CN102352756A - 一种门式弧型钢架加固体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门式弧型钢架加固体系，其特征在于：包括门式钢架、滑移梁、液压推顶装置和弧形支撑；所述门式钢架上固定多根纵向轨道，滑移梁沿纵向轨道滑动；滑移梁的骨架采用两根工钢双拼组成，滑移梁长度小于门式钢架横梁并居中布置；滑移梁中部高于两侧标高，呈台阶形状；滑移梁中部高度随起拱高度而定，两根工钢一根通长布置，另一根在抬高处两端处断开；沿滑移梁的纵向设置两排行走钢轨，行走钢轨长度至门架横梁边缘液压推顶装置沿行走钢轨横向滑移，液压推顶装置在两排钢轨上共设置4个，中部抬高段2个，两侧处各一个；弧形支撑的每榀弧形钢架分三段，中部一段，两边各一段；液压推顶装置用于各段弧形钢架连接过程中的支撑；弧形支撑两端处以及各段弧形钢架连接处的弧形支撑和门架横梁之间焊接工钢短柱。本发明可以保证运输通道，形成流水作业，提高施工效率；型钢拆除、组装方便，可多次周转使用，最终降低工程造价。

Description

一种门式弧型钢架加固体系

技术领域

本发明涉及一种用于隧道改造加固的门式弧型钢架加固体系。

背景技术

当前我国城市轨道交通建设、高速铁路建设如火如荼，很多在70-80年代建设的隧道难以满足当前的设计及使用要求，需要对很多既有隧道改扩建，这就需要必须对隧道加固。目前我国隧道的加固方法主要为大管棚注浆加固，但大管棚施工占用工期长，工序单一，不能与其它工艺同时施工，易对整体工期造成影响。大管棚施工需要一次性投入大，不能周转使用，注浆量不易控制，整体工程造价较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种门式弧型钢架加固体系，在既有隧道改扩建中使用，特别是地铁暗挖车站穿过既有隧道时，既有结构周围围岩应力受施工影响重新分布，并对既有结构产生偏压变形的情况下，通过液压千金顶对弧形拱架的推顶，使既有结构与紧贴，从而将既有结构所受荷载均匀、线形分布在弧形钢架上，并向下经过钢架体系传至短柱、横梁、立柱传至结构底部，确保既有结构改造施工安全稳定。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种门式弧型钢架加固体系，其特征在于：包括门式钢架、滑移梁、液压推顶装置和弧形支撑；所述门式钢架上固定多根纵向轨道，滑移梁沿纵向轨道滑动；

滑移梁的骨架采用两根工钢双拼组成，滑移梁长度小于门式钢架横梁并居中布置；滑移梁中部高于两侧标高，呈台阶形状；滑移梁中部高度随起拱高度而定，两根工钢一根通长布置，另一根在抬高处两端400mm处断开；

沿滑移梁的纵向设置两排行走钢轨，行走钢轨长度至门架横梁边缘液压推顶装置沿行走钢轨横向滑移，液压推顶装置在两排钢轨上共设置4个，中部抬高段2个，两侧处各一个；

弧形支撑的每榀弧形钢架分三段，中部一段，两边各一段；液压推顶装置用于各段弧形钢架连接过程中的支撑；

弧形支撑两端处以及各段弧形钢架连接处的弧形支撑和门架横梁之间焊接工钢短柱。

所述滑移梁底部共设置多个沿纵向轨道滑动的钢滑轮，两侧和中部均安装；滑移梁两端各设置一台行走电机。

所述液压推顶装置包括千斤顶，千斤顶下部为固定厚钢板平台，钢板下部焊接4个小型滑轮；千斤顶顶部套一个转轴托顶，转轴可以沿平面15度转动，托顶为U型。

所述液压推顶装置在梁上共设置4个，中部抬高段2个，两边梁处各一个；钢板顶面固定连接行走电机。

所述液压推顶装置的行走钢轨直接焊接在滑移梁顶面；行走钢轨两端焊接挡板限位装置。

所述弧形支撑由上下翼缘，中部双腹板组成；上翼缘和下翼缘宽度一致；腹板为钢板，双腹设置。

所述门式钢架包括钢架立柱、横梁、纵梁；

钢架立柱采用工字钢，工字钢上下端上焊接矩形钢板，用于底部、顶部的连接与固定；

每侧钢架立柱顶部通过纵梁连接，横梁设在两根立柱顶部的纵梁上，横梁与立柱夹角处设置工钢斜撑；斜撑、横梁、立柱连接处全部焊接钢板，并预留螺栓眼孔。

所述相邻两根立柱之间设置角钢剪刀撑。

本发明的有益效果：

本发明可以保证运输通道，形成流水作业，提高施工效率；型钢拆除、组装方便，可多次周转使用，最终降低工程造价。

附图说明

图1门式钢架横向剖面图

图2门式钢架纵向剖面图

图3滑移梁及液压推顶装置横向剖面图

图4滑移梁及液压推顶装置纵向剖面图

图5滑移梁及液压推顶装置平面图

图6-1弧形支撑架设工序图

图6-2弧形支撑架设工序图

图6-3弧形支撑架设工序图

图6-4弧形支撑架设工序图

图6-5弧形支撑架设工序图

图7门架滑移梁施工工序图

图中，1-钢架立柱，2-横梁，3-纵梁，4-工钢斜撑，5-纵向轨道，6-滑移梁的骨架，7-行走钢轨，8-液压推顶装置，9-弧形支撑，10-工钢短柱，11-剪刀撑，12-行走电机，

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

如图1-7所示，一种门式弧型钢架加固体系，其特征在于：包括门式钢架、滑移梁、液压推顶装置和弧形支撑；所述门式钢架上固定多根纵向轨道，滑移梁沿纵向轨道滑动；

滑移梁的骨架采用两根工钢双拼组成，滑移梁长度小于门式钢架横梁并居中布置；滑移梁中部高于两侧标高，呈台阶形状；滑移梁中部高度随起拱高度而定，两根工钢一根通长布置，另一根在抬高处两端400mm处断开；

沿滑移梁的纵向设置两排行走钢轨，行走钢轨长度至门架横梁边缘，液压推顶装置沿行走钢轨横向滑移，液压推顶装置在两排钢轨上共设置4个，中部抬高段2个，两侧处各一个；

弧形支撑的每榀弧形钢架分三段，中部一段，两边各一段；液压推顶装置用于各段弧形钢架连接过程中的支撑；

弧形支撑两端处以及各段弧形钢架连接处的弧形支撑和门架横梁之间焊接工钢短柱。

所述滑移梁底部共设置多个沿纵向轨道滑动的钢滑轮，两侧和中部均安装；滑移梁两端各设置一台行走电机。

所述液压推顶装置包括千斤顶，千斤顶下部为固定厚钢板平台，钢板下部焊接4个小型滑轮；千斤顶顶部套一个转轴托顶，转轴可以沿平面15度转动，托顶为U型。

所述液压推顶装置在梁上共设置4个，中部抬高段2个，两边梁处各一个；钢板顶面固定连接行走电机。

所述液压推顶装置的行走钢轨直接焊接在滑移梁顶面；行走钢轨两端焊接挡板限位装置。

所述弧形支撑由上下翼缘，中部双腹板组成；上翼缘和下翼缘宽度一致；腹板为钢板，双腹设置。

所述门式钢架包括钢架立柱、横梁、纵梁；

钢架立柱采用工字钢，工字钢上下端上焊接矩形钢板，用于底部、顶部的连接与固定；

每侧钢架立柱顶部通过纵梁连接，横梁设在两根立柱顶部的纵梁上，横梁与立柱夹角处设置工钢斜撑；斜撑、横梁、立柱连接处全部焊接钢板，并预留螺栓眼孔。

所述相邻两根立柱之间设置角钢剪刀撑。

具体实施例如下：

1.门式组合钢架：钢架立柱采用HW400×400型钢或500mm工字钢；型钢顶部、底部焊接10mm厚度钢板，钢板为矩形，尺寸为大于型钢轮廓尺寸80mm，沿钢板外围设置6个22mm螺栓眼孔，用于底部、顶部的连接与固定。立柱底部采用6根M20膨胀螺栓固定在既有混凝土上。每侧钢架立柱顶部通过纵梁连接，横梁设在两根立柱顶部的纵梁上，横梁为3根22b工钢双拼组合；横梁与立柱夹角处设置22b工钢斜撑；斜撑、横梁、立柱连接处全部焊接10mm钢板，并预留M22螺栓眼孔，全部采用M20高强螺栓连接，便于组合安装。两根立柱之间设置100×100×10角钢剪刀撑。

2.滑移梁：横梁上部铺设4根15米长50钢轨，用于滑移梁的整体移动。横梁与钢轨相交处焊接L角钢，防止钢轨横向滑移。

滑移梁骨架采用两根22b工钢双拼组成，工钢连接采用200×200×10mm钢板；梁上、下同步焊接间距500mm。滑移梁长度小于门架横梁800mm，并居中布置。滑移梁中部高于两侧标高，呈台阶形状，高度随起拱高度而定，该部顶面、支撑肋板全部为10mm钢板。两根工钢一根通长布置，另一根在抬高处两端400mm处断开。

滑移梁底部共设置6个钢滑轮，两侧各设置两个，中部安装两个，滑移梁两端设置两台2.2kw行走电机。

3.液压推顶装置：该装置包括行走钢轨、滑轮、钢板平台、液压千斤顶、转轴托顶。

沿滑移梁纵向设置两排行走钢轨，行走钢轨长度至上下梁边缘。用于推顶装置的横向滑移，钢轨焊接L角钢，防止钢轨横向滑移。

液压顶装置在梁上共设置4个，中部抬高段2个，两边梁处各一个。千斤顶下部为20mm厚钢板平台，钢板下部焊接4个小型滑轮，便于装置移动；顶面固定连接2.2kw小型行走电机，遥控移动。千斤顶顶部套一个转轴托顶，转轴可以沿平面15度转动，托顶为U型，宽度大于弧形钢架下翼缘4mm。

4.弧形支撑：弧形支撑由上下翼缘，中部双腹板组成。上翼缘宽度为150mm，采用14mm厚钢板；下翼缘采用10mm厚钢板，宽度与上部一致。腹板为16mm钢板，高度为100mm，双腹设置，腹板距离翼缘边缘30mm。每榀弧形钢架分三段，中部一段，两边各一段。每节支撑连接部位设置10mm厚连接板，用4个M20螺栓固定。

首先利用全站仪对既有隧道断面放样，初步确定门架立柱、横梁、滑移梁尺寸及弧形拱架单节长度、矢高，并加工下料。

在隧道底部放出立柱中心位置，钻眼预埋膨胀螺栓。

利用75c小型挖机及5t电动葫芦配合施工，安装门架立柱、横梁、斜撑、并用螺栓连接牢固。立柱横向间距4米，纵向间距3米，一次安装30米门架体系。

门架横梁上部纵向铺设4根钢轨，钢轨位置应在立柱、斜撑上部，减少受力分解。钢轨单根长15米，确定位置后用角钢固定。滑移梁在地面焊接完成后利用75c小型挖机及5t电动葫芦配合架设滑移梁，调节行走电机，通过电动机调整滑移梁前后移动。

液压推顶装置行走钢轨直接焊接在滑移梁顶面；液压推顶装置在地面焊接完成后吊装在行走钢轨上，再行走钢轨两端焊接挡板限位装置，避免装置托轨。调试装置行走电机及电动液压装置。

调试完成后，首先架设边部弧形支撑，弧形支撑一端焊接工钢短柱，该短柱另一端焊接在门架横梁上，弧形支撑另一端放置在千斤顶转轴托顶上部。液压装置行走方向为由边部向中央，先拉伸液压装置，使弧形支撑受压，从而与既有结构拱顶接触密实；驱动行走电机，使装置向前移动20mm，继续拉伸液压装置，至弧形支撑顶面与结构接触密实。按此程序往复向中部移动，到达钢轨限位装置为止。

液压顶装置移至滑移梁中部断开处边缘。在断开处焊接工钢短柱支撑，支撑另一端焊接顶部弧拱。至此一段弧形支撑架设完毕。

中部弧拱的架设方法为先与边部弧形支撑螺栓连接，固定一端；另一端放置在中部的液压托顶上，驱动中部液压顶装置，压紧中部弧拱，保证中部弧拱与顶拱连接密实，并逐步移动至另一端(行走推顶方式与边拱相同)。在中部断开处横梁上部焊接工钢短柱支撑，至此中部拱架架设完毕。

第三节弧形支撑与中间节螺栓连接，并采用液压装置按同样的方法推顶至隧道边部，焊接工钢短柱，完成最后一节弧拱的推顶工作。

一榀弧拱完成后整体移动滑移梁至下一榀位置。

当15米钢轨范围内弧形支撑架设全部完成后，向前移动钢轨，至下一段钢梁顶部，推顶施工下一段弧形钢架支撑。同时拆除前一段15米范围门式钢架，逐节移动至下一段位置重新拼装成门架，为下一段弧拱的安装提供支撑。

Claims (8)

1.一种门式弧型钢架加固体系，其特征在于：包括门式钢架、滑移梁、液压推顶装置和弧形支撑；所述门式钢架上固定多根纵向轨道，滑移梁沿纵向轨道滑动；

滑移梁的骨架采用两根工钢双拼组成，滑移梁长度小于门式钢架横梁并居中布置；滑移梁中部高于两侧标高，呈台阶形状；滑移梁中部高度随起拱高度而定，两根工钢一根通长布置，另一根在抬高处的两端处断开；

沿滑移梁的纵向设置两排行走钢轨，行走钢轨长度至门架横梁边缘，液压推顶装置沿行走钢轨横向滑移，液压推顶装置在两排钢轨上共设置4个，中部抬高段2个，两侧处各一个；

弧形支撑的每榀弧形钢架分三段，中部一段，两边各一段；液压推顶装置用于各段弧形钢架连接过程中的支撑；

弧形支撑两端处以及各段弧形钢架连接处的弧形支撑和门架横梁之间焊接工钢短柱。

2.如权利要求1所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述滑移梁底部共设置多个沿纵向轨道滑动的钢滑轮，两侧和中部均安装；滑移梁两端各设置一台行走电机。

3.如权利要求1所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述液压推顶装置包括千斤顶、滑轮和转轴托顶；千斤顶下部为固定厚钢板平台，钢板下部焊接4个滑轮；千斤顶顶部套一个转轴托顶，转轴可以沿平面15度转动，托顶为U型。

4.如权利要求1所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述液压推顶装置在梁上共设置4个，中部抬高段2个，两边梁处各一个；钢板顶面固定连接行走电机。

5.如权利要求1所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述液压推顶装置的行走钢轨直接焊接在滑移梁顶面；行走钢轨两端焊接挡板限位装置。

6.如权利要求1所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述弧形支撑由上下翼缘，中部双腹板组成；上翼缘和下翼缘宽度一致；腹板为钢板，双腹设置。

7.如权利要求1所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述门式钢架包括钢架立柱、横梁、纵梁；

钢架立柱采用工字钢，工字钢上下端上焊接矩形钢板，用于底部、顶部的连接与固定；

每侧钢架立柱顶部通过纵梁连接，横梁设在两根立柱顶部的纵梁上，横梁与立柱夹角处设置工钢斜撑；斜撑、横梁、立柱连接处全部焊接钢板，并预留螺栓眼孔。

8.如权利要求7所述的门式弧型钢架加固体系，其特征在于：所述每侧相邻两根立柱之间设置角钢剪刀撑。

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