本发明涉及顶管施工安全防护装置，特别是一种顶管管节安全防护装置。
背景技术：
顶管施工过程中，由于需要对管节进行连接定位和注浆，因此往往需要施工人员进入现场进行作业，但由于顶管施工是在地下进行，受到地质影响较大，对于地质不稳定的地段，极易发生顶管坍塌事故，造成严重的现场事故；为了避免这一情况的发生，隧道施工前期的地质勘探和不稳定地段的加固填埋等措施必不可少，但这并不能完全避免事故的发生；针对上述情况，现有技术通常采用顶管内的可行进设备对施工人员进行安全保障，然而目前的行进设备多是由车辆构架改装而来，其自身强度达不到预期的防护效果，在面对坍塌事故时，不仅不能提供有效防护，还有可能对施工人员造成次生伤害。
技术实现要素：
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种顶管管节安全防护装置，以解决现有技术无法为顶管内施工人员提供强有力防护的问题。
其解决的技术方案是：包括底板，底板下方有前后行进的多个车轮，底板上方经支柱连接有顶盖；还包括置于底板和顶盖之间并左右相对设置的两个竖直支撑板，所述支撑板的下端与底板经前后方向的轴线弹性铰接，两个支撑板的上端经伸缩架铰接。
作为优选，所述的伸缩架由多组x形连杆架依次铰接构成；所述的x形连杆架由两个连杆经中部铰接构成，所述中部铰接部与所述连杆长度方向的中点不重合，使x形连杆架的四个端部连线形成等腰梯形，且所述等腰梯形的腰间夹角朝向或背向底板方向。
作为优选，所述的连杆远离底板的一端的宽度大于连杆靠近底板的一端的宽度。
作为优选，所述的两个支撑板之间经同步联动机构传动连接，使两个支撑板保持同步反向转动。
作为优选，所述的支撑板的下端与底板经前后设置的转轴铰接，所述支撑板与底板之间经与转轴同轴设置的扭簧连接。
作为优选，所述的支撑板与底板经棘轮棘爪机构连接。
作为优选，所述的支撑板上有前后均布置于支撑板外侧的多个防护板，任意相邻的两个防护板之间有波纹板，波纹板的波纹纹理方向垂直于所述防护板的板面方向。
作为优选，所述的防护板为向外凸出的拱形板。
作为优选，所述的防护板的内侧面开设有上下均布的多个前后设置的通槽。
本发明可用于顶管内部行进，以便于携带人员和物品，正常使用状态下，通过支撑板与伸缩架的连接，为人员和物品提供足够的活动空间；伸缩架与支撑板之间的相互联动，使得顶管塌方时，伸缩架在外力冲击作用下主动收缩成稳定的支撑态，且外力作用越大，其稳定性越好。
同时，伸缩架收缩后其内部连杆部件趋向于直立，从而使外力更多地作用于连杆部件的长度方向上，使支撑部件的横截面免受压力直接作用，有效防止连杆断裂，并可承受更大的压力。
另外，本发明中采用的楔形连杆，使得外力下压时连杆间相互楔紧，达到更加稳定的支撑效果，该状态下即使伸缩架中的个别铰接部位损坏，也不会影响伸缩架的整体姿态和稳定性，进一步提高了本发明的安全系数。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的右视图。
图3为本发明去除顶盖后的轴测图。
图4为本发明中伸缩架完全收缩状态下的正视图。
图5为本发明去除顶盖后伸缩架完全收缩状态下的轴测图。
图6为本发明中带有防护板的支撑板的立体示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图6给出，本发明包括底板1，底板1下方有前后行进的多个车轮2，底板1上方经支柱3连接有顶盖4；还包括置于底板1和顶盖4之间并沿车轮2行进方向对称设置(即附图1、4中的左右对称)的两个竖直支撑板5，支撑板5的板面方向与车轮2行进方向一致(即附图1、4中的前后方向)，所述支撑板5的下端与底板1以车轮2行进方向为轴线弹性铰接，两个支撑板5的上端经x形伸缩架6铰接。
正常使用状态下，两个支撑板5在铰接弹力作用下向底板1外侧转动并最终停止于直立或趋近直立状态，从而拉动伸缩架6伸展，此时伸缩架6与两个支撑板5之间形成活动空间，供施工人员站立或通过；当顶盖4受到外力而向下凹陷时，伸缩架6受到顶盖4的推动而下移，由于支撑板5自身无法升降，因此，在伸缩架6的拉动下，两个支撑板5向底板1内侧倾斜转动，以被动适应伸缩架6与支撑板5的铰接部随伸缩架6产生的下移；同时，由于两个支撑板5向内转动时二者上端间距减小，故而将带动伸缩架6产生收缩，因此，伸缩架6在下移过程中不断收缩直至其内部连杆部件彼此挤压接触而达到完全收缩状态(参考附图4)；当伸缩架6完全收缩后，支撑板5受到伸缩架6的阻挡而停止转动，此时伸缩架6与两个支撑板5之间的活动空间变小但形成稳定的支撑状态，且由于伸缩架6完全收缩，其内部连杆部件角度产生较大变化，使得顶盖4处传递的下压力无法直接作用于所述连杆部件的截面方向上，而是大部分作用于所述连杆部件的长度方向上，从而大大提高所述连杆部件的抗压能力，保证伸缩架6的强力支撑效果；此外，由于支撑板5的转动是间接由下压力产生，因此，下压力越大，两个支撑板5对伸缩架6的向内挤压力越大，则伸缩架6越稳定。
上述外力产生过程中，顶盖4一方面用于隔绝建筑和地质碎屑，防止碎屑将伸缩架6卡死而导致防护效果降低或失效，另一方面用于承接和分散压力，使伸缩架6各部位受力更加均匀，避免局部突然受力而导致伸缩架6的断裂。
当外力作用于侧面时，外力发生侧的支撑板5首先受到冲击而产生向内的倾斜转动，另一侧的支撑板5不动，此时两个支撑板5上端间距变小，伸缩架6产生收缩直至达到完全收缩状态而停止，同时伸缩架6随将产生一定倾斜，但不会实质影响其完全收缩后的防护效果，最终仍然可为施工人员提供足够的避险空间。
可见，无论外力冲击来自上方还是侧面，本发明都能实现伸缩架6的主动收缩以增强防护支撑力度，保护其下方空间的施工人员和设备，为逃生抢险争取更多的时间。
在上述基础上，所述的伸缩架6由多组x形连杆架依次铰接构成。
在上述基础上，所述的x形连杆架由两个彼此交叉的连杆7经中部铰接构成，所述中部铰接部与所述连杆7长度方向的中点不重合，即所述的连杆7的一端与所述中部铰接部的距离大于连杆7的另一端与所述中部铰接部的距离，使x形连杆架的四个端部连线形成等腰梯形，且所述等腰梯形的腰间夹角朝向或背向底板1方向；该设置状态下，所述伸缩架6在收缩或伸展过程中或产生自身整体形态的弯曲变化(上拱或下凹)，从而使伸缩架6受力下移时对支撑板5产生更多的水平方向的拉力分力，以保证支撑板5更加顺利地实现倾斜转动，防止支撑板5处于直立状态时的死点锁止。
在上述基础上，所述的连杆7远离底板1的一端与所述中部铰接部的距离大于所述连杆7靠近底板1的一端与所述中部铰接部的距离，即所述等腰梯形的腰间夹角朝向底板1方向，以保证伸缩架6与两个支撑板5之间的活动空间更大；所述的连杆7远离底板1的一端的宽度大于连杆7靠近底板1的一端的宽度，即连杆7整体呈楔形，参考附图4，当伸缩架6受力而完全收缩后，伸缩架6的持续受力将拉动两个支撑板5继续向内挤压，同时，外力产生的下压力使相邻的连杆7之间彼此不断楔紧，因此，在上述向内挤压和楔紧的综合作用下，伸缩架6受到的压力越大，其自身的稳定性越高，从而使外力很难将其破坏，实现更加安全、稳定的防护效果；此外，由于连杆7自身的楔紧作用，在上述楔紧状态下，即使伸缩架6中的个别铰接部位损坏，也不会使相关的连杆7从伸缩架6中脱离和失效，因此，伸缩架6的整体稳定性不会受较大影响。
在上述基础上，所述的两个支撑板5之间经同步联动机构如齿轮机构、链条机构、皮带机构等传动连接，使两个支撑板5保持同步反向转动，即任一支撑板5转动时，另一支撑板5在所述同步联动机构的传动作用下向相反的方向等角度转动，从而保证侧向冲击发生时，伸缩架6自身不会产生倾斜，以更均衡地承受压力、保护人员安全。
在上述基础上，所述的支撑板5的下端与底板1经与车轮2行进方向一致的转轴8铰接，所述支撑板5与底板1之间经与转轴8同轴设置的扭簧连接，从而实现支撑板5与底板1之间的弹性铰接。
在上述基础上，所述的支撑板5上有与转轴8同轴设置的棘轮9，底板1上有与棘轮9匹配啮合的棘爪10，所述棘轮9与棘爪10组成的棘轮棘爪机构使得支撑板5只能向底板1内侧转动，保证两个支撑板5只能对伸缩架6产生向内挤压，避免两个支撑板5同向转动而导致本发明的防护效果不稳定，同时确保单侧支撑板5受到侧击时，另一个支撑板5可以实时提供足够的支撑以实现伸缩架6的可靠收缩；当需要将支撑板5向外转动时，手动将棘爪10与棘轮9分离即可。
在上述基础上，所述的支撑板5上有朝向底板1外侧的多个防护板11，防护板11与支撑板5外侧面之间有间隔，所述的多个防护板11沿车轮2行进方向均布设置，任意相邻的两个防护板11之间有波纹板12，波纹板12的波纹纹理方向垂直于所述防护板11的板面方向，波纹板12用于缓冲，使支撑板5受到前后方向的冲击时，多个防护板11不会同时产生较大变形而影响使用。
在上述基础上，所述的防护板11为向外凸出的拱形板，当侧面冲击产生时，拱形板可以提供更好的弹性缓冲性能，为支撑板5提供更好的保护，保证支撑板5与伸缩架6之间的联动防护顺利进行。
在上述基础上，所述的防护板11朝向支撑板5的一侧开设有沿车轮2行进方向设置的通槽13，所述的通槽13有多个并上下均布设置，当侧面冲击产生时，防护板11沿通槽13处弯折，向预设的角度和位置进行主动溃缩，既实现了良好的吸能效果，又有效保护了支撑板5的完整和稳定，为支撑板5的后续防护提供更好的保障。
在上述基础上，所述的伸缩架6的宽度与所述底板1的长度匹配，以实现对底板1的全面覆盖，达到更大范围的防护效果。
在上述基础上，所述的支柱3为弹性杆如弹簧伸缩杆、气动伸缩杆等，用于防止顶盖4受力下落时被支柱3阻挡而导致顶盖4产生较大变形，进而将支柱3向底板1中心拉动而将支撑板5和伸缩架6卡死。
在上述基础上，所述的底板1上有氧气供应装置，所述氧气供应装置与支撑板5或伸缩架6联动，用于紧急情况下的自动供氧，为救援争取时间。
在上述基础上，所述的底板1上有用于驱动车轮2的动力装置，以便于在顶管中行进。
本发明适用于顶管施工过程中的物料输送、人员运送、设备检修等环节，不必借助于动力能源，也不必人工干预，即可实现紧急情况下的主动防护，具有良好的安全保障性能。
1.一种顶管管节安全防护装置，包括底板(1)，底板(1)下方有车轮(2)，底板(1)上方经支柱(3)连接有顶盖(4)，其特征在于，还包括置于底板(1)和顶盖(4)之间两个对置的竖直支撑板(5)，所述支撑板(5)的下端与底板(1)弹性铰接，两个支撑板(5)的上端经伸缩架(6)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，伸缩架(6)由多组x形连杆架依次铰接构成。
3.根据权利要求2所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，x形连杆架由两个连杆(7)经其靠近中点位置交叉铰接构成，使x形连杆架的四个端部连线形成等腰梯形，且所述等腰梯形的腰间夹角朝向或背向底板(1)方向。
4.根据权利要求3所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，连杆(7)远离底板(1)的一端的宽度大于连杆(7)靠近底板(1)的一端的宽度。
5.根据权利要求1所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，两个支撑板(5)之间经同步联动机构传动连接，使两个支撑板(5)保持同步反向转动。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，支撑板(5)的下端与底板(1)经转轴(8)铰接，所述支撑板(5)与底板(1)之间经与转轴(8)同轴设置的扭簧连接。
7.根据权利要求6所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，支撑板(5)与底板(1)经棘轮棘爪机构连接。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，支撑板(5)上有朝向底板(1)外侧的多个防护板(11)，所述的多个防护板(11)沿车轮(2)行进方向均布设置，任意相邻的两个防护板(11)之间有波纹板(12)，波纹板(12)的波纹纹理方向垂直于所述防护板(11)的板面方向。
9.根据权利要求8所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，防护板(11)为向外凸出的拱形板。
10.根据权利要求8所述的一种顶管管节安全防护装置，其特征在于，防护板(11)朝向支撑板(5)的一侧开设有沿车轮(2)行进方向设置的通槽(13)，所述的通槽(13)有多个并上下均布设置。
技术总结