[发明专利]一种用于隧道涌水的施工支护体系及施工方法

权利要求书

1.一种用于隧道涌水的施工支护体系，其特征在于：包括支撑环拱装置（1）、防水机构（2）、顶撑装置（7）和上环拱装置（4），上环拱装置（4）紧贴隧道开挖轮廓线上，防水机构（2）装配于支撑环拱装置（1）与上环拱装置（4）之间；顶撑装置（7）抵靠于支撑环拱装置（1）上；所述防水机构（2）包括防水卷材（2-1），防水卷材（2-1）沿隧道长度方向铺设，该防水卷材（2-1）由柔性材料制成，该防水卷材（2-1）贴合于支撑环拱装置（1）上；防水卷材（2-1）贴合于支撑环拱装置（1）的隧道轮廓面上，相邻两个固定点之间防水卷材（2-1）的长度大于相邻两个固定点之间的距离；所述支撑环拱装置（1）最底端上环拱单元（10）形成有装配腔（1-1），装配腔（1-1）内安装有防水张紧端（8）；与此相对应的，支撑环拱单元（15）端部布设有与防水张紧端（8）相适配的防水顶紧部（9）；防水卷材（2-1）穿过防水张紧端（8）与防水顶紧部（9）；防水顶紧部（9）通过顶撑装置（7）顶升，用于将防水卷材（2-1）紧贴于防水张紧端（8）与防水顶紧部（9）之间；所述防水张紧端（8）包括张紧弹簧（8-1）和张紧轮（8-2）；张紧弹簧（8-1）的一端固设于装配腔（1-1）顶部，张紧弹簧（8-1）的另一端连接张紧轮（8-2）；所述防水顶紧部（9）包括防水端墙（9-1），防水端墙（9-1）固设于支撑环拱单元（15）底部，防水端墙（9-1）呈V形结构，防水端墙（9-1）上固设有顶紧柱（9-2），顶紧柱（9-2）与张紧轮（8-2）相抵靠，用于将防水卷材（2-1）夹紧；所述顶撑装置（7）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。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道涌水的施工支护体系，其特征在于：所述上环拱装置（4）包括由多个上环拱单元（10）连接而成一个上环形内撑环拱；所述支撑环拱装置（1）由多个支撑环拱单元（15）连接而成一个下环形内撑环拱；相邻上环拱单元（10）连接处与相邻支撑环拱单元（15）连接处交错布设。

3.根据权利要求1所述的一种用于隧道涌水的施工支护体系，其特征在于：所述顶撑装置（7）还包括底箱（46）,底箱（46）底部设置有轮轴（28），轮轴（28）两侧设置有支撑轮（29）,底箱（46）顶部固设有底板（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；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所述的一种用于隧道涌水的施工支护体系，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3所述的一种用于隧道涌水的施工支护体系，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。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的用于隧道涌水的施工支护体系的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤（1），上环拱装置（4）制作，紧贴隧道依次连接上环拱单元（10）；最终形成上环形内撑环拱；

步骤（2），支撑环拱装置（1）制作，在隧道支撑环拱单元（15）底部适当范围安装，并且支撑环拱单元（15）与上环拱单元（10）之间预留安装防水卷材（2-1）的位置；

步骤（3），安装防水卷材（2-1），在支撑环拱单元（15）与上环拱单元（10）之间及隧道边墙全断面铺设防水卷材（2-1），并且该防水卷材（2-1）延伸至上环拱单元（10）与支撑环拱单元（15）连接处外侧，使得防水张紧端（8）与防水顶紧部（9）通过顶撑装置（7）夹紧；

步骤（4），临时顶撑装置（7）施工，将临时支撑架移动至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（5），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（6），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（7），重复上述步骤（1）至步骤（6），使该隧道每隔一段距离布置一道内撑环，令整段隧道得到支护；并且防止隧道涌水；

步骤（7），隧道加固；上述步骤使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。