一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系的制作方法

1.本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系。


背景技术：

2.随着城市的快速发展，为满足人们日常出行的需求，越来越多的高速公路、铁路、地铁等开始在城市中建设；隧道在选线时通常会根据实际情况避开老滑坡、断层、不稳定岩体等地段，采取改线绕避、深埋隧道等方式加以解决，但随着隧道的增加，这些隧道不可避免的穿过滑坡地带，为保证隧道的正常施工及运营，通常采用先整治滑坡后再修建隧道等技术手段，因此，地铁隧道建设过程中常常涉及对原有桩基础的破除和保护；因此在施工过程中，若对穿越既有抗滑桩段的地铁隧道保护不得当，隧道施工过程可能会威胁到原建筑物的正常使用，甚至危害原建筑物的安全，造成重大的经济损失和人员伤亡；
3.在穿越既有抗滑桩段的地铁隧道施工过程中，目前主要采用先开挖上导坑、后开挖仰拱部分的开挖手段进行开挖；在开挖上导坑过程中，当坑掘进至既有抗滑桩位置时，采用人工掏槽的掘进方式找出既有抗滑桩位置及桩形状，然后利用顺着隧道初支面方向凿除抗滑桩的混凝土，并且机械切割原有抗滑桩混凝土内钢筋，以此完成对于抗滑桩的截断工作，在抗滑桩截断工作完成后需要马上对上部抗滑桩进行支撑，再进行仰拱部分的开挖，在仰拱部分开挖完成后再进行整体隧道支护结构的安装；但由于在上导坑开挖后，隧道上部空间较小，台车无法进入，因此只能用满堂红支架对上部抗滑桩以及隧道掌子面进行支撑，但满堂红支架在使用时：
4.(1)满堂红支架主要由多个连接的杆件组装形成，在使用时占用空间较大，且满堂红支架的底座支撑在上导坑底部，在支护后导致挖机开挖开挖仰拱部分时活动空间受到严重限制，严重影响了仰拱部分的开挖效率；
5.(2)同时满堂红支架主要是通过各个紧固件将杆件组装，固定效果差，同时由于杆件的轴距较长，导致在受到较大的外部力的作用时导致杆件容易弯曲，影响支护结构的安全性；
6.基于此，亟需设计一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，以解决上述现有技术存在的问题。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，本支撑体系通过钢拱架、工钢连接件、支撑机构和拱段支撑座的设置，能够形成多层多级支护结构来对隧道上部抗滑桩进行有效的支撑，且占用空间小，具有支撑效果好、结构简单和设计合理的特点。
8.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
9.一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，包括钢拱架、工钢连接件、支撑机构和大棚
管，
10.所述钢拱架安装在隧道上导坑上侧的隧道内壁上，由若干相互连接的钢拱段组成，且在钢拱架的底部钢拱段下侧设置有拱段支撑座；
11.所述工钢连接件设置在钢拱架上部抗滑桩与钢拱架之间；
12.所述支撑机构设置在钢拱架与钢拱架下部抗滑桩之间；
13.所述大管棚设置在上部抗滑桩下端，且贯穿上部抗滑桩。
14.优选的，所述的拱段支撑座包括架体连接板和拱段连接板，
15.所述架体连接板设置在拱段连接板下侧，且在架体连接板上设置有支撑组件和支撑座定位组件，所述支撑座定位组件与定位锚杆7相适配；
16.所述拱段连接板通过支撑组件设置在架体连接板上侧，且与钢拱架的拱段连接钢板相适配。
17.优选的，所述的支撑座定位组件包括液压缸和伸缩定位钢件，
18.所述液压缸通过液压缸定位钢板安装在架体连接板上，且在液压缸的活塞杆端部设置有移动钢板；
19.所述伸缩定位钢件通过导向件安装在架体连接板上，且通过连接钢板与移动钢板连接，所述伸缩定位钢件的前端还设置有锚杆定位钢板与定位锚杆相适配。
20.优选的，所述的导向件包括导向底板和钢件定位钢板，
21.所述导向底板设置在架体连接板上；
22.所述钢件定位钢板对称设置在导向底板上，在对称设置的两个钢件定位钢板之间形成导向槽与伸缩定位钢件相适配。
23.优选的，所述的支撑组件包括调节套管、铰接连接件和铰接底座，
24.所述铰接底座安装在架体连接板和拱段连接板上；
25.所述铰接连接件通过销轴与铰接底座转动连接；
26.所述调节套管设置在两个铰接连接件之间，且在调节套管内设置有螺接方向相反的内螺纹与设置在铰接连接件上的螺接杆相适配。
27.优选的，所述的支撑机构包括安装底板、伸缩缸、伸缩杆和顶板，
28.所述安装底板设置在伸缩缸底部，且与下部抗滑桩连接；
29.所述伸缩缸设置在安装底板上端，且在伸缩缸内设置有调节组件；
30.所述伸缩杆设置在伸缩缸内，且与调节组件相适配；
31.所述顶板设置在伸缩杆端部，且与钢拱架配合使用。
32.优选的，所述的调节组件包括调节手柄和调节，
33.所述调节手柄设置在伸缩缸下端，调节手柄的手柄杆通过第一轴承与伸缩缸的侧壁转动连接，且在手柄杆的端部设置有第一齿轮；
34.所述调节杆通过第二轴承设置在伸缩缸内腔中，且在调节杆下端设置有第二齿轮与第一齿轮啮合，所述调节杆与伸缩杆螺接连接。
35.优选的，所述的伸缩杆外侧还设置有定位环，所述定位环与设置在伸缩缸内腔中的定位腔相适配。
36.本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于：
37.1.本实用新型设计了一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，包括钢拱架，设置在钢拱架两端的拱段支撑座、钢拱架上端的工钢连接件和钢拱架下端的支撑机构，能够形成多层多级支护结构来对隧道上部抗滑桩进行有效的支撑，且占用空间小，不影响后期仰拱部分的开挖，具有支撑效果好、结构简单和设计合理的优点；
38.2.本支撑体系通过拱段支撑座的设置，使用时对钢拱架两端拱段底部进行支撑，有效节省了支护空间，为后期的仰拱部分的开挖留出了广阔空间，便于挖机的使用；而且通过使用定位锚杆锚接在隧道的侧壁岩体中，有效避免了拱段支撑座的由于受到外部压力而移动的情形，同时进一步保证了支撑体系的稳定性和安全性；
39.3.本支撑体系通过支撑机构的设置，在使用时能够通过支撑机构的高度调节实现了多高度的钢拱架工段支撑，且在使用后可拆卸循环使用，降低了施工成本。
附图说明
40.图1为本实用新型穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系的主视图。
41.图2为本实用新型穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系的侧面剖视图。
42.图3为本实用新型拱段支撑座的结构示意图。
43.图4为本实用新型支撑组件的结构示意图。
44.图5为本实用新型铰接连接件的结构示意图。
45.图6为本实用新型支撑机构的结构示意图。
46.图7为本实用新型支撑机构的剖视图。
47.图8为本实用新型伸缩杆的结构示意图。
48.其中：1.抗滑桩；2.钢拱架，3.工钢连接件；4.支撑机构，41.安装底板，42.伸缩缸，421.定位腔，43.伸缩杆，431.螺接腔，432.定位环，433.定位孔，434.卡槽，44.顶板，441.卡块，45.调节手柄，451.手柄杆，452.第一轴承，453.第一齿轮，46.调节杆，461.第二齿轮，462.第二轴承，47.定位销；5.拱段支撑座，51.架体连接板，52.拱段连接板，53.支撑组件，531.调节套管，532.铰接连接件，5321.螺接杆，533.铰接底座，54.液压缸定位钢板，541.加强钢板，55.液压缸，551.移动钢板，552.连接钢板，56.伸缩定位钢件，561.导向底板，562.钢件定位钢板；6.大棚管。
具体实施方式
49.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
50.实施例1：参照附图1-8所示的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，包括钢拱架2、工钢连接件3、支撑机构4和大棚管6，其中；
51.所述钢拱架2安装在隧道上导坑上侧的隧道内壁上，由若干相互连接的钢拱段组成，且在钢拱架2的底部钢拱段下侧可拆卸设置有拱段支撑座5与导坑底部配合使用，形成第一道安全支撑体系，对钢拱架2进行支撑；
52.所述工钢连接件3设置在钢拱架上部抗滑桩1与钢拱架2之间，将钢拱架上部抗滑桩1与钢拱架2连接，形成第二道安全支撑体系，对钢拱架上部抗滑桩1进行支撑；
53.所述支撑机构4设置在钢拱架2与钢拱架下部抗滑桩1之间，将钢拱架2与钢拱架下
部抗滑桩1连接，形成第三道安全支撑体系，对上部抗滑桩1和钢拱架2进行支撑；
54.所述大管棚6设置在上部抗滑桩下端，与原有抗滑桩1形成悬臂挑梁，对钢拱架上端的原有抗滑桩进行支撑。
55.优选的，为与对钢拱架2的两个下端拱段进行支撑，使得钢拱架2可以对钢拱架上部抗滑桩1进行支撑，设计所述的拱段支撑座5包括架体连接板51、拱段连接板52，其中，
56.所述架体连接板51设置在拱段连接板52下侧，且与支撑架体或导坑底部配合使用，将本拱段支撑座固定安装在支撑架体或导坑底部上，且在架体连接板51上设置有支撑组件53和支撑座定位组件，所述支撑座定位组件与锚固在隧道侧壁岩体上的定位锚杆7配合使用，将本拱段支撑座与隧道侧壁岩体固定连接，避免本拱段支撑座在收到拱段压力时位置发生移动，保证支撑的稳定性和安全性；
57.所述拱段连接板52通过支撑组件53安装在架体连接板51上侧，且与钢拱架的拱段连接钢板配合使用，将钢拱架2的底部拱段与本拱段支撑座连接。
58.优选的，为在使用过程中与定位锚杆7配合使用，将拱段支撑座与隧道侧壁岩体固定连接，设计所述的支撑座定位组件包括液压缸55和伸缩定位钢件56，其中
59.所述液压缸55通过液压缸定位钢板54固定安装在架体连接板51上，且在液压缸55的活塞杆端部设置有移动钢板551；
60.所述伸缩定位钢件56通过导向件安装在架体连接板51上，且通过连接钢板552与移动钢板551连接，即在使用时通过移动钢板551带动伸缩定位钢件56水平运动，所述伸缩定位钢件56的前端还设置有锚杆定位钢板与定位锚杆7配合使用，所述定位锚杆7锚接在隧道的侧壁岩体中，将本拱段支撑座与隧道侧壁岩体连接。
61.优选的，为保证安装的稳固定，在所述的液压缸定位钢板54外侧还设置有若干加强钢板541与架体连接板51焊接连接。
62.优选的，为对伸缩定位钢件56的运动进行导向，设计所述的导向件包括导向底板561和钢件定位钢板562，其中
63.所述导向底板561固定设置在架体连接板51上；
64.所述钢件定位钢板562对称焊设在导向底板561上，在对称设置的两个钢件定位钢板562之间形成导向槽与伸缩定位钢件56配合使用，对伸缩定位钢件56进行导向。
65.优选的，为对拱段连接板52进行安装和调节拱段连接板52的水平度，来使得拱段连接板52的高度和水平度能够与钢拱架拱段配合使用，设计所述的支撑组件53包括调节套管531、铰接连接件532和铰接底座533，其中，
66.所述铰接底座533固定安装在架体连接板51和拱段连接板52上；
67.所述铰接连接件532通过销轴转动安装在铰接底座533上；
68.所述调节套管531设置在两个铰接连接件532之间，且在调节套管531内设置有螺接方向相反的内螺纹与设置在铰接连接件532上的螺接杆5351配合使用，即在使用时可以通过转动调节套管531来调节拱段连接板52的水平度，使得拱段连接板52的高度和水平度能够与钢拱架拱段配合。
69.优选的，为便于转动调节套管531，在所述的调节套管531上还设置有调节卡段5311与调节扳手配合使用。
70.本实施例所述穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系的使用过程和使用原理包括：
71.步骤2.在隧道掘进过程中，采用基坑上导坑掘进至既有抗滑桩，并测设出抗滑桩的位置，采用人工掏槽的掘进方式找出既有抗滑桩位置及桩形状，再用挖机顺桩位置掏槽把岩土内抗滑桩完全掏露出来，并测量出剪桩标高；
72.步骤2.然后人工顺着隧道初支面方向利用风镐凿除抗滑桩1的混凝土，并且机械切割原有抗滑桩混凝土内钢筋，完成抗滑桩1的凿断；
73.步骤3.焊接工钢连接件3
74.步骤4.安装拱段支撑座5
75.步骤4.1.在安装钢拱架的拱段至上导坑底部上侧后，根据上导坑底部距离钢拱架拱段底端的高度，选择是否需要在架体连接板51底部安装支撑架体，或者将架体连接板51安装在上导坑底部上；
76.步骤4.2.在将拱段支撑座安装在上导坑底部上之后，根据拱段高度，支撑组件53，并使得拱段连接板52抵在拱段下侧，并与拱段连接，完成对拱段的下部固定；
77.步骤4.3.然后根据拱段支撑座安装后距离隧道壁的距离，通过液压缸55控制伸缩定位钢件56距离隧道壁的距离，调节完成后在隧道壁岩层内安装定位锚杆7，将本拱段支撑座与隧道侧壁岩体连接；在使用时，上部抗滑桩的作用力通过工钢连接件3作用在钢拱架2上，然后通过钢拱架2拱段之间作用力的传递，将作用力通过钢拱架2拱段的拱段支撑座5，通过拱段支撑座5作用在导坑底部。
78.实施例2：与实施例1不同的是，为与钢拱架2和工钢连接件3配合使用，对上部抗滑桩1和钢拱架2进行支撑，设计所述的支撑机构4为伸缩机构，包括安装底板41、伸缩缸42、伸缩杆43和顶板44，其中
79.所述安装底板41设置在伸缩缸42的底部，且与焊接在下部抗滑桩1上端部的定位钢板连接；
80.所述伸缩缸42设置在安装底板41上端，且在伸缩缸42内设置有调节组件与伸缩杆43配合使用，在使用时通过调节组件调节伸缩杆43相对伸缩缸42的伸缩长度；
81.所述伸缩杆43活动设置在伸缩缸42内，且与调节组件配合使用；
82.所述顶板44转动安装在伸缩杆43的外端部，且与钢拱架2配合使用，将下部抗滑桩1的支撑力传至钢拱架2上对上部抗滑桩1进行支撑。
83.优选的，为调节所述伸缩杆43相对伸缩缸42的伸缩长度，设计所述的调节组件包括调节手柄45和调节杆46，其中
84.所述调节手柄45设置在伸缩缸42下端，调节手柄45的手柄杆451通过第一轴承452与伸缩缸42的侧壁转动连接，且在手柄杆451的端部还设置有第一齿轮453；
85.所述调节杆46通过第二轴承462转动安装在伸缩缸42的内腔中，且在调节杆46下端设置有第二齿轮461与第一齿轮453相互啮合，即在使用时，通过调节手柄45带动调节杆46转动，所述调节杆46与伸缩杆43螺接连接，通过调节杆46转动带动伸缩杆43沿着伸缩缸42长度方向伸缩。
86.优选的，为避免在调节杆46转动时带动伸缩杆43转动，影响调节效果，在所述的伸缩杆43外侧还设置有定位环432，所述定位环432与设置在伸缩缸42内腔中的定位腔421配合使用，即在使用时将定位环432卡在定位腔421内，通过调节杆46转动带动伸缩杆43沿着伸缩缸42长度方向伸缩；同时在所述的伸缩杆43内还设置有螺接腔431，且在螺接腔431内
壁上设置有内螺纹与设置在调节杆46上的外螺纹配合使用。
87.优选的，为实现将顶板44转动安装在伸缩杆43的外端部，在所述的伸缩杆43上还设置有卡槽434和定位孔433，其中
88.所述卡槽434设置在伸缩杆43的上端部，且与设置在顶板44下端的卡块441配合使用，使用时将卡块441卡入卡槽434内；
89.所述定位孔433设置在伸缩杆43的上端部，且穿过卡槽434与定位销47配合使用，使用时通过定位销47将伸缩杆43与顶板44连接。
90.本实施例所述支撑机构4的使用过程和是使用原理包括：
91.步骤5.安装支撑机构4
92.步骤5.1.在安装支撑机构4之前，先对下部抗滑桩的截断面进行处理，并根据固定需要在下部抗滑桩的截面上焊接一定数量的定位钢板，且在所述定位钢板上钻设连接孔；
93.步骤5.2.利用螺栓将支撑机构4安装在定位钢板上；
94.步骤5.3.安装完成后，通过手动转动调节手柄45带动调节杆46转动，调节杆46转动带动伸缩杆43沿着伸缩缸42长度方向伸缩，使得顶板44顶在钢拱架2内侧，使得施工过程中上部抗滑桩的压力通过钢拱架2和支撑机构4作用在下部抗滑桩1上，对钢拱架2进行支撑。
95.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：包括钢拱架、工钢连接件、支撑机构和大棚管，所述钢拱架安装在隧道上导坑上侧的隧道内壁上，由若干相互连接的钢拱段组成，且在钢拱架的底部钢拱段下侧设置有拱段支撑座；所述工钢连接件设置在钢拱架上部抗滑桩与钢拱架之间；所述支撑机构设置在钢拱架与钢拱架下部抗滑桩之间；所述大棚管设置在上部抗滑桩下端，且贯穿上部抗滑桩。2.根据权利要求1所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的拱段支撑座包括架体连接板和拱段连接板，所述架体连接板设置在拱段连接板下侧，且在架体连接板上设置有支撑组件和支撑座定位组件，所述支撑座定位组件与定位锚杆7相适配；所述拱段连接板通过支撑组件设置在架体连接板上侧，且与钢拱架的拱段连接钢板相适配。3.根据权利要求2所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的支撑座定位组件包括液压缸和伸缩定位钢件，所述液压缸通过液压缸定位钢板安装在架体连接板上，且在液压缸的活塞杆端部设置有移动钢板；所述伸缩定位钢件通过导向件安装在架体连接板上，且通过连接钢板与移动钢板连接，所述伸缩定位钢件的前端还设置有锚杆定位钢板与定位锚杆相适配。4.根据权利要求3所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的导向件包括导向底板和钢件定位钢板，所述导向底板设置在架体连接板上；所述钢件定位钢板对称设置在导向底板上，在对称设置的两个钢件定位钢板之间形成导向槽与伸缩定位钢件相适配。5.根据权利要求2所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的支撑组件包括调节套管、铰接连接件和铰接底座，所述铰接底座安装在架体连接板和拱段连接板上；所述铰接连接件通过销轴与铰接底座转动连接；所述调节套管设置在两个铰接连接件之间，且在调节套管内设置有螺接方向相反的内螺纹与设置在铰接连接件上的螺接杆相适配。6.根据权利要求1所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的支撑机构包括安装底板、伸缩缸、伸缩杆和顶板，所述安装底板设置在伸缩缸底部，且与下部抗滑桩连接；所述伸缩缸设置在安装底板上端，且在伸缩缸内设置有调节组件；所述伸缩杆设置在伸缩缸内，且与调节组件相适配；所述顶板设置在伸缩杆端部，且与钢拱架配合使用。7.根据权利要求6所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的调节组件包括调节手柄和调节杆，所述调节手柄设置在伸缩缸下端，调节手柄的手柄杆通过第一轴承与伸缩缸的侧壁转
动连接，且在手柄杆的端部设置有第一齿轮；所述调节杆通过第二轴承设置在伸缩缸内腔中，且在调节杆下端设置有第二齿轮与第一齿轮啮合，所述调节杆与伸缩杆螺接连接。8.根据权利要求7所述的一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，其特征在于：所述的伸缩杆外侧还设置有定位环，所述定位环与设置在伸缩缸内腔中的定位腔相适配。

技术总结
本实用新型公开了一种穿越既有抗滑桩的隧道支撑体系，包括钢拱架、工钢连接件、支撑机构和大棚管，所述钢拱架安装在隧道上导坑上侧的隧道内壁上，由若干相互连接的钢拱段组成，且在钢拱架的底部钢拱段下侧设置有拱段支撑座；所述工钢连接件设置在钢拱架上部抗滑桩与钢拱架之间；所述支撑机构设置在钢拱架与钢拱架下部抗滑桩之间；所述大管棚设置在上部抗滑桩下端，且贯穿上部抗滑桩；本支撑体系通过钢拱架、工钢连接件、支撑机构和拱段支撑座的设置，能够形成多层多级支护结构来对隧道上部抗滑桩进行有效的支撑，且占用空间小，具有支撑效果好、结构简单和设计合理的特点。结构简单和设计合理的特点。结构简单和设计合理的特点。


技术研发人员：张立军 沈琦 殷晓虎 蒋万江 王盼 冯万青 李翔 秦慧程 单卫华 刘天刚 宋战平 王怀正 田小旭
受保护的技术使用者：中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/7/28