隧道双侧壁导坑法专用施工辅助装置

摘要

本方案属于隧道施工技术领域，具体涉及隧道双侧壁导坑法专用施工辅助装置。一种隧道双侧壁导坑法专用施工辅助装置，包括上部支护、下部支护和中部支护，所述下部支护包括左下台阶支护和右下台阶支护：左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护的形状为带有弧形的三角形，左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护包括第一条边、第二条边和第三条边；所述第一条边与隧道侧壁接触，所述第二条边与地面平行，所述第三条边分别与第一条边和第二条边连接；本方案通过在左侧壁导坑支护或右侧壁导坑支护内与三条边均相切的圆环，使得与左侧壁导坑支护或右侧壁导坑支护的结构更加稳固，使得三条边除了两端受力外，中间也承担力量，避免了应力集中，有效提高了支撑效果。

说明书

技术领域

本方案属于隧道施工技术领域，具体涉及隧道双侧壁导坑法专用施工辅助装置。

背景技术

双侧壁导坑法是隧道开挖的一种方式，又称双侧壁导洞法或眼镜工法，属于新奥法的一个分支，以新奥法基本原理为依据。采用双侧壁导坑法进行隧道开挖时，所采用的开挖面分部形式一般是将隧道开挖断面分成四块，即左侧壁导坑(也称为左侧壁导洞)、右侧壁导坑(也称为右侧壁导洞)、上部核心土区域导坑(也称为上部核心土区域导洞)和下台阶开挖导坑(也称为下台阶开挖导洞)。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，因而在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。采用双侧壁导坑法进行隧道开挖时，由于开挖断面分块多，必须设置临时支撑体系，一方面防止后续开挖区域坍塌，另一方面对已开挖成型洞体进行有效支护，以确保施工安全。

申请号为CN201720756912.0的专利公开了一种软弱围岩大断面隧道双侧壁导坑三台阶法开挖支护结构，包括由上而下的上部支护、中部支护和下部支护，上部支护包括左侧壁导坑支护、中隔墙支护和右侧壁导坑支护，中部支护包括左中台阶支护和右中台阶支护，下部支护包括左下台阶支护和右下台阶支护，左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护分别包括钢拱架Ⅰ及临时支撑，中隔墙支护包括钢拱架Ⅱ，左中台阶支护和右中台阶支护分别包括钢拱架Ⅲ，左下台阶支护和右下台阶支护分别包括钢拱架Ⅳ。

该支护结构简单，大量减少了临时支护数量，虽然也能支撑隧道侧壁，但由于支护数量的减少，可能会存在支撑效果差，导致隧道侧壁发生坍塌的问题，进而可能威胁到工作人员的人生安全。

发明内容

本方案提供一种支撑效果好的隧道双侧壁导坑法专用施工辅助装置。

为了达到上述目的，本方案提供一种隧道双侧壁导坑法专用施工辅助装置，包括上部支护和下部支护，上部支护包括左侧壁导坑支护、中隔墙支护和右侧壁导坑支护，下部支护包括左下台阶支护和右下台阶支护：上部支护和下部支护均包括钢拱架，钢拱架设置有超前导管和钢筋网片，钢拱架之间设置有径向注浆管；

所述左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护的形状为带有弧形的三角形，所述左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护包括第一条边、第二条边和第三条边；所述第一条边与隧道侧壁接触，所述第二条边与地面平行，所述第三条边分别与第一条边和第二条边连接；所述第一条边和第二条边连接；所述中隔墙支护的形状为弧线，所述中隔墙支护的两端分别与左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护的第三条边接触；所述左下台阶支护和右下台阶支护分别对隧道台阶侧壁进行支护；

所述左侧壁导坑内设有圆环，所述圆环与左侧壁导坑支护三条边相切，还包括显色带，所述显色带为空心密封结构，所述显色带内设有颜色鲜明的液体状的彩色颜料，所述显色带位于第一条边和圆环非切点之间，所述显色带非透明材料，所述显色带的材料受挤压会断裂。

本方案的原理：首先开挖隧道的左侧壁导坑或右侧壁导坑，然后在左侧壁导坑或右侧壁导坑内进行支护安装，使得支护将已爆破的左侧壁导坑或右侧壁导坑的隧道侧壁进行支撑，同时在左侧壁导坑内安装圆环，使得圆环与左侧壁导坑三条边相切。然后再对左下台阶或右下台阶进行开挖，然后进行支护。然后再对上部核心土进行开挖，再用中隔墙支护对隧道顶部进行支撑。

当左侧壁导坑内的隧道侧壁发生坍塌或有碎石掉落时，左侧壁导坑支护的第一条边将会变形，进而挤压显色带，使得显色带断裂，显色带内的颜料漏出，使得工作人员及时发现，尽早进行修护支撑装置。

本方案的有益效果：

1、通过在左侧壁导坑支护或右侧壁导坑支护内与三条边均相切的圆环，使得与左侧壁导坑支护或右侧壁导坑支护的结构更加稳固，使得三条边除了两端受力外，中间也承担力量，避免了应力集中，有效提高了支撑效果。

2、通过在圆环与第一条边之间非切点处设置显色带，在隧道侧壁发生碎石掉落或者有石头凸出等隧道坍塌倾向时，显色带会第一时间断裂，然后显色带内的颜色鲜明的彩色颜料会掉落，方便工作人员第一时间发现，避免了危机的出现，保障了工作人员的人生安全。

进一步，所述右侧壁导坑内设有与右侧壁导坑支护三条边相切的圆环，所述右侧壁导坑支护的第一条边和圆环非切点处设有显色带。右侧壁导坑支护的支撑效果得到加强，能更好的支撑隧道侧壁。

进一步，所述左下台阶支护包括三条边，所述第四条边与隧道侧壁接触，所述下第五条边与地面接触，所述第六条边与左侧壁导坑支护的第三条边连接和第五条边连接，所述左下台阶支护内也设有与左下台阶支护的三条边相切圆环，所述第四条边上和圆环非切点处设有显色带，所述右下台阶支护与左下台阶支护设置相同。隧道的左下台阶和右下台阶在进行开挖后，左下台阶支护和右下台阶的支撑效果更强，能够更好的支撑隧道侧壁。

进一步，还包括三角形支架，所述三角形支架的底边两端分别与左侧壁导坑支护和右侧壁导坑支护的第三条边接触，所述三角形的顶角与中隔墙支护接触。利用三角形的稳定性，使得中隔墙支护的支撑效果更强。

进一步，所述三角形支架的材料为工字钢。可以进一步减轻中隔墙支护的压力，且工字钢强度高，加强支撑作用。

进一步，所述圆环的材料为钢。钢的材质硬度高且重量轻，既加强了支护的重量又加强了支撑。

进一步，所述左侧壁导坑支护或右侧壁导坑支护的三条边的材质均为钢。进一步加强三条边的刚度。

进一步，所述颜料为荧光颜料。即使在显色带在夜晚断裂，也非常容易被人发现。

进一步，还包括报警器，所述报警器的开关设在显色带上。当隧道侧壁有碎石而又没有工作人员看见时，显色带收到机器时，报警器的开关同时也受到挤压，继而打开报警器使得报警器发出声音，提醒工作人员。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构前视图。

图2为本发明实施例1中图1的F处的放大结构示意图。

图3为本发明实施例2的第一条边和第二条边的结构俯视图。

图4为本发明实施例2的加热装置的结构左视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：隧道1、左侧壁导坑支护2、右侧壁导坑支护3、第一条边4、第二条边5、第三条边6、中隔墙支护7、圆环8、显色带9、第四条边A1、第五条边B1、第六条边C1、三角形支架10、报警器11、待挖区域12、生石灰13、水14、插销15。

实施例1基本如附图1所示：

一种隧道1双侧壁导坑法专用施工辅助装置，包括上部支护和下部支护，上部支护包括左侧壁导坑支护2、中隔墙支护7和右侧壁导坑支护3，下部支护包括左下台阶支护和右下台阶支护：上部支护和下部支护均包括钢拱架，钢拱架设置有超前导管和钢筋网片，钢拱架之间设置有径向注浆管；

左侧壁导坑支护2和右侧壁导坑支护3的形状为带有弧形的三角形，左侧壁导坑支护2和右侧壁导坑支护3包括第一条边4、第二条边5和第三条边6；第一条边4与隧道1侧壁接触，第二条边5与地面平行，第三条边6分别与第一条边4和第二条边5连接；中隔墙支护7的形状为弧线，中隔墙支护7的两端分别与左侧壁导坑支护2和右侧壁导坑支护3的第三条边6接触；左下台阶支护和右下台阶支护分别对隧道1台阶侧壁进行支护；

左侧壁导坑内设有圆环8，圆环8与左侧壁导坑支护2三条边相切，还包括显色带9，显色带9为空心密封结构，显色带9内设有颜色鲜明的彩色颜料，显色带9位于第一条边4和圆环8非切点之间，显色带9非透明材料，显色带9的材料受挤压会断裂。

右侧壁导坑内设有与右侧壁导坑支护3三条边相切的圆环8，右侧壁导坑支护3的第一条边4和圆环8非切点处设有显色带9。右侧壁导坑支护3的支撑效果得到加强，能更好的支撑隧道1侧壁。圆环8的材料为钢。钢的材质硬度高且重量轻，既加强了支护的重量又加强了支撑。

颜料为荧光颜料。即使在显色带9在夜晚断裂，也非常容易被人发现。

还包括报警器11，报警器11的开关设在显色带9上。当隧道1侧壁有碎石而又没有工作人员看见时，显色带9收到机器时，报警器11的开关同时也受到挤压，继而打开报警器11使得报警器11发出声音，提醒工作人员。

还包括三角形支架10，三角形支架10的底边两端分别与左侧壁导坑支护2和右侧壁导坑支护3的第三条边6接触，三角形的顶角与中隔墙支护7接触。利用三角形的稳定性，使得中隔墙支护7的支撑效果更强，隧道1不容易坍塌。

左下台阶支护包括三条边，第四条边A1与隧道1侧壁接触，下第五条边B1与地面接触，第六条边C1与左侧壁导坑支护2的第三条边6连接和第五条边B1连接，左下台阶支护内也设有与左下台阶支护的三条边相切圆环8，第四条边A1上和圆环8非切点处设有显色带9，右下台阶支护与左下台阶支护设置相同。隧道1的左下台阶和右下台阶在进行开挖后，左下台阶支护和右下台阶的支撑效果更强，能够更好的支撑隧道1侧壁。

具体操作：

首先开挖隧道1的左侧壁导坑或右侧壁导坑，然后在左侧壁导坑或右侧壁导坑内进行支护安装，使得支护将已爆破的左侧壁导坑或右侧壁导坑的隧道1侧壁进行支撑，同时在左侧壁导坑内安装圆环8，使得圆环8与左侧壁导坑三条边相切。然后再对左下台阶或右下台阶进行开挖，然后进行支护。然后再对上部核心土进行开挖，再用中隔墙支护7对隧道1顶部进行支撑，最后再对剩下的隧道1区域，直至隧道1全部挖通。

当左侧壁导坑内的隧道1侧壁发生坍塌或有碎石掉落时，左侧壁导坑支护2的第一条边4将会变形，进而挤压显色带9，使得显色带9断裂，显色带9内的颜料漏出，使得工作人员及时发现，尽早进行修护支撑装置。

实施例2：

本实施例2与实施例1的不同之处在于，如附图2-4所示：还包括插销15和加热装置；第一条边4和第二条边5以可拆卸的方式连接，第一条边4呈凸起形状，第二条边5上设有与第一条边4的凸起部分相配合的凹槽。第一条边4和第二条边5上设有插销15能插入的通孔，插销15呈L形状，插销15包括端面连接的竖直边和水平边，水平边位于通孔内，将第一条边4和第二条边5固定在一起，竖直边与加热装置接触，加热装置另一端与隧道1壁接触，加热装置包括第一层和第二层，第一层和第二层通过薄膜连接，薄膜受重力破裂，第一层内设有生石灰13，第二层内设有水14，加热装置设在第一条边4与第二条边5的夹角处，加热装置上端与显色带9接触，加热装置下端与第二条边5连接、加热装置的第一层和第二层的材质均为弹性材质。

当左侧壁导坑内的隧道1侧壁发生坍塌或有碎石掉落时，左侧壁导坑支护2的第一条边4将会变形，进而第一条边4挤压显色带9，使得显色带9断裂，此时第一条边4将挤压加热装置，使得加热装置内的第一层和往下压，进而将薄膜压破裂，使得生石灰13与水14接触并反应，当生石灰13与水14反应时,体积会迅速膨胀，使得加热装置体积增大，进而将插销15往外面推，使得插销15退出第一条边4和第二条边5的通孔内，继而第一条边4在隧道1侧壁碎石的压力下，此时第一条边4、第二条边5和第三条边6不再相互连接构成三角形，继而左侧壁导坑支护2被碎石压毁灭，使得施工人员能够发现该处塌方了，及早逃离现场。

当少量碎石掉落时，将会使得左侧壁导坑支护2的第一条边4发生变形，进而第一条边4挤压显色带9，使得颜料流出，但是当工作人员忙于施工未发现显色带9断裂流出的颜料、也并未听见警报器的响声时，此时掉落的碎石逐渐增多，而导坑支护还有可以支撑掉落的碎石，但是随着碎石的继续增多，极有可能隧道1积累的碎石大量下落，在一瞬间将左侧壁导坑支护2毁灭，对工作人员造成伤害。

加热装置可以在隧道1有一点碎石时，直接使得左侧壁导坑支护2被碎石压毁灭，造成非常明显使得工作人员容易发现的现象，而且此时的少量碎石并不会对工作人员造成伤害，进而工作人员此时可以尽早离开现场或者采取其他安全措施。

而不是等到碎石越掉越多时，在一瞬间将稳固的三角形构成的左侧壁导坑支护2摧毁，而使得正在施工的工作人员受到伤害。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。