CN112343624A - 一种钢结构负环管片及支撑 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种钢结构负环管片及支撑,涉及隧道施工设备领域,包括圆弧形底板,底板远心侧连接有至少两个第一隔板和至少两个第二隔板,第一隔板沿底板圆弧形轨迹线依次间隔布置,第二隔板沿垂直于底板圆弧形轨迹线方向依次间隔布置,第一隔板与第二隔板相互交叉形成网格状结构,第一隔板、第二隔板远离底板的一侧均位于与底板同轴的同一圆弧面上,对管片配置倾斜的拼接缝,减少负环管片受到挤压时产生的偏移量,方便连接件的拆除,同时,管片外圆周面分布有网格结构,能够方便进行灌砂、灌混凝土填仓等压重措施,减少管片上浮的问题。
Description
技术领域
本公开涉及隧道施工设备领域,特别涉及一种钢结构负环管片及支撑。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术,并不必然构成现有技术。
在地铁线路的施工中,比较坚硬的岩土地层,则采用钻爆法和掘进机(TBM)法,TBM法具有环境影响小、效率高的优点,在国内的地铁施工中越来越被施工单位采用。
发明人发现,在掘进机始发时,需要利用负环管片布置在反力架和掘进千斤顶之间,用来传递掘进机向前推进的作用力,直到将掘进机构的机尾进入井壁另一侧的洞口,并向前掘进一段距离,使得地层与正环管片之间的摩擦力能够抵消掘进机推进产生的反力,然后对临时管片进行拆除;传统的混凝土管片在使用一次后,拆除过程中会出现缺角掉边,甚至完全损坏的情况,所以混凝土管片重复利用率差;而对于钢结构管片,虽然一定程度上解决了重复利用的问题,但是,负环管片拆除时,由于负环管片之间受到挤压产生偏移,导致连接件拆除困难,拆除时相对不方便,另外,由于钢结构管片多为空心结构,整体质量较小,在掘进机支撑时会导致管片的上浮,存在支撑稳定性差的问题。
发明内容
本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷,提供一种钢结构负环管片及支撑,对管片配置倾斜的拼接缝,减少负环管片受到挤压时产生的偏移量,方便连接件的拆除,同时,管片外圆周面分布有网格结构,能够方便进行灌砂、灌混凝土填仓等压重措施,减少管片上浮的问题。
本公开的第一目的是提供一种钢结构负环管片,采用以下技术方案:
包括圆弧形底板,底板远心侧连接有至少两个第一隔板和至少两个第二隔板,第一隔板沿底板圆弧形轨迹线依次间隔布置,第二隔板沿垂直于底板圆弧形轨迹线方向依次间隔布置,第一隔板与第二隔板相互交叉形成网格状结构,第一隔板、第二隔板远离底板的一侧均位于与底板同轴的同一圆弧面上。
进一步地,沿底板圆滑轨迹线的两端分别布置有一个第一隔板,一第一隔板对接另一钢结构负环管片一端的第一隔板。
进一步地,位于底板端部的第一隔板与底板对应的轴线呈夹角布置,位于底板两端的两个第二隔板相对于底板对应的轴线对称布置;
对应的,底板边缘适应第一隔板,在其圆弧面母线方向的两端,其弧长不同,一端的弧长大于另一端的弧长,配合交错拼装即可形成闭合的圆环形负环支撑。
进一步地,沿垂直于底板圆弧形轨迹线所在面的方向上,圆弧板的两端分别布置有一个第二隔板,一第二隔板沿钢结构负环管片的轴向对接另一钢结构负环管片一端的第二隔板。
进一步地,所述第一隔板和第二隔板垂直于底板布置,同一底板上,相邻的两个第二隔板间距相等。
进一步地,所述第一隔板与第二隔板交叉布置,第二隔板所在平面相互平行。
进一步地,所述网格状结构包括呈阵列分布的多个开口空腔,底板作为空腔的底面,第一隔板和第二隔板作为空腔的侧壁,空腔开口朝向底板的远心方向。
进一步地,所述空腔的开口均位于同一环形圆周面上。
本公开的第二目的是提供一种钢结构负环支撑,利用如上所述的钢结构负环管片;
多个钢结构负环管片沿环向拼装形成闭合环形支撑,相邻的钢结构负环管片之间通过连接件连接。
进一步地,多个闭合环形支撑沿轴向依次叠加,相邻的闭合环形支撑错缝拼装,闭合环形支撑对接位置处的底板上设有榫槽与榫头,相邻的闭合环形支撑之间通过榫头配合榫槽连接。
与现有技术相比,本公开具有的优点和积极效果是:
(1)对管片配置倾斜的拼接缝,减少负环管片受到挤压时产生的偏移量,方便连接件的拆除,同时,管片外圆周面分布有网格结构,能够方便进行灌砂、灌混凝土填仓等压重措施,减少管片上浮的问题;
(2)榫槽结构更利于管片拼装姿态的控制,便于钢管片安装及螺栓连接,可防止下半环管片安装时出现管片外张、水平直径变大的情况,方便对于后期拼装满环管片的姿态控制,并且榫槽结构能够有效控制管片外张的问题,减少通过在管片与后靠连接位置焊接限位的操作;
(3)采用错缝形式,管片纵缝不相通,即从管片结构上完全规避了管片后移通道,限制了上半部管片的移动,有利于π梁及钢支撑的安装,为盾构正式推进的姿态控制提供了保证;
(4)钢结构管片外表面不进行封闭,形成网格状容纳结构,便于在出现管片上浮等情况时进行灌砂、灌混凝土填仓等压重措施,朝向外侧的网格结构也便于对钢管片结构采取加焊筋板等加固措施的操作。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1、2中闭合环形支撑叠加后的结构示意图;
图2为本公开实施例1、2中负环支撑的侧视示意图;
图3为本公开实施例1、2中负环管片拼装后的结构示意图;
图4为本公开实施例1、2中负环管片的结构示意图。
图中,1、闭合环形支撑,2、管片,3、连接件,4、第二隔板,5、第一隔板,6、榫槽。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合;
为了方便叙述,本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样,仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致,并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备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公开的限制。
正如背景技术中所介绍的,现有技术中负环管片拆除时,由于负环管片之间受到挤压产生偏移,导致连接件拆除困难,拆除时相对不方便,另外,由于钢结构管片多为空心结构,整体质量较小,在掘进机支撑时会导致管片的上浮,存在支撑稳定性差的问题;针对上述问题,本公开提出了一种钢结构负环管片及支撑。
实施例1
本公开的一种典型的实施方式中,如图1-图4所示,提出了一种钢结构负环管片。
管片2主体为圆弧形底板和隔板的结构,多个圆弧形底板能够沿环向拼装形成闭合环形,作为掘进机支撑负环的内壁,隔板结构在圆弧形底板拼装的同时,分布在底板闭合环形的外部,作为支撑负环的外部,辅助对底板进行支撑和稳定。
具体的,结合附图3,隔板包括第一隔板5和第二隔板4,底板远心侧连接有至少两个第一隔板和至少两个第二隔板,第一隔板沿底板圆弧形轨迹线依次间隔布置,第二隔板沿垂直于底板圆弧形轨迹线方向依次间隔布置;
第一隔板一方面为底板提供沿轴向的支撑,另一方面还能够作为连接板,实现与相邻负环管片的对接;
第一隔板与第二隔板相互交叉形成网格状结构,第一隔板、第二隔板远离底板的一侧均位于与底板同轴的同一圆弧面上;
其中第一隔板和第二隔板的高度,即为所构成负环管片的厚度。
对于第一隔板的配置,沿底板圆滑轨迹线的两端分别布置有一个第一隔板,一第一隔板通过连接件3对接另一钢结构负环管片一端的第一隔板;
第一隔板作为端部的对接部分,与另一管片的第一隔板连接,其连接形式可以采用螺栓连接件、销钉、铆接等方式,为了方便其进行拆装,实现循环利用,在本实施例中,优选为螺纹连接件,比如螺栓;
采用螺纹连接件对管片进行拼装,能够防止拼装下半环管片时出现管片外张、水平直径变大的情况,并且,由于螺纹连接件的控制,方便对后期拼装满环管片时的姿态控制。
对于第一隔板,位于底板端部的第一隔板与底板对应的轴线呈夹角布置,位于底板两端的两个第二隔板相对于底板对应的轴线对称布置;
在采用沿母线分布的第一隔板作为对接元件时,连接件部分受到径向剪切力作用,导致连接件被卡住,管片结构在拆除时不便;
而在本实施例中,采用倾斜设置的第一隔板,使得两个管片之间的对接面与对应的轴线/母线呈夹角设置,减少连接件部分受到的径向剪切力;
并且,在约束管片外张的作用下,第一隔板对连接件施加的剪切力较小,从而方便整体的拆除。
需要特别指出的是,通过倾斜设置的第一隔板,形成与轴线成夹角的支撑结构,配合第二隔板形成三角稳定支撑结构,提高管片在受到轴向挤压力时的强度,避免底板发生屈服变形,维持负环管片对掘进机的支撑性能。
对于第二隔板,沿垂直于底板圆弧形轨迹线所在面的方向上,圆弧板的两端分别布置有一个第二隔板,一第二隔板沿钢结构负环管片的轴向对接另一钢结构负环管片一端的第二隔板;
第二隔板作为轴向的对接板,能够与轴向相邻的负环管片的第二隔板形成支撑关系,方便轴向力的传递。
可以理解的是,由于位于底板端部的第一隔板为倾斜布置,因此,其对接缝也为倾斜布置,直接形成错缝拼装;
由于负环管片为掘进机初始推进阶段拼装,主要用于提供掘进机推进反力所使用,所以负环管片拼装在端头井内而非土体内,管片仅受到轴线方向千斤顶推力。无论采用通缝拼装或错缝拼装均对管片结构受力不产生影响。从掘进机推进姿态进行分析,过去掘进机推进负环均采用钢筋混凝土管片,管片结构形式与正环管片相同,为通缝拼装形式;
如果采用开口环布置方式,第一环满环上半部管片在π梁及钢支撑暂时无法安装的情况下极易发生管片后移的现象,导致掘进机姿态及管片姿态的恶化,致使拼装正式管片时发生连续碎裂情况;
而本实施例中采用错缝形式,管片纵缝不相通,即从管片结构上完全规避了管片后移通道,限制了上半部管片的移动。
这样有利于π梁及钢支撑的安装,为盾构正式推进的姿态控制提供了保证。
针对目前的钢制管片重量较小,容易出现上浮的问题,在本实施例中,配置所述第一隔板和第二隔板垂直于底板布置,同一底板上,相邻的两个第二隔板间距相等;
所述第一隔板与第二隔板交叉布置,第二隔板所在平面相互平行;所述网格状结构包括呈阵列分布的多个开口空腔,底板作为空腔的底面,第一隔板和第二隔板作为空腔的侧壁,空腔开口朝向底板的远心方向。
对于空腔开口,均位于同一环形圆周面上;
需要特别指出的是,钢结构负环管片会受到轴向的挤压力,为了增加钢管片的抗压能力,在管片形成的开口空腔内部,在管片横向方向上,除两端的第二隔板外,在两个第二隔板之间还至少增加布置一个第二隔板;在管片纵向方向上,除底板两端的第一隔板外,在两个第一隔板之间还至少布置一个第一隔板;依此将开口空腔划分为呈阵列分布的多个空腔;
即提升了管片的支撑、抗压性能,又保证了空腔划分为多个以后,更提升了空腔填充和存留灌砂的能力。
钢结构管片外表面不进行封闭,形成网格状容纳结构,便于在出现管片上浮等情况时进行灌砂、灌混凝土填仓等压重措施,朝向外侧的网格结构也便于对钢管片结构采取加焊筋板等加固措施的操作。
对管片配置倾斜的拼接缝,减少负环管片受到挤压时产生的偏移量,方便连接件的拆除,同时,管片外圆周面分布有网格结构,能够方便进行灌砂、灌混凝土填仓等压重措施,减少管片上浮的问题。
实施例2
本公开的另一典型实施方式中,如图1-图4所示,提出了一种钢结构负环支撑,利用如实施例1所述的钢结构负环管片。
其包括多个钢结构负环管片,相邻的负环管片呈相反朝向拼装,如图3所示,即使底板呈轴线平行状态、且相邻的第一隔板呈平行状态进行对接;
采用形态交替的方式逐个拼装,多个钢结构负环管片沿环向拼装形成闭合环形支撑1,相邻的钢结构负环管片之间通过连接件连接。
掘进机始发时需要在反力架与洞口之间拼装负环,负环的中心线坡度与始发段设计坡度一致。
多个闭合环形支撑沿轴向依次叠加,相邻的闭合环形支撑错缝拼装,闭合环形支撑对接位置处的底板上设有榫槽6与榫头,相邻的闭合环形支撑之间通过榫头配合榫槽连接;
榫槽结构更利于管片拼装姿态的控制,便于钢管片安装及螺栓连接,可防止下半环管片安装时出现管片外张、水平直径变大的情况,方便对于后期拼装满环管片的姿态控制,并且榫槽结构能够有效控制管片外张的问题,减少通过在管片与后靠连接位置焊接限位的操作。
需要指出的是,一般使用外径为Φ6600mm的管片,考虑到经济性以及整体受力体系,采用钢结构管片作为负环管片,节约了成本,防止资源浪费,具重要的理论意义和实际应用价值;
在施工时,钢结构管片在进场后应按照指定地点整齐码放,不叠放堆积避免对钢管片造成积压变形,并挂标牌标识,由专人保管;
钢结构管片表面应密实、光洁、平整、边棱完整无缺损,在贮存运送过程中应该对钢管片采取有效的保护措施;
钢管片放置区域各管片之间必须留有足够的安全吊运间距;
钢管片运输应平稳,不倾倒,钢管片之间互相不碰撞;应该有专人及时修补、废弃在储存、运输中受到损伤的钢管片;钢管片拼装前,应严格检查,确保没有缺损变形,不合要求的应该及时修补。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢结构负环管片,其特征在于,包括圆弧形底板,底板远心侧连接有至少两个第一隔板和至少两个第二隔板,第一隔板沿底板圆弧形轨迹线依次间隔布置,第二隔板沿垂直于底板圆弧形轨迹线方向依次间隔布置,第一隔板与第二隔板相互交叉形成网格状结构,第一隔板、第二隔板远离底板的一侧均位于与底板同轴的同一圆弧面上。
2.如权利要求1所述的钢结构负环管片,其特征在于,沿底板圆滑轨迹线的两端分别布置有一个第一隔板,一第一隔板对接另一钢结构负环管片一端的第一隔板。
3.如权利要求2所述的钢结构负环管片,其特征在于,位于底板端部的第一隔板与底板对应的轴线呈夹角布置,位于底板两端的两个第二隔板相对于底板对应的轴线对称布置。
4.如权利要求1所述的钢结构负环管片,其特征在于,沿垂直于底板圆弧形轨迹线所在面的方向上,圆弧板的两端分别布置有一个第二隔板,一第二隔板沿钢结构负环管片的轴向对接另一钢结构负环管片一端的第二隔板。
5.如权利要求1所述的钢结构负环管片,其特征在于,所述第一隔板和第二隔板垂直于底板布置,同一底板上,相邻的两个第二隔板间距相等。
6.如权利要求4所述的钢结构负环管片,其特征在于,所述第一隔板与第二隔板交叉布置,第二隔板所在平面相互平行。
7.如权利要求1所述的钢结构负环管片,其特征在于,所述网格状结构包括呈阵列分布的多个开口空腔,底板作为空腔的底面,第一隔板和第二隔板作为空腔的侧壁,空腔开口朝向底板的远心方向。
8.如权利要求6所述的钢结构负环管片,其特征在于,所述空腔的开口均位于同一环形圆周面上。
9.一种钢结构负环支撑,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的钢结构负环管片,多个钢结构负环管片沿环向拼装形成闭合环形支撑,相邻的钢结构负环管片之间通过连接件连接。
10.如权利要求8所述的钢结构负环支撑,其特征在于,多个闭合环形支撑沿轴向依次叠加,相邻的闭合环形支撑错缝拼装,闭合环形支撑对接位置处的底板上设有榫槽与榫头,相邻的闭合环形支撑之间通过榫头配合榫槽连接。
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