[发明专利]软岩隧道定型化内撑环拱加固大变形支护及其施工方法

权利要求书

1.软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：包括易拆卸式定型化内撑环拱、伸缩式钢架顶撑体系和换拱临时支撑架；所述易拆卸式定型化内撑环拱包括由多个环拱单元（15）连接而成一个环形内撑环拱；所述环拱单元（15）包括钢筋混凝土（16），布设于钢筋混凝土（16）两侧的电磁铁（8）和铁块（9）；两个环拱单元（15）连接时；一个环拱单元（15）的电磁铁（8）与相邻环拱单元（15）的铁块（9）相适配连接；所述伸缩式钢架顶撑体系包括机械箱（3）、固设于机械箱（3）上的下支撑套筒（25），下支撑套筒（25）底部套接有弹簧（23），弹簧（23）顶部设置有弹簧隔板（24），弹簧隔板（24）上设置有上支撑杆（26），上支撑杆（26）套接于下支撑套筒（25）内，弹簧隔板（24）的两侧连接有绳子（22），与此相对应的，机械箱（3）内设置有用于连接绳子（22）的动力机构；所述换拱临时支撑架底板（37）；底板（37）上固设有T型杆（34），T型杆（34）两侧设置有钢架（36），钢架（36）靠近T型杆（34）的一端形成有钢架凹槽（35），T型杆（34）套接于钢架凹槽（35）内，并通过定位调节机构连接。

2.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述电磁铁（8）外接电源，通过电源的通断，使得电磁铁（8）和铁块（9）分开或连接。

3.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述定位调节机构包括固设于两侧钢架（36）上的固定环（38），两侧的固定环（38）上套接有螺纹杆（39），固定环（38）与螺纹杆（39）的连接处设置有螺母（27）；所述底板（37）的两侧形成有凹槽（32），钢架（36）底部滑动连接于凹槽（32）内。

4.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述动力机构包括固设于机械箱（3）内的隔板（20），隔板（20）上固设有能源箱（17）和电机（18），能源箱（17）与电机（18）通过导线（21）连接；绳子（22）的一端连接弹簧隔板（24），另一端连接电机（18）。

5.根据权利要求4所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述机械箱（3）的底部设置有至少两组轮子（19），轮子（19）等距布设于机械箱（3）的底部。

6.根据权利要求3所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述底板（37）的两侧端部设置有旋转环（31），旋转环（31）上转动连接有支撑杆（30），与此相对应的，钢架（36）底部设置有若干与支撑杆（30）相适配连接的倒钩面板（33），支撑杆（30）连接于倒钩面板（33）上，用于限制钢架（36）在凹槽（32）内的滑动；所述钢架（36）呈三角形状。

7.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述底箱（46）底部设置有轮轴（28），轮轴（28）两侧设置有支撑轮（29）。

8.根据权利要求5所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述机械箱（3）的长度为下支撑套筒（25）宽度的2倍。

9.根据权利要求1所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护，其特征在于：所述弹簧（23）的外径小于弹簧隔板（24）的长度。

10.一种如权利要求1-9之任意所述的软岩隧道定型化内撑环加固大变形支护的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤（1），环拱单元（15）制作；环拱单元（15）主体部分所用材料为钢筋混凝土（16），且该结构的形状为弧形，在环拱单元（15）两端分别设置铁块（9）与电磁铁（8）；电磁铁（8）与铁块（9）设置在主体材料内部，外面需有一定厚度的混凝土保护层，以免电磁铁（8）与铁块（9）脱落，电磁铁（8）与铁块（9）需设置凸起，且位置需一一对应，若凸起位置不到位，将无法施工；

步骤（2），临时支撑架施工。将临时支撑架移动至软岩隧道中需要加固的部位，然后调节底板（37）两端的支撑杆（30），使支撑杆（30）脱离倒钩面板（33）；然后调节螺母（27），转动螺母（27）使钢架（36沿着螺纹杆（39）向外移动，使支撑架的钢架宽度扩大，使工作人员可以完成隧道中的各个部位施工；然后调节支撑杆（30），使支撑杆（30）紧贴倒钩面板（33），并形成一个三角形，起到限制钢架（36）移动的效果；

步骤（3），拼装内撑环拱；将环拱单元（15）紧贴初期支护（2），然后将环拱单元（15）依次首尾相连，将环拱单元（15）的电磁铁（8）与下一个环拱单元（9）的铁块相连，然后启动电磁铁（8）的外接电源，使其产生磁力可以吸附铁块（9），将相邻两个环拱单元（15）连接在一起；采用相同的方式进行环拱单元（15）的依次连接，最终形成内撑环拱；

步骤（4），移动临时支撑架，调节钢架（36），使支撑架的宽度缩小，增加隧道与支撑架之间的距离，使支撑架可以自由移动，然后移动支撑架到下一个施工段；

步骤（5），伸缩式钢架顶撑施工；将伸缩式钢架顶撑移动到拼装好的内撑环拱底下，然后释放电机（18）中的绳子（22），使该体系中的弹簧（23）储存的弹性势能释放，弹簧（23）带动弹簧隔板（24）上升，最终使上支撑杆（26）上升至内撑环顶部，进一步加固内撑环，使其不会出现松散现象；另外可以根据现场情况，在同一内撑环布置多道伸缩式钢架；

步骤（6），重复上述步骤（1）至步骤（5），使该软岩隧道每隔一段距离布置一道内撑环，令整段隧道得到支护；

步骤（7），隧道加固；上述步骤使软岩隧道的变形得到控制，可以较好的进行隧道的局部加固；

步骤（8），支护拆除；待隧道的局部加固完成后，首先开启电机（18），将移动伸缩式钢架顶撑的绳子（22）收缩，使上支撑杆（26）下移，固定绳子（22）并关闭电机（18），然后将临时支撑架移动至其他位置；将临时支撑架移动至环拱下部，施工人员在支撑架上将环拱拆除，断开电磁铁的电源，然后施工人员从上往下将环拱逐个拆除。