本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种隧道洞口支撑装置。

背景技术：

在浅埋偏压隧道施工中，使用暗挖法施工时，经常会在山体一侧的隧道洞口处施做套拱，套拱用于形成隧道洞口施工中的明洞，套拱与山体交接处则为隧道施工中的明洞与暗洞的交界处。将套拱浇筑成型后，再施做管棚。套拱用于支撑管棚，管棚用于承受浅埋偏压隧道上方的土体或岩体下沉造成的压力。

现有的套拱包括多根拱形的型钢，多根拱形的型钢平行设置。在设置多根拱形的型钢之前，往往需要对山体进行开挖以施做套拱基础，套拱基础用于固定和支撑套拱中的多根型钢。

但是在施做套拱基础时，山体开挖的土石方量较大，不仅会花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，还易破坏山体的结构，进而易增加施工中的事故率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种隧道洞口支撑装置，以解决现有技术易导致山体开挖的土石方量较大，花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，以及易破坏山体结构、增加施工中的事故率的技术问题。

本实用新型提供一种隧道洞口支撑装置，包括套拱结构和挡墙结构；

套拱结构固定在山体斜坡的一侧，挡墙结构固定在套拱结构的靠近山体斜坡底坡的一侧，挡墙结构用于支撑套拱结构；

套拱结构包括多个支撑架，每个支撑架均为拱形，多个支撑架的第一端均固定在挡墙结构上，多个支撑架的第二端均固定在地面上；

支撑架的第一端和第二端之间的连线与隧道轴线之间的最小夹角为θ，θ小于或等于90度且大于0度，支撑架与隧道轴线之间的θ，从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面由90度逐渐减小。

进一步的，位于明洞进洞立面的支撑架与隧道轴线之间的θ等于90度，位于暗洞进洞立面的支撑架与隧道轴线之间的θ等于位于暗洞进洞立面的山体等高线与隧道轴线之间的夹角。

进一步的，支撑架与隧道轴线之间的θ小于或等于90度且大于或等于30度。

进一步的，多个支撑架中相邻两个支撑架的第一端之间的间距均相等。

进一步的，相邻两个支撑架的第二端之间的间距大于或者等于30厘米。

进一步的，套拱结构和挡墙结构之间固接。

进一步的，套拱结构还包括多个导向钢管，多个导向钢管均固定在支撑架的顶端上；

每个导向钢管的第一端均固定在位于明洞进洞立面的支撑架的顶端上，第二端均固定在位于暗洞进洞立面的所述支撑架的顶端上。

进一步的，套拱结构还包括多个固定件，每个固定件为条形，多个固定件均固定在支撑架上。

进一步的，隧道洞口支撑装置还包括管棚钢管，管棚钢管包括两端，管棚钢管的一端穿过导向钢管固定在山体中，另一端位于导向钢管并与导向钢管的端部持平。

进一步的，管棚钢管的长度与导向钢管的长度之比大于或等于1。

本实用新型所提供的隧道洞口支撑装置能产生如下有益效果：

本实用新型提供的隧道洞口支撑装置包括套拱结构和挡墙结构，在隧道洞口施工中，可以先在山体斜坡的一侧开挖修整山体，用以施做套拱结构和挡墙结构。其中，套拱结构能够形成隧道洞口施工中的明洞，此时套拱结构中远离山体斜坡的一面为隧道施工中的明洞进洞立面，套拱结构中靠近山体斜坡的一面为隧道施工中的暗洞进洞立面。

在将套拱结构固定在山体斜坡的一侧时，可以先在套拱结构的靠近山体斜坡底坡的一侧施做挡墙结构，再将所有拱形支撑架的第一端固定在挡墙结构上，所有拱形支撑架的第二端固定在地面上，此时挡墙结构可以用于支撑套拱结构。

其中，支撑架的第一端和第二端之间的连线与隧道轴线之间的最小夹角为θ，在安装拱形支撑架时，需使支撑架与隧道轴线之间的θ小于或等于90度且大于0度，且使支撑架与隧道轴线之间的θ，从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面由90度逐渐减小。位于暗洞进洞立面的支撑架可以支撑山体斜坡，并将开挖修整后的山体斜坡处的下滑力传递至全部支撑架上以及挡墙结构上，由于挡墙结构可以支撑套拱结构，因此本实用新型提供的隧道洞口支撑装置可以支撑开挖修整后的山体斜坡，避免山体斜坡滑坡。

同时，由于支撑架与隧道轴线之间的θ从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面由90度逐渐减小，因此位于暗洞进洞立面的支撑架的侧面与位于暗洞进洞立面处的山体的侧面之间的最小夹角为锐角，因此相比于现有技术，本实用新型提供的套拱结构需要开挖的山体土方石量较小，进而可以避免花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，且不会破坏较多的山体结构，进而可以降低施工中山体滑坡造成的事故率。

可以看出，本实用新型提供的隧道洞口装置改善了现有技术易导致山体开挖的土石方量较大，花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，以及易破坏山体结构、增加施工中的事故率的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的隧道洞口支撑装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的隧道洞口支撑装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的隧道洞口支撑装置的主视图；

图4为本实用新型实施例提供的隧道洞口支撑装置中的管棚钢管的结构示意图。

图中:

1-套拱结构；2-挡墙结构；3-山体等高线；4-隧道轴线；5-管棚钢管；10-支撑架；11-套拱结构的基础；12-导向钢管；13-固定件；20-挡墙结构的基础。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种隧道洞口支撑装置，下面结合附图对本实用新型提供的隧道洞口支撑装置进行详细的描述：

实施例：

如图1-3所示，本实施例提供的隧道洞口支撑装置包括套拱结构1和挡墙结构2。套拱结构1固定在山体斜坡的一侧，挡墙结构2固定在套拱结构1的靠近山体斜坡底坡的一侧，挡墙结构2用于支撑套拱结构1。

其中，套拱结构1包括多个支撑架10，每个支撑架10均为拱形，多个支撑架10的第一端均固定在挡墙结构2上，多个支撑架10的第二端均固定在地面上。支撑架10的第一端和第二端之间的连线与隧道轴线4之间的最小夹角为θ，θ小于或等于90度且大于0度，支撑架10与隧道轴线4之间的θ，从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面由90度逐渐减小。

如图1所示，在隧道洞口施工中，可以先在山体斜坡的一侧开挖修整山体，以开拓处能够施做套拱结构1和挡墙结构2的空间。其中，套拱结构1能够形成隧道洞口施工中的明洞，此时套拱结构1中远离山体斜坡的一面为隧道施工中的明洞进洞立面，套拱结构1中靠近山体斜坡的一面为隧道施工中的暗洞进洞立面。

如图1-3所示，在将套拱结构1固定在山体斜坡的一侧时，可以先在套拱结构1的靠近山体斜坡底坡的一侧施做挡墙结构2，再将所有拱形支撑架10的第一端固定在挡墙结构2上，所有拱形支撑架10的第二端固定在地面上，此时挡墙结构2可以用于支撑套拱结构1。

如图2所示，支撑架10的第一端和第二端之间的连线与隧道轴线4之间的最小夹角为θ，在安装拱形支撑架10时，需使支撑架10与隧道轴线4之间的θ小于或等于90度且大于0度，且使支撑架10与隧道轴线4之间的θ，从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面由90度逐渐减小。位于暗洞进洞立面的支撑架10可以支撑山体斜坡，并将开挖修整后的山体斜坡处的下滑力传递至全部支撑架10上以及挡墙结构2上，由于挡墙结构2可以支撑套拱结构1，因此本实施例提供的隧道洞口支撑装置可以支撑开挖修整后的山体斜坡，避免山体斜坡滑坡。

同时，如图1-2所示，由于支撑架10与隧道轴线4之间的θ从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面由90度逐渐减小，因此位于暗洞进洞立面的支撑架10的侧面与位于暗洞进洞立面处的山体的侧面之间的最小夹角为锐角，因此相比于现有技术，本实施例提供的套拱结构1需要开挖的山体土方石量较小，进而可以避免花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，且不会破坏较多的山体结构，进而可以降低施工中山体滑坡造成的事故率，提升施工效率。由于征地面积较小、山体结构破坏较小，因此本实施例提供的隧道洞口装置还可以减少弃土，节省土地资源，便于尽快恢复山体周围的环境，有利于环保，符合“少破坏即是最大的保护”的环保建设理念。

因此，本实施例提供的隧道洞口装置改善了现有技术易导致山体开挖的土石方量较大，花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，以及易破坏山体结构、增加施工中的事故率的技术问题。

其中，如图1所示，在隧道洞口施工中，还可以先在山体斜坡的一侧开挖修整后的山体处施做挡墙结构的基础20和套拱结构的基础11。套拱结构1中的支撑架10的第一端可以通过锚固钢筋固定在挡墙结构的基础20上，支撑架10的第二端可以通过锚固钢筋固定在套拱结构的基础11上。

进一步的，可以在挡墙结构的基础20上架设钢筋，并使上述钢筋与支撑架10上靠近第一端的位置处连接。上述钢筋与支撑架10之间可以通过钢筋连接在一起。继而可以在挡墙结构2和支撑架10周围竖立模板，此时挡墙结构2和支撑架10周围竖立的模板可以是连通的，竖立好模板后，可以向模板内浇筑混凝土，待混凝土成型后，再拆卸模板。

在实际施工中，浇筑成型后的套拱结构1的位于暗洞进洞立面处的侧面可以与位于暗洞进洞立面处的支撑架10的侧面平行，即浇筑成型后的套拱结构1的位于暗洞进洞立面处的侧面与隧道轴线4之间的最小夹角也可以为θ。

进一步的，如图2所示，位于明洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ可以等于90度，位于暗洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ可以等于位于暗洞进洞立面的山体等高线3与隧道轴线4之间的夹角。

在隧道洞口施工中，安装套拱结构1中的支撑架10时，使位于暗洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ，等于位于暗洞进洞立面的山体等高线3与隧道轴线4之间的夹角，可以使位于暗洞进洞立面的支撑架10的侧面与位于暗洞进洞立面的山体的侧面近似平行，如图1-2所示。

位于暗洞进洞立面的支撑架10的侧面与位于暗洞进洞立面的山体的侧面近似平行，可以进一步的使开挖的山体土方石量较小，如图1-2所示。此时可以进一步的避免花费较多的人力、物力和占用较多的工期、征地面积，且不会破坏较多的山体结构，降低施工中山体滑坡造成的事故率。

进一步的，支撑架10与隧道轴线4之间的θ小于或等于90度且大于或等于30度。

由于从隧道施工中的明洞进洞立面至暗洞进洞立面，θ由90度逐渐减小，因此位于暗洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ，在所有支撑架10与隧道轴线4之间的θ中最小。位于暗洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ可以等于30度。

其中，位于暗洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ等于30度，可以在开挖较少的山体土方石量的前提下，尽量保证套拱结构1和挡墙结构2的支撑作用。

由于位于暗洞进洞立面的支撑架10与隧道轴线4之间的θ，可以等于位于暗洞进洞立面的山体等高线3与隧道轴线4之间的夹角，因此在实际施工中，可以提前测量位于暗洞进洞立面的山体等高线3与隧道轴线4之间的夹角，若该夹角小于30度，可以修整山体，使位于暗洞进洞立面的山体等高线3与隧道轴线4之间的夹角等于或者大于30度。

进一步的，多个支撑架10中相邻两个支撑架10的第一端之间的间距可以均相等。相邻两个支撑架10的第二端之间的间距可以大于或者等于30厘米。

其中，相邻两个支撑架10的第一端之间的间距可以约为75厘米。

在实际应用中，支撑架10的材质可以为钢，支撑架10可以由多段弧形的型钢连接而成。

进一步的，套拱结构1和挡墙结构2之间可以为固接。

在隧道洞口施工中，向挡墙结构2和套拱结构1周围的模板内浇筑混凝土时，可以采用分段浇筑的办法。在挡墙结构2的高度方向上分段浇筑，同时沿套拱结构1的两侧拱脚处向套拱顶端分段浇筑。由于挡墙结构2周围的模板和套拱结构1周围的模板是连通的，因此浇筑挡墙结构2和套拱结构1时，挡墙结构2的混凝土和套拱结构1的混凝土可以凝固在一起，进而可以使套拱结构1和挡墙结构2之间固接。

进一步的，如图3所示，套拱结构1还可以包括多个导向钢管12，多个导向钢管12均固定在支撑架10的顶端上。每个导向钢管12的第一端均固定在位于明洞进洞立面的支撑架10的顶端上，第二端均固定在位于暗洞进洞立面的支撑架10的顶端上。

在实际应用中，由于位于明洞进洞立面的支撑架10，与位于暗洞进洞立面的山体之间的间距并不处处相等，因此导向钢管12的长度也并不一致，导向钢管12用于为后期管棚施工导向，可以便于安装用于支撑山体的管棚钢管5。

进一步的，多根钢管中相邻两根导向钢管12之间的间距均相等。

进一步的，如图2所示，套拱结构1还可以包括多个固定件13，每个固定件13为条形，多个固定件13均固定在支撑架10上。

其中，支撑架10可以由型钢制成，支撑架10包括腹板，每个固定件13均可以焊接固定在相邻两支撑架10的腹板之间。

在将支撑架10安装固定好后，可以在支撑架10上固定好固定件13，其中，固定件13可以为型钢或者槽钢。在实际应用中，固定件13可以是焊接在支撑架10上的。固定件13可以使套拱结构1形成格构体系，加强套拱结构1的轴向连接，进而可以加强套拱结构1的稳定性。

其中，多个固定件13之间可以两两平行，且多个固定件13中相邻两个固定件13之间的间距可以相等。

在将支撑架10安装固定好后，还可以在支撑架10之间连接钢筋，以加强套拱结构1的稳定性。

进一步的，如图4所示，本实施例提供的隧道洞口支撑装置还可以包括管棚钢管5，管棚钢管5包括两端，管棚钢管5的一端穿过导向钢管12固定在山体中，另一端位于导向钢管12并与导向钢管12的端部持平。

在套拱结构1处的混凝土凝固成型后，可以沿着导向钢管12的轴向，在暗洞进洞立面至山体中钻孔，并使导向钢管12与山体中钻出的孔连通，再将管棚钢管5安插进导向钢管12和山体中钻出的孔中。

在实际应用中，管棚钢管5的一端固定在山体中，另一端固定在导向钢管12中，而导向钢管12固定在支撑架10上，因此管棚钢管5可以在套拱结构1的支撑下支撑山体。

进一步的，管棚钢管5的长度与导向钢管12的长度之比大于或等于1。

其中，位于导向钢管12和山体中的多根管棚钢管5的长度可以是相等的，而任意一根管棚钢管5的长度与导向钢管12的长度之比可以大于或者等于1。

任意一根管棚钢管5的长度与导向钢管12的长度之比大于或者等于1，可以使管棚钢管5更大面积的与山体接触，进而可以更好的用于支撑山体。

进一步的，将管棚钢管5安装好后，可以在管棚钢管5中注浆，其中，浆是由水泥制成的。

待管棚钢管5中的浆凝固成型后，管棚钢管5的强度会提升，可以更好的用于支撑山体。

进一步的，当本实施例提供的隧道洞口支撑装置强度达到施工设计的强度要求后，可以按照现有的隧道暗洞施工方法进行后续的开挖、初期支护和二衬施工。其中，在初期支护中，靠近套拱结构1处，由于套拱结构1的形状限制可以不用施做系统锚杆。且由于本实施例提供的隧道洞口支撑装置对山体的整体结构破坏较小、扰动较小，因此对于本实施例提供的隧道洞口施工装置，可以不用或大量减少施做用于临时防护山体斜坡的锚杆。

可以看出，与现有技术相比，本实施例提供的隧道洞口支撑装置可以不用或者大量减少施做临时防护锚杆，进而可以节省施工材料以及节约施工工期。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。