吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911373899.0 (22)申请日 2019.12.27 (71)申请人 浙江工业大学 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 18号 (72)发明人 王克忠刘华 (74)专利代理机构 杭州天正专利事务所有限公 司 33201 代理人 王兵黄美娟 (51)Int.Cl. E21D 11/18(2006.01) (54)发明名称 一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护 结构 (57)摘要 一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护 结构， 支柱上架设有支撑隧道顶部的刚性支护。

2、拱 架， 支柱的扁长箱体的空腔设有升降座， 升降座 的底部连接有第一螺纹筒， 第一螺纹筒啮合第一 螺纹柱， 第一螺纹柱的底端连接第一转轴， 第一 转轴通过第一轴承穿设在承重座上， 第一转轴的 下端装有被动锥齿轮、 主动锥齿轮连接第二转 轴， 第二轴承安装在棱柱上； 刚性可调式顶板架 设在刚性支护拱架上， 柔性可调式顶板通过弹性 装置架设在刚性可调式顶板上； 刚性可调式顶板 的底部通过第二螺纹柱连接第二螺纹筒， 第二螺 纹筒通过第三轴承穿设在刚性支护拱架上， 第二 螺纹柱的套接有支撑弹簧， 第二螺纹筒的下端通 过第二驱动连接孔连接摇杆。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 1110428。

3、40 A 2020.04.21 CN 111042840 A 1.一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构， 包括设置在隧道侧壁上的支柱， 两 侧的支柱上架设有支撑隧道顶部的刚性支护拱架(13)， 支柱支撑在底座(1)上， 其特征在 于： 支柱包括由轴向前后设置的两个棱柱(2)、 沿棱柱(2)内外侧设置的两个侧肋板(3)围合 而成的扁长箱体， 扁长箱体的空腔设有升降座(4)， 升降座(4)的底部连接有若干个第一螺 纹筒(5)， 第一螺纹筒(5)通过内螺纹与第一螺纹柱(6)啮合， 第一螺纹柱(6)的底端连接第 一转轴(7)， 第一转轴(7)通过第一轴承(8)穿设在承重座(9)上， 第一转轴(7)。

4、的下端装有被 动锥齿轮(10)； 第二转轴(12)通过第二轴承安装在棱柱(2)上， 第二转轴(12)上装有主动锥 齿轮(11)， 主动锥齿轮(11)与被动锥齿轮(10)啮合； 承重座(9)连接在所述的箱体上， 第二 转轴(12)的一端穿出棱柱(2)， 并通过第一驱动连接孔(28)连接摇杆； 以隧道轴心线方向及 其平行线方向为轴向， 靠近隧道轴心线一侧为内侧， 反之为外侧； 刚性支护拱架(13)的两端分别与两侧的升降座(4)顶部的侧边沿铰接， 刚性可调式顶 板(15)架设在刚性支护拱架(13)上， 柔性可调式顶板(20)通过弹性装置(21)架设在刚性可 调式顶板(15)上； 刚性可调式顶板(15。

5、)的底部连接有第二螺纹柱(16)， 第二螺纹柱(16)与 第二螺纹筒(17)啮合， 第二螺纹筒(17)通过第三轴承(18)穿设在刚性支护拱架(13)上， 第 二螺纹柱(16)的表面套接有支撑弹簧(19)， 并且支撑弹簧(19)的两端分别抵紧刚性支护拱 架(13)和刚性可调式顶板(15)， 第二螺纹筒(17)的下端通过第二驱动连接孔连接摇杆。 2.根据权利要求1所述的一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构， 其特征在于： 底座(1)的底部固定连接有锚柱(30)， 所述锚柱(30)包括棱柱体(301)， 所述棱柱体(301)的 顶端与底座(1)的底部固定连接， 所述棱柱体(301)的底端固定连接。

6、有圆锥体(302)。 3.根据权利要求1所述的一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构， 其特征在于： 所述扁长箱体的内侧面和外侧面均固定连接有第一加强骨架(24)和第二加强骨架(25)， 且 第一加强骨架(24)和第二加强骨架(25)相互交错设置； 所述第二加强骨架(25)的表面开设 有第二卡接槽(27)， 并且第一加强骨架(24)表面对应第二卡接槽(27)的位置开设有第一卡 接槽(26)， 并且第一加强骨架(24)位于第二卡接槽(27)内， 并且第二加强骨架(25)位于第 一卡接槽(26)内。 4.根据权利要求1所述的一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构， 其特征在于： 所述弹性装置(。

7、21)包括伸缩杆(211)和套接在伸缩杆(211)表面的缓冲弹簧(212)， 缓冲弹 簧(212)和伸缩杆(211)的一端均连接柔性可调式顶板(20)， 另一端均连接在刚性可调式顶 板(15)。 5.根据权利要求1所述的一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构， 其特征在于： 刚性支护拱架(13)的底部固定连接有纵向加强筋(23)， 并且刚性支护拱架(13)和升降座 (4)的外侧面通过具有弹性的连接筋(22)固定连接。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111042840 A 2 一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构 技术领域 0001 本发明涉及一种隧道支护结构。 背景技术 0002 隧。

8、道是修建在地下或水下或者在山体中， 铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的 建筑物。 根据其所在位置可分为山岭隧道、 水下隧道和城市隧道三大类。 为缩短距离和避免 大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道； 为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的 称为水下隧道； 为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。 这三类 隧道中修建最多的是山岭隧道。 0003 基坑支护， 是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全， 对基坑侧壁及周边环 境采用的支挡、 加固与保护措施。 目前使用最为频繁的隧道支护结构为锚索支护， 这种支护 结构与隧道顶部相连的支护面往往是整体式拱形体， 灵活性较差， 且由于隧。

9、道内的岩层结 构以及土层结构受外界环境的各种因素的影响下会发生收缩或膨胀， 无法根据不同情况各 自进行调节， 会导致与隧道顶部衔接处的吻合度较低， 无法对施工位置全面的支护， 进而影 响施工位置支护的稳定性， 因此亟需一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构来解决 上述问题。 发明内容 0004 本发明要克服现有技术的上述问题， 提出的一种吻合度较高的可调式稳定型隧道 支护结构。 0005 为了实现上述目的， 本发明采用了如下技术方案： 0006 一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支护结构， 包括设置在隧道侧壁上的支柱， 两侧的支柱上架设有支撑隧道顶部的刚性支护拱架13， 支柱支撑在底座1上， 。

10、其特征在于： 支柱包括由轴向前后设置的两个棱柱2、 沿棱柱2内外侧设置的两个侧肋板3围合而成的扁 长箱体， 扁长箱体的空腔设有升降座4， 升降座4的底部连接有若干个第一螺纹筒5， 第一螺 纹筒5通过内螺纹与第一螺纹柱6啮合， 第一螺纹柱6的底端连接第一转轴7， 第一转轴7通过 第一轴承8穿设在承重座9上， 第一转轴7的下端装有被动锥齿轮10； 第二转轴12通过第二轴 承安装在棱柱2上， 第二转轴12上装有主动锥齿轮11， 主动锥齿轮11与被动锥齿轮10啮合； 承重座9连接在所述的箱体上， 第二转轴12的一端穿出棱柱2， 并通过第一驱动连接孔28连 接摇杆； 以隧道轴心线方向及其平行线方向为轴向。

11、， 靠近隧道轴心线一侧为内侧， 反之为外 侧； 0007 刚性支护拱架13的两端分别与两侧的升降座4顶部的侧边沿铰接， 刚性可调式顶 板15架设在刚性支护拱架13上， 柔性可调式顶板20通过弹性装置21架设在刚性可调式顶板 15上； 刚性可调式顶板15的底部连接有第二螺纹柱16， 第二螺纹柱16与第二螺纹筒17啮合， 第二螺纹筒17通过第三轴承18穿设在刚性支护拱架13上， 第二螺纹柱16的表面套接有支撑 弹簧19， 并且支撑弹簧19的两端分别抵紧刚性支护拱架13和刚性可调式顶板15， 第二螺纹 说明书 1/5 页 3 CN 111042840 A 3 筒17的下端通过第二驱动连接孔连接摇杆。。

12、 0008 优选地， 底座1的底部固定连接有锚柱30， 所述锚柱30包括棱柱体301， 所述棱柱体 301的顶端与底座1的底部固定连接， 所述棱柱体301的底端固定连接有圆锥体302。 0009 优选地， 所述扁长箱体的内侧面和外侧面均固定连接有第一加强骨架24和第二加 强骨架25， 且第一加强骨架24和第二加强骨架25相互交错设置； 所述第二加强骨架25的表 面开设有第二卡接槽27， 并且第一加强骨架24表面对应第二卡接槽27的位置开设有第一卡 接槽26， 并且第一加强骨架24位于第二卡接槽27内， 并且第二加强骨架25位于第一卡接槽 26内。 0010 优选地， 所述弹性装置21包括伸缩杆。

13、211和套接在伸缩杆211表面的缓冲弹簧 212， :缓冲弹簧212和伸缩杆211的一端均连接柔性可调式顶板20， 另一端均连接在刚性可 调式顶板15。 0011 优选地， 刚性支护拱架13的底部固定连接有纵向加强筋23， 并且刚性支护拱架13 和升降座4的外侧面通过具有弹性的连接筋22固定连接。 0012 本发明中， 通过柔性可调式顶板、 刚性可调式顶板、 弹性装置、 支撑弹簧、 第二螺纹 柱、 第二螺纹筒、 第三轴承、 合页、 升降座、 第一螺纹柱以及第一螺纹柱之间的互相配合， 使 得本发明能够根据隧道的不同状况进行相应的调整， 且调整过程较为灵活， 与隧道顶部的 衔接处吻合度高， 可对施。

14、工位置进行全面支护， 增强了施工位置支护的稳固性。 0013 本发明中， 通过设置第一驱动连接孔， 第一驱动连接孔内用于插接摇杆， 利用杠杆 原理， 因而便能够扳动第二转轴在第二轴承内转动， 通过设置第二驱动连接孔， 第二驱动连 接孔内用于插接摇杆， 利用杠杆原理， 因而便能够扳动第二螺纹筒在第二螺纹柱的表面转 动， 通过设置第三轴承， 第二轴承对第二螺纹筒起支撑固定的作用， 通过设置主动锥齿轮、 从动锥齿轮、 第二转轴和第二轴承， 拨动与第一驱动连接孔插接相连的摇杆， 因而便可带动 第二转轴在第二轴承内进行同步动作， 接着便可利用主动锥齿轮与从动锥齿轮之间的联动 效果， 使第一转轴在第一轴承。

15、内进行同步动作， 在第一转轴的带动下便会使第一螺纹柱在 第一螺纹筒内进行同步动作， 通过控制第一螺纹柱在第一螺纹筒内的转动方向， 在第一螺 纹柱外螺纹与第一螺纹筒内螺纹的互相咬合下， 因此便能够带动升降座在两个侧肋板以及 两个棱柱所围城的空腔体内进行升降动作， 通过设置第一加强骨架、 第二加强骨架、 第一卡 接槽和第二卡接槽， 第一加强骨架和第二加强骨架通过第一卡接槽和第二卡接槽互相咬 合， 使得第一加强骨架与第二加强骨架之间的衔接处会更加的稳定， 且在第一加强骨架和 第二加强骨架的作用下， 可提高棱柱与升降座之间的稳固性。 0014 本发明中， 通过设置连接筋， 刚性支护拱架通过合页与升降座。

16、之间的角度发生变 化时， 连接筋能够被拉伸， 用于增强升降座与刚性支护拱架之间的稳定性， 通过设置纵向加 强筋， 用于提高刚性支护拱架的载重能力， 通过设置锚柱， 棱柱体的正面和背面均为斜面结 构， 可防止两个底座在受力的过程中相互靠拢， 而圆锥体的设置便于将棱柱体插入隧道内 侧的底部。 0015 本发明的优点是： 本发明能够根据隧道的不同状况进行相应的调整， 且调整过程 较为灵活， 与隧道顶部的衔接处吻合度高， 可对施工位置进行全面支护， 增强了施工位置支 护的稳固性。 说明书 2/5 页 4 CN 111042840 A 4 附图说明 0016 图1是本发明的剖面结构示意图； 0017 图。

17、2是图1的A处的局部放大图； 0018 图3是图1的B处的局部放大图； 0019 图4是本发明的升降座侧视的剖面结构示意图； 0020 图5是本发明的第一加强骨架的结构示意图； 0021 图6是本发明的第二加强骨架的结构示意图； 0022 图7是本发明的棱柱体的结构示意图。 0023 图例说明： 0024 1、 底座； 2、 棱柱； 3、 侧肋板； 4、 升降座； 5、 第一螺纹筒； 6、 第一螺纹柱； 7、 第一转轴； 8、 第一轴承； 9、 承重座； 10、 从动锥齿轮； 11、 主动锥齿轮； 12、 第二转轴； 13、 刚性支护拱架； 14、 合页； 15、 刚性可调式顶板； 16、 第。

18、二螺纹柱； 17、 第二螺纹筒； 18、 第三轴承； 19、 支撑弹 簧； 20、 柔性可调式顶板； 21、 弹性装置； 211、 伸缩杆； 212、 缓冲弹簧； 22、 连接筋； 23、 纵向加 强筋； 24、 第一加强骨架； 25、 第二加强骨架； 26、 第一卡接槽； 27、 第二卡接槽； 28、 第一驱动 连接孔； 29、 第二驱动连接孔； 30、 锚柱； 301、 棱柱体； 302、 圆锥体； 31、 第二轴承。 具体实施方式 0025 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。

19、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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0026 请参阅图1-7， 本发明提供一种技术方案： 一种吻合度较高的可调式稳定型隧道支 护结构， 包括设置在隧道侧壁上的支柱， 两侧的支柱上架设有支撑隧道顶部的刚性支护拱 架13， 支柱支撑在底座1， 底座1由轴向前后设置的两个棱柱2、 沿棱柱2内外侧设置的两个侧 肋板3围合而成的扁长箱体， 扁长箱体的空腔内滑动连接有升降座4， 升降座4的底部卡接有 第一螺纹筒5， 第一螺纹筒5与第一螺纹柱6啮合， 第一螺纹柱6的底端连接有第一转轴7， 第 一转轴7通过第一。

20、轴承8连接承重座， 承重座9连接扁长箱体。 且两侧的升降座4的顶部分别 承载刚性支护拱架13的两端。 0027 刚性支护拱架13内侧的侧边沿通过两个合页14分别与两个升降座4顶部的侧边沿 铰接， 刚性支护拱架13的上方设置有刚性可调式顶板15， 刚性可调式顶板15的底部固定连 接有第二螺纹柱16， 第二螺纹柱16的表面螺纹连接有第二螺纹筒17， 第二螺纹筒17通过第 三轴承18穿设在刚性支护拱架13上； 第二螺纹柱16的表面套接有支撑弹簧19， 并且支撑弹 簧19的两端分别与刚性支护拱架13和刚性可调式顶板15的相对面固定连接， 刚性可调式顶 板15的上方设置有柔性可调式顶板20， 并且柔性可。

21、调式顶板20和刚性可调式顶板15的相对 面通过弹性装置21固定连接。 0028 具体的， 如图1所示， 底座1的底部固定连接有锚柱30， 锚柱30包括棱柱体301， 棱柱 体301的顶端与底座1的底部固定连接， 棱柱体301的底端固定连接有圆锥体302， 通过设置 锚柱30， 棱柱体301的正面和背面均为斜面， 可防止两个底座1在受力的过程中相互靠拢， 而 圆锥体302的设置便于将棱柱体301插入隧道内侧的底部。 说明书 3/5 页 5 CN 111042840 A 5 0029 具体的， 如图4所示， 第一转轴7的底端固定连接有从动锥齿轮10， 从动锥齿轮10的 表面啮合有主动锥齿轮11， 。

22、通过设置主动锥齿轮11、 从动锥齿轮10、 第二转轴12和第二轴承 31， 拨动与第一驱动连接孔28插接相连的摇杆， 因而便可带动第二转轴12在第二轴承31内 进行同步动作， 接着便可利用主动锥齿轮11与从动锥齿轮10之间的联动效果， 使第一转轴7 在第一轴承8内进行同步动作， 在第一转轴7的带动下便会使第一螺纹柱6在第一螺纹筒5内 进行同步动作， 通过控制第一螺纹柱6在第一螺纹筒5内的转动方向， 在第一螺纹柱6外螺纹 与第一螺纹筒5内螺纹的互相咬合下， 因此便能够带动升降座4在两个侧肋板3以及两个棱 柱2所围城的空腔体内进行升降动作， 主动锥齿轮11固定连接在第二转轴12的表面， 第二转 轴。

23、12的表面套接有第二轴承31， 且两个第二轴承31分别卡接在两个棱柱2的相对面。 0030 具体的， 如图4所示， 第二转轴12的表面开设有第一驱动连接孔28， 并且第一驱动 连接孔28位于棱柱2的外侧， 通过设置第一驱动连接孔28， 第一驱动连接孔28内用于插接摇 杆， 利用杠杆原理， 因而便能够扳动第二转轴12在第二轴承31内转动。 0031 具体的， 如图3所示， 第二螺纹筒17的表面开设有第二驱动连接孔29， 并且第二驱 动连接孔29位于刚性支护拱架13的下方， 通过设置第二驱动连接孔29， 第二驱动连接孔29 内用于插接摇杆， 利用杠杆原理， 因而便能够扳动第二螺纹筒17在第二螺纹柱。

24、16的表面转 动。 0032 具体的， 如图1所示， 扁长箱体的侧面固定连接有第一加强骨架24和第二加强骨架 25， 且位于同侧第一加强骨架24和第二加强骨架25相互交错设置， 第二加强骨架25的表面 开设有第二卡接槽27， 并且第一加强骨架24表面对应第二卡接槽27的位置开设有第一卡接 槽26， 并且第一加强骨架24位于第二卡接槽27内， 并且第二加强骨架25位于第一卡接槽26 内， 通过设置第一加强骨架24、 第二加强骨架25、 第一卡接槽26和第二卡接槽27， 第一加强 骨架24和第二加强骨架25通过第一卡接槽26和第二卡接槽27互相咬合， 使得第一加强骨架 24与第二加强骨架25之间的。

25、衔接处会更加的稳定， 且在第一加强骨架24和第二加强骨架25 的作用下， 可提高棱柱2与升降座4之间的稳固性。 0033 具体的， 如图3所示， 弹性装置21包括伸缩杆211和套接在伸缩杆211表面的缓冲弹 簧212， 缓冲弹簧212和伸缩杆211的一端均固定连接在柔性可调式顶板20的底部， 缓冲弹簧 212和伸缩杆211的另一端均固定连接在刚性可调式顶板15的顶部。 0034 具体的， 如图1所示， 刚性支护拱架13的底部固定连接有纵向加强筋23， 通过设置 纵向加强筋23， 用于提高刚性支护拱架13的载重能力， 并且刚性支护拱架13和升降座4的侧 面通过连接筋22固定连接， 通过设置用弹性。

26、材料制成的连接筋22， 刚性支护拱架13通过合 页14与升降座4之间的角度发生变化时， 连接筋22能够被拉伸， 用于增强升降座4与刚性支 护拱架13之间的稳定性。 0035 工作原理： 使用时， 第一驱动连接孔28内用于插接摇杆， 利用杠杆原理， 因而便能 够扳动第二转轴12在第二轴承31内转动， 拨动与第一驱动连接孔28插接相连的摇杆， 因而 便可带动第二转轴12在第二轴承31内进行同步动作， 接着便可利用主动锥齿轮11与从动锥 齿轮10之间的联动效果， 使第一转轴7在第一轴承8内进行同步动作， 在第一转轴7的带动下 便会使第一螺纹柱6在第一螺纹筒5内进行同步动作， 通过控制第一螺纹柱6在第。

27、一螺纹筒5 内的转动方向， 在第一螺纹柱6外螺纹与第一螺纹筒5内螺纹的互相咬合下， 因此便能够带 动升降座4在两个侧肋板3以及两个棱柱2所围城的空腔体内进行升降动作， 升降座4在第一 说明书 4/5 页 6 CN 111042840 A 6 螺纹筒5和第一螺纹柱6的组合作用下， 能够在棱柱2与侧肋板3所围成的空腔体内进行升降 动作， 且能够与之发生分离， 因而便可根据不同尺径型号的隧道更换相应跨度的刚性支护 拱架13， 升降座4在上升的过程中能够带动刚性支护拱架13向隧道的顶部靠近， 且刚性支护 拱架13在上升的过程中其内侧两个侧边沿能够分别通过两个合页14进行微旋转动作， 通过 控制两个升降。

28、座4上升高度的不同， 因而便可根据隧道顶部的结构对刚性支护拱架13进行 微调。 柔性可调式顶板20与隧道顶部相连后， 继续驱动升降座4上升， 由于柔性可调式顶板 20与刚性可调式顶板15之间通过弹性装置21相连， 使得柔性可调式顶板20因受力不同其高 度也会有所差别， 因而可提高本发明与隧道顶部衔接处的吻合度， 且在隧道内的岩层结构 以及土层结构受外界环境的各种因素的影响下发生收缩或膨胀的情况下依然能够保持衔 接处的吻合度。 带动相应的第二螺纹筒17在第二螺纹柱16表面转动的过程中， 因而可根据 隧道顶部的结构进行再次调整， 从而便可进一步提高本发明与隧道顶部衔接处的吻合度， 使得本发明能够根。

29、据隧道的不同状况进行相应的调整， 且调整过程较为灵活， 与隧道顶部 的衔接处吻合度高， 可对施工位置进行全面支护， 增强了施工位置支护的稳固性， 且第一加 强骨架24和第二加强骨架25通过第一卡接槽26和第二卡接槽27互相咬合， 使得第一加强骨 架24与第二加强骨架25之间的衔接处会更加的稳定， 且在第一加强骨架24和第二加强骨架 25的作用下， 可提高棱柱2与升降座4之间的稳固性。 0036 以上， 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。 说明书 5/5 页 7 CN 111042840 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 111042840 A 8 图3 图4 说明书附图 2/3 页 9 CN 111042840 A 9 图5 图6 图7 说明书附图 3/3 页 10 CN 111042840 A 10 。