CN115217495A - 一种分段式拱架及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分段式拱架及安装方法，涉及隧道拱架领域，包括至少两段拱段，相邻的所述拱段的连接端开设有锁定孔，两段所述拱段之间通过可拆卸的锁圈实现活动连接，所述锁圈穿过相邻的所述拱段上的锁定孔。本发明采用锁圈活动连接拱段，无需专门的铰接设备，对分段式拱架的拼接制造所需场地要求低，减少了铰接设备的投入费用；保证拱段之间的连接强度和自由度，降低拱段之间连接时候的工序复杂度，可快速完成相邻拱段的连接，提高分段式拱架的制造和安装效率，并且能够将锁圈拆卸下来重复利用，减少每个拱架的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道拱架领域，尤其是一种分段式拱架及安装方法。
背景技术
目前，在隧道建设过程中，需要在开挖岩面架设钢拱架，现有的施工方式是将多个拱钢运至隧道内，一段一段的进行安装拼接，整个拼接过程均是在隧道内完成的。现有拱架安装方式存在以下缺点：现有的拱架重量大，拱架安装主要靠人力施工；所需工人数量多，劳动强度大，效率低下。现有拱架在隧道内进行拼接，隧道内视线不好，拼接对准困难；现有拱架多采用法兰连接，现场安装时，需要大量人工进行配合施工。
为了解决上述问题，市面上出现了折叠拱架的方案，折叠拱架先在隧道外拼接完成，然后折叠运输至隧道内，然后在隧道内展开成拱形，方便了拱架在隧道内的安装。然而现有的折叠拱架，通常是由多个拱段铰接而成，铰接时需要专门的铰接设备，而铰接设备需要场地安置，同时铰接加工时铰接流程也较为繁杂；并且铰接拱段的铰接结构不能在拱架安装完成后拆卸下来重复利用，导致每个折叠拱架的成本较高。
发明内容
本发明的一个目的在于：针对上述存在的问题，提供一种分段式拱架，采用锁圈活动连接拱段，无需专门的铰接设备，对分段式拱架的拼接制造所需场地要求低，减少了铰接设备的投入费用，并且能够将锁圈拆卸下来重复利用，减少每个拱架的生产成本。
本发明的另一个目的在于：提供一种拱架的安装方法，保证拱段之间的连接强度和自由度，降低拱段之间连接时候的工序复杂度，可快速完成相邻拱段的连接，提高分段式拱架的制造和安装效率。
本发明采用的技术方案如下：一种分段式拱架，包括至少两段拱段，相邻的所述拱段的连接端开设有锁定孔，两段所述拱段之间通过锁圈实现活动连接，所述锁圈穿过相邻的所述拱段上的锁定孔。
进一步地，相邻的所述拱段之间通过可拆卸的锁圈实现活动连接。
进一步地，相邻的所述拱段的连接端设置固定有连接板，在所述拱段架设完成后，相邻的所述连接板固定连接。
进一步地，所述连接板的端面与所述拱段在该位置的端面平行或共面，或所述连接板的端面与所述拱段在该位置的切线垂直。
进一步地，所述连接板上开设有若干个用于穿过锁紧螺栓的连接孔，所述锁紧螺栓穿过该连接孔实现相邻的所述连接板的固定连接。
进一步地，所述锁定孔为所述连接板上的连接孔。
进一步地，所述锁圈包括金属环、绳索圈中的一种或多种。
进一步地，所述锁圈穿过的所述连接孔靠近所述拱段的内侧。
一种拱架的安装方法，包括以下步骤：
S1：在拱段的连接端开设锁定孔，将若干段拱段在隧道外通过可拆卸的锁圈穿过相邻的拱段上的锁定孔实现拱段之间的活动连接，完成拱段的拼接，得到分段式拱架；
S2：将拼接完成的分段式拱架进行折叠限位，随后运输至隧道内；
S3：解除分段式拱架的折叠限位，将分段式拱架展开，并举升到隧道的礃子面；
S4：将分段式拱架中的相邻拱段进行对位并固定；
S5：将分段式拱架与隧道内壁固定，完成分段式拱架的安装。
进一步地，所述分段式拱架为上述的分段式拱架，所述S1包括以下步骤：
S11：将连接孔作为锁定孔，将未闭环的锁圈穿过连接孔；
S12：将未闭环的锁圈做闭环处理。
进一步地，所述分段式拱架包括顶拱段以及位于顶拱段两侧的侧拱段；
所述S3包括：利用工具抓住分段式拱架中的顶拱段，并举升到隧道的礃子面的顶部，举升过程中分段式拱架上的侧拱段利用自身重力或其他顶撑装置展开。
进一步地，在S5步骤之后，若所述锁圈可拆卸，对闭环的锁圈进行开环处理，取下锁圈。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明通过锁圈将拱段连接，无需专门的铰接设备，对分段式拱架的拼接制造所需场地要求低，减少了铰接设备的投入费用；
2、本发明通过锁圈能够保证拱段之间的连接强度和自由度，在制造和安装分段式拱架时候，降低拱段之间连接时候的工序复杂度，可快速完成相邻拱段的连接，提高分段式拱架的制造和安装效率；
3、本发明公开的可拆卸的锁圈可实现在拱段对位固定之后，锁圈可以取下并重复利用。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的三维结构示意图；
图2为本发明折叠后的状态示意图；
图3为本发明展开后的状态示意图；
图4为本发明具有三段拱段的展开示意图；
图中标记：1-拱段；2-连接板；21-连接孔；3-锁圈。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1-图4所示，一种分段式拱架，包括至少两段拱段1，各个拱段1之间首尾相接，相邻的所述拱段1的连接端开设有锁定孔，即对于中间的拱段1，其拱段1的两端均开设有连接孔21，对于该分段式拱架两端的拱段1，只需在靠近相邻的拱段1连接端位置设置锁定孔，所述拱段1之间通过锁圈3实现活动连接；所述锁圈3的一端依次穿过相邻的所述拱段1上的锁定孔，实现将相邻的拱段1连接活动连接；在完成锁圈3的安装后，可采用将锁圈3对的两端紧贴或焊接、打结等固定的方式使得锁圈3闭合，避免拱段1脱落，锁圈3闭合的方式根据实施工况而定；通过锁圈3将拱段1连接，无需专门的铰接设备，对分段式拱架的拼接制造所需场地要求低，减少了铰接设备的投入费用。
在本实施例中，进一步地，相邻的所述拱段1之间通过可拆卸的锁圈3实现活动连接，锁圈3能够拆卸，在分段式拱段对位固定之后，可以取下锁圈3并重复利用；在本实施例中，锁圈3通常为未闭合的环形结构。
在本实施例中，如图1所示，相邻的所述拱段1的连接端固定设置有连接板2，在所述拱段1架设完成后，相邻的连接板2的端面相贴合，该连接板2能够确定拱段1之间的开合度，进一步地确定分段式拱架在展开架设后形状，相邻的所述连接板2固定连接，连接板2之间通过固定连接的方式连接，保证拱段1之间的连接强度，并且稳定分段式拱架架设后的形状。
进一步地，在分段式拱架展开后，相邻的拱段1之间的端面能够完全贴合的状态具有较优的受力能力，所述连接板2的端面与所述拱段1在该位置的端面平行或共面，或所述连接板2的端面与所述拱段1在该位置的切线垂直，该特征既能够实现相邻的拱段1的端面完全贴合，又能够保证拱段1在展开后相邻的连接板2的端面能够完全贴合，从而保证拱段1支撑隧道内壁的支撑能力的同时，还能保证拱段1之间的连接强度。
更进一步的，相邻的所述拱段1的连接端固定设置有连接板2，所述连接板2上开设有若干个用于穿过锁紧螺栓的连接孔21，所述锁紧螺栓穿过该连接孔21实现相邻的所述连接板2的固定连接，锁紧螺栓能够锁紧并固定相邻拱段1上连接板2，从而稳定连接板2的端面相贴合的状态，进一步地稳定分段式拱架展开后的形状；其次，运用锁紧螺栓连接相邻的连接板2，在施工过程中，需要调节分段式拱架的位置时候或拆卸不必要的分段式拱架时候，也能够很快的实现分段式拱架的拆卸折叠。
当然，在一些实施工况中，连接板2也能通过焊接的方式实现两块相邻的连接板2的固定连接，但是相较于锁紧螺栓的方式，焊接的方式固定相邻的连接板2存在焊接应力和焊接产生的高温容易使连接板2产生不同程度热变形，进而降低连接板2之间的连接强度，严重时候产生的热变形无法导致连接板2的端面无法完全贴合。
对于锁定孔，另一种实施方式中，两段相邻的所述拱段1之间通过锁圈3穿过锁定孔实现可拆卸活动连接，所述锁定孔为所述连接板2上的连接孔21；一方面，相邻的拱段1之间的可拆卸活动连接中的可拆卸部件的锁圈3，即锁圈3能够回收再次利用；另一方面，将连接孔21作为锁定孔，实施作业时候无需在拱段1上再次开设锁定孔，减少锁定孔的开设工序，进一步地提高了拱架拼接的效率。
进一步地，当需要拆卸锁圈3时候，所述锁圈3的闭合方式优选两端紧贴的方式闭合，该方式相对焊接的闭合方式来说，两端紧贴的方式在锁圈3不断的拆卸和安装过程中不会损失材料，而焊接会造成材料的损失并且存在焊接应力。
在本实施例中，所述锁圈3包括金属环、绳索圈中的一种或多种，在以绳索圈作为锁圈3时候，绳索圈可以通过打结的方式来实现锁圈3的闭合；金属环可以采取上述两端紧贴的方式闭合。
如图2所示，在本实施例中，所述锁圈3穿过的所述连接孔21靠近所述拱段1的内侧，分段式拱架中的拱段1为了匹配隧道的内壁，所以拱段1是弧形的，为了使得分段式拱架在折叠后具有较小的占用空间，所以拱段1在折叠时候通常是向拱段1或/和分段式拱架的内侧折叠，而将锁圈3设置在靠近拱段1的内侧，一方面能够避免锁圈3对拱段1折叠时候产生位置限定和干扰，即若锁圈3设置在靠近拱段1的外侧，拱段1向内折叠时候，相邻的拱段1之间的连接端面的内侧会相互靠近，甚至会抵接作为支撑点，而相邻的拱段1之间的连接端面的外侧会相互远离，锁圈3的内径会限定拱段1外侧的远离运动，从而会对拱段1折叠产生干扰；另一方面，若锁圈3设置在拱段1的外侧，要实现拱段1的折叠所需锁圈3的内径远远大于设置在拱段1内侧的锁圈3，由此，将锁圈3设置在拱段1的内侧还能降低锁圈3的使用材料，进一步地降低成本。
一种拱架的安装方法，包括以下步骤：
S1：在拱段1的连接端开设锁定孔，将若干段拱段1在隧道外通过未闭合的、可拆卸的锁圈3穿过相邻的拱段1上的锁定孔实现拱段1之间的活动连接，闭合锁圈3，完成拱段1的拼接，从而得到分段式拱架；通过锁圈3将拱段1拼接，不再使用铰接的方式使拱段1拼接，无需专门的铰接设备，对分段式拱架的拼接制造所需场地要求低，减少了铰接设备的投入费用；锁圈3能够保证拱段1之间的连接强度和自由度，在制造和安装分段式拱架时候，降低拱段1之间连接时候的工序复杂度，可快速完成相邻拱段1的连接，提高分段式拱架的制造和安装效率；锁圈3可拆卸，可实现在拱段对位固定之后，锁圈3可以取下并重复利用。
在本实施例中，所述分段式拱架为上文所述的分段式拱架，所述S1包括以下步骤：
S11：将连接孔21作为锁定孔，将未闭环的锁圈3穿过连接孔21；
S12：在S11之后，将未闭环的锁圈3做闭环处理，实施作业时候无需在拱段1上再次开设锁定孔，减少锁定孔的开设工序，进一步地提高了拱架拼接的效率；
S2：在S1之后，将拼接完成的分段式拱架中相邻的拱段1折叠，即两侧的拱段1向折叠拱架内折叠，随后对拱段1进行捆绑限位，避免折叠拱架在运输过程中散开，随后运输至隧道内，通常是利用台车将拼接完成后的分段式拱架运送至隧道内；
S3：在S2之后，在分段式拱架被运输至隧道内后，解除拱段1的限位，并且展开分段式拱架，并通过拱架抓手将分段式拱架举升到隧道的礃子面(举升装置通常来自台车)；具体的，支撑分段式拱架展开后的中间位置，并且将该位置抵靠在隧道的礃子面的最高点，分段式拱架在展开后的形状与隧道的礃子面的截面形状匹配，使分段式拱架的中间位置抵靠在隧道的礃子面的最高点位置，保证分段式拱架展开后的安装位置；
S4：在S3的过程中或/和S3之后，将分段式拱架中的相邻拱段1进行对位并固定；在本实施例中，通过将相邻的连接板2在锁紧螺栓的作用下固定连接，从而实现相邻的拱段1对位并固定；锁紧螺栓穿过连接板上的连接孔21。
S5：在S4的过程中或/和S4之后，将分段式拱架与隧道内壁锚固的方式固定，完成分段式拱架的安装。
在本实施例中，所述分段式拱架包括顶拱段以及位于顶拱段两侧的侧拱段；
所述S3包括：利用拱架抓手抓住分段式拱架中的顶拱段，并举升到隧道的礃子面的顶部，举升过程中分段式拱架上的侧拱段靠自身重力自行展开；
需要说明的是，如图4所示，当分段式拱架具有超过三段拱段1时候，分段式拱架两侧的拱架在分段式拱架架设过程中通常会在自身重力作用下向隧道内壁抵靠；当分段式拱架只有两段拱段1时候，分段式拱架两侧的拱架通常需要外力(在本实施例中，外力来自顶撑装置)的作用下向隧道的内壁抵靠。
进一步地，在S5步骤之后，若所述锁圈3可拆卸，对闭环的锁圈3进行开环处理，取下锁圈3，将锁圈3回收利用。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种分段式拱架，其特征在于：包括至少两段拱段(1)，相邻的所述拱段(1)的连接端开设有锁定孔，两段所述拱段(1)之间通过锁圈(3)实现活动连接，所述锁圈(3)穿过相邻的所述拱段(1)上的锁定孔。
2.根据权利要求1所述的分段式拱架，其特征在于：相邻的所述拱段(1)之间通过可拆卸的锁圈(3)实现活动连接。
3.根据权利要求1或2所述的分段式拱架，其特征在于：相邻的所述拱段(1)的连接端固定设置有连接板(2)，所述连接板(2)上开设有若干个用于穿过锁紧螺栓的连接孔(21)，所述锁紧螺栓穿过该连接孔(21)实现相邻的所述连接板(2)的固定连接。
4.根据权利要求3所述的分段式拱架，其特征在于：所述锁定孔为所述连接板(2)上的连接孔(21)。
5.根据权利要求4所述的分段式拱架，其特征在于：所述锁圈(3)包括金属环、绳索圈中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的分段式拱架，其特征在于：所述锁圈(3)穿过的所述连接孔(21)靠近所述拱段(1)的内侧。
7.一种拱架的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在拱段(1)的连接端开设锁定孔，将若干段拱段(1)在隧道外通过锁圈(3)穿过相邻的拱段(1)上的锁定孔实现拱段(1)之间的活动连接，完成拱段(1)的拼接，得到分段式拱架；
S2：将拼接完成的分段式拱架进行折叠限位，随后运输至隧道内；
S3：解除分段式拱架的折叠限位，将分段式拱架展开，并举升到隧道的礃子面；
S4：将分段式拱架中的相邻拱段进行对位并固定；
S5：将分段式拱架与隧道内壁固定，完成分段式拱架的安装。
8.根据权利要求7所述的拱架的安装方法，其特征在于：所述分段式拱架为权利要求4-6任意一项所述的分段式拱架，所述S1包括以下步骤：
S11：将连接孔(21)作为锁定孔，将未闭环的锁圈(3)穿过连接孔(21)；
S12：将未闭环的锁圈(3)做闭环处理。
9.根据权利要求求7或8所述的拱架的安装方法，其特征在于：所述分段式拱架包括顶拱段以及位于顶拱段两侧的侧拱段；
所述S3包括：利用工具抓住分段式拱架中的顶拱段，并举升到隧道的礃子面的顶部，举升过程中分段式拱架上的侧拱段利用自身重力或其他顶撑装置展开。
10.根据权利要求9所述的拱架的安装方法，其特征在于：在S5步骤之后，若所述锁圈(3)可拆卸，对闭环的锁圈(3)进行开环处理，取下锁圈(3)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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