驱动齿轮16，蜗轮15与蜗杆12啮合连接，蜗杆12与蜗轮15具有自锁性，当蜗杆12的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，可实现反向自锁，即只能由蜗杆12带动蜗轮15，而不能由蜗轮15带动蜗杆12，以此保障移动组件的承重性；

驱动齿轮16与从动齿条14啮合连接，通过限位滑槽与限位滑块可对从动齿条14的竖直运动进行导向支撑，从而保障从动齿条14能与驱动齿轮16始终保持啮合连接，从动齿条14下端固定连接有滚轮17。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。