一种特大断面地铁车站暗挖施工装置及方法

本发明属于隧道工程试验技术领域，特别涉及一种特大断面地铁车站暗挖施工装置及方法。

背景技术：

暗挖法是即不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工，尽管浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工技术已较为成熟，但由于工程水文地质条件的不确定性和施工环境的复杂性，使得在浅埋暗挖法地下工程施工过程中，仍存在许多施工风险，也发生过许多风险事故，因此，在暗挖施工的过程中，需要对隧道的顶面进行支撑，保证施工的安全性，在对顶面进行支撑时，需要提供很大的支撑力，因此，由于支撑面的边缘之外的顶面不承受支撑力，因此支撑面边缘与之外的顶面之间会产生较大的压力差，有可能产生较大的断面，对顶面的结构造成损伤，降低结构强度，并且有可能发生坍塌掉落等情况，但是，现有的特大断面地铁车站暗挖施工装置不能够解决上述问题，为此，本发明提出一种特大断面地铁车站暗挖施工装置及方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种特大断面地铁车站暗挖施工装置及方法，该特大断面地铁车站暗挖施工装置设计合理，支撑装置的安装座顶部安装了能够伸缩的中心支撑座和若干个能够伸缩的环形支撑边座，在对隧道顶面进行支撑时，中心支撑座首先接触到顶面，主支撑液压杆继续伸展时，中心支撑座将对应的环形伸缩座压缩进入环形伸缩槽一部分并将支撑弹簧压缩，在此过程中，各个环形支撑边座逐个接触顶面并将对应的环形伸缩座压缩，从而使中心支撑座对顶面的支撑力最高，并且中心支撑座四周的环形伸缩座对顶面的支撑力向外逐渐降低，能够有效地防止支撑面与非支撑面之间的压力差过大导致较大的断层产生，从而提高支撑和施工的安全性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种特大断面地铁车站暗挖施工装置，包括主支撑液压杆、支撑装置和辅助调节液压杆，所述支撑装置包括安装座、中心支撑座和若干个环形支撑边座，若干个所述环形支撑边座大小不同并逐级套设在中心支撑座上，所述中心支撑座和环形支撑边座的底部均固定安装有环形伸缩座，所述安装座的顶部与环形伸缩座对应的位置处开设有环形伸缩槽，所述环形伸缩槽远离开口端的内侧壁上固定安装有若干个支撑弹簧，所述环形伸缩座的底部穿过环形伸缩槽的开口端并与支撑弹簧固定连接，所述安装座的两侧均固定安装有安装杆，所述安装杆的顶部固定安装有红外传感器，所述安装座内开设有空腔，所述空腔内固定安装有倾角传感器，所述主支撑液压杆的两侧与安装杆对应的位置处固定安装有边杆，所述边杆的一端、主支撑液压杆和辅助调节液压杆的输出轴上均固定安装有连接装置，所述辅助调节液压杆的底部与边杆一端的连接装置固定连接，所述安装座固定安装在主支撑液压杆输出轴上的连接装置的顶部，所述辅助调节液压杆输出轴上的连接装置与安装座一侧的底部固定连接，所述主支撑液压杆的前侧安装有控制板，所述主支撑液压杆的一侧连接有电源线，所述电源线的一端连接有插头。

作为本发明的一种优选实施方式，所述连接装置包括连接座和连接球，所述连接座的顶部开设有半球形槽，所述连接球活动安装在半球形槽内。

作为本发明的一种优选实施方式，所述主支撑液压杆的底部固定安装有底座。

作为本发明的一种优选实施方式，所述控制板内置有处理器，所述控制板上安装有操作按键，所述电源线通过供电电路分别与处理器、操作按键、红外传感器、倾角传感器、主支撑液压杆和辅助调节液压杆电性连接，所述处理器分别与操作按键、红外传感器、倾角传感器、主支撑液压杆和辅助调节液压杆电性连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述边杆和辅助调节液压杆的数量均为2个。

一种特大断面地铁车站暗挖施工方法，包括以下步骤：

步骤一：设备调整；在使用时，将需要支撑的位置处清理干净，并将对应的隧道底面清理干净，将底座放置在清理干净的底面，如果支撑的顶面不是平面，而是倾斜面，则调节辅助调节液压杆的位置，使两个辅助调节液压杆所在的平面与支撑面垂直，即一个辅助调节液压杆位于支撑面的最低处，另一个辅助调节液压杆处于支撑面的最高处；

步骤二：支撑装置角度调节；通过插头将电源线连接到外接电源，通过操作按键输入调节指令，处理器控制红外传感器工作，红外传感器对支撑面进行检测并传递给处理器，处理器控制两个辅助调节液压杆分别工作，从而调节支撑装置的朝向，使支撑装置的中心支撑座和环形支撑边座的支撑力能够始终与支撑面垂直；

步骤三：渐进支撑；通过操作按键输入支撑指令，处理器控制主支撑液压杆和辅助调节液压杆同步伸展，中心支撑座首先接触到顶面，主支撑液压杆继续伸展时，中心支撑座将对应的环形伸缩座压缩进入环形伸缩槽一部分并将支撑弹簧压缩，在此过程中，各个环形支撑边座逐个接触顶面并将对应的环形伸缩座压缩，直至最外围的环形支撑边座接触到支撑面，倾角传感器位置检测支撑装置的倾角并传递给处理器，处理器根据倾角角度控制低处的辅助调节液压杆伸展，平衡主支撑液压杆偏向低处的支撑力，从而使中心支撑座对顶面的支撑力最高，并且中心支撑座四周的环形伸缩座对顶面的支撑力向外逐渐降低。

本发明的有益效果：本发明的一种特大断面地铁车站暗挖施工装置，包括主支撑液压杆、支撑装置、辅助调节液压杆、安装座、中心支撑座、环形支撑边座、环形伸缩座、环形伸缩槽、支撑弹簧、安装杆、红外传感器、空腔、倾角传感器、边杆、连接装置、连接座、连接球、半球形槽、控制板、电源线和底座。

1、此特大断面地铁车站暗挖施工装置的支撑装置的安装座顶部安装了能够伸缩的中心支撑座和若干个能够伸缩的环形支撑边座，在对隧道顶面进行支撑时，中心支撑座首先接触到顶面，主支撑液压杆继续伸展时，中心支撑座将对应的环形伸缩座压缩进入环形伸缩槽一部分并将支撑弹簧压缩，在此过程中，各个环形支撑边座逐个接触顶面并将对应的环形伸缩座压缩，从而使中心支撑座对顶面的支撑力最高，并且中心支撑座四周的环形伸缩座对顶面的支撑力向外逐渐降低，能够有效地防止支撑面与非支撑面之间的压力差过大导致较大的断层产生，防止顶面的结构损坏过大导致坍塌掉落，从而提高支撑和施工的安全性。

2、此特大断面地铁车站暗挖施工装置的辅助调节液压杆能够为支撑装置提供辅助支撑力，从而使支撑装置的中心支撑座和环形支撑边座的支撑力能够始终与支撑面垂直，保证支撑的稳定性和效果，并且能够提高对顶面形状的适应性。

3、此特大断面地铁车站暗挖施工装置的中心支撑座和环形支撑边座在工作的过程中均能够贴合在支撑面上，从而能够有效地提高有效支撑面积，进而提高支撑的稳定性，并且，能够进一步提高对顶面形状的适应性，实用性强。

附图说明

图1为一种特大断面地铁车站暗挖施工装置的结构示意图；

图2为一种特大断面地铁车站暗挖施工装置的支撑装置结构示意图；

图3为一种特大断面地铁车站暗挖施工装置的支撑装置剖面示意图；

图4为一种特大断面地铁车站暗挖施工装置的剖面示意图；

图5为一种特大断面地铁车站暗挖施工装置的连接装置剖面示意图；

图6为一种特大断面地铁车站暗挖施工方法的流程图；

图中：1、主支撑液压杆；2、支撑装置；3、辅助调节液压杆；4、安装座；5、中心支撑座；6、环形支撑边座；7、环形伸缩座；8、环形伸缩槽；9、支撑弹簧；10、安装杆；11、红外传感器；12、空腔；13、倾角传感器；14、边杆；15、连接装置；16、连接座；17、连接球；18、半球形槽；19、控制板；20、电源线；21、底座。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种特大断面地铁车站暗挖施工装置，包括主支撑液压杆1、支撑装置2和辅助调节液压杆3，所述支撑装置2包括安装座4、中心支撑座5和若干个环形支撑边座6，若干个所述环形支撑边座6大小不同并逐级套设在中心支撑座5上，所述中心支撑座5和环形支撑边座6的底部均固定安装有环形伸缩座7，所述安装座4的顶部与环形伸缩座7对应的位置处开设有环形伸缩槽8，所述环形伸缩槽8远离开口端的内侧壁上固定安装有若干个支撑弹簧9，所述环形伸缩座7的底部穿过环形伸缩槽8的开口端并与支撑弹簧9固定连接，所述安装座4的两侧均固定安装有安装杆10，所述安装杆10的顶部固定安装有红外传感器11，所述安装座4内开设有空腔12，所述空腔12内固定安装有倾角传感器13，所述主支撑液压杆1的两侧与安装杆10对应的位置处固定安装有边杆14，所述边杆14的一端、主支撑液压杆1和辅助调节液压杆3的输出轴上均固定安装有连接装置15，所述辅助调节液压杆3的底部与边杆14一端的连接装置15固定连接，所述安装座4固定安装在主支撑液压杆1输出轴上的连接装置15的顶部，所述辅助调节液压杆3输出轴上的连接装置15与安装座4一侧的底部固定连接，所述主支撑液压杆1的前侧安装有控制板19，所述主支撑液压杆1的一侧连接有电源线20，所述电源线20的一端连接有插头。

作为本发明的一种优选实施方式，所述连接装置15包括连接座16和连接球17，所述连接座16的顶部开设有半球形槽18，所述连接球17活动安装在半球形槽18内。

作为本发明的一种优选实施方式，所述主支撑液压杆1的底部固定安装有底座21。

作为本发明的一种优选实施方式，所述控制板19内置有处理器，所述控制板19上安装有操作按键，所述电源线20通过供电电路分别与处理器、操作按键、红外传感器11、倾角传感器13、主支撑液压杆1和辅助调节液压杆3电性连接，所述处理器分别与操作按键、红外传感器11、倾角传感器13、主支撑液压杆1和辅助调节液压杆3电性连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述边杆14和辅助调节液压杆3的数量均为2个。

一种特大断面地铁车站暗挖施工方法，包括以下步骤：

步骤一：设备调整；在使用时，将需要支撑的位置处清理干净，并将对应的隧道底面清理干净，将底座21放置在清理干净的底面，如果支撑的顶面不是平面，而是倾斜面，则调节辅助调节液压杆3的位置，使两个辅助调节液压杆3所在的平面与支撑面垂直，即一个辅助调节液压杆3位于支撑面的最低处，另一个辅助调节液压杆3处于支撑面的最高处；

步骤二：支撑装置角度调节；通过插头将电源线20连接到外接电源，通过操作按键输入调节指令，处理器控制红外传感器11工作，红外传感器11对支撑面进行检测并传递给处理器，处理器控制两个辅助调节液压杆3分别工作，从而调节支撑装置2的朝向，使支撑装置2的中心支撑座5和环形支撑边座6的支撑力能够始终与支撑面垂直，保证支撑的稳定性和效果，并且能够提高对顶面形状的适应性；

步骤三：渐进支撑；通过操作按键输入支撑指令，处理器控制主支撑液压杆1和辅助调节液压杆3同步伸展，中心支撑座5首先接触到顶面，主支撑液压杆1继续伸展时，中心支撑座5将对应的环形伸缩座7压缩进入环形伸缩槽8一部分并将支撑弹簧9压缩，在此过程中，各个环形支撑边座6逐个接触顶面并将对应的环形伸缩座7压缩，直至最外围的环形支撑边座6接触到支撑面，倾角传感器13位置检测支撑装置2的倾角并传递给处理器，处理器根据倾角角度控制低处的辅助调节液压杆3伸展，平衡主支撑液压杆1偏向低处的支撑力，从而使中心支撑座5对顶面的支撑力最高，并且中心支撑座5四周的环形伸缩座7对顶面的支撑力向外逐渐降低，能够有效地防止支撑面与非支撑面之间的压力差过大导致较大的断层产生，防止顶面的结构损坏过大导致坍塌掉落，从而提高支撑和施工的安全性，中心支撑座5和环形支撑边座6均能够贴合在支撑面上，从而能够有效地提高有效支撑面积，进而提高支撑的稳定性，并且，能够进一步提高对顶面形状的适应性，实用性强。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。