CN206668276U - 一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置 - Google Patents
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Abstract
一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，该装置包括环形反力架和两个移动架，两个移动架均沿隧道的行进方向延伸放置，环形反力架的两端分别对应安装在两个移动架上，环形反力架的外周面设有多个用于压接在隧道内部支护的钢拱架上的千斤顶；其中，环形反力架为多榀，相邻两榀环形反力架之间通过纵向连接杆相互连接，位于同一榀的环形反力架上的各千斤顶对应支撑隧道内部同一榀的钢拱架。该装置实现拆除‑重作交替进行，直至完成整片拱架的换拱施工，施工效率高，可以方便快捷的完成隧道换拱支护作业，可以为隧道换拱提供安全的施工作业环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道工程施工领域，具体涉及一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置。
背景技术
目前，隧道工程施工一般采用新奥法，即隧道开挖后充分利用围岩自身的承载能力，由初次支护限制围岩变形并与围岩共同受力，待围岩变形稳定后施作二次衬砌作为强度储备。在隧道的钢拱架上初次支护施作后，因地质条件差、偏压、地下水、施工组织不到位等原因，容易在隧道施工过程中产生拱顶和边帮变形过大现象，导致初次衬砌侵限，即初次衬砌侵入二次衬砌厚度界限的现象。为保证隧道结构安全，需进行隧道初支拱架的替换。通常的做法是：在侵限段支护、注浆，拆除侵限拱架，之后扩挖、安装新拱架，再次进行初次支护的喷混凝土作业。
应当指出的是，现行“换拱”方法在侵限支护、拆除和注浆等方面存在施工程序繁杂、安全隐患突出等问题。如在侵限支护时，常在隧道换拱区域采用板、柱、梁等搭设支护台架，对换拱区域的初次支护进行加固，但是新旧刚架的节点连接薄弱、纵向连接杆强度差等容易导致支护强度不足，影响支护安全。在拱架拆除时，多是采用冲击钻或破碎锤破坏初支混凝土，缺乏拆除拱的支护保护，容易导致混凝土崩落和拱架坍塌，危及施工人员安全。注浆加固是提高围岩稳定性的有效措施，但是在很多工程中出现了注浆固结无效，甚至软化围岩的现象，这在隧道换拱时是非常危险的。因此，为了提高隧道侵限段换拱作业的安全和效率，迫切需要开发一种隧道换拱装置，以便高效、安全的完成换拱作业。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置。
本实用新型所采用的技术方案为：一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，该装置包括环形反力架和两个移动架，两个移动架均沿隧道的行进方向延伸放置，环形反力架的两端分别对应安装在两个移动架上，环形反力架的外周面设有多个用于压接在隧道内部支护的钢拱架上的千斤顶；其中，环形反力架为多榀，相邻两榀环形反力架之间通过纵向连接杆相互连接，位于同一榀的环形反力架上的各千斤顶对应支撑隧道内部同一榀的钢拱架。
其中，环形反力架个数为三榀以上的奇数，位于中心的环形反力架对应待拆除的初次支护的钢拱架。
其中，环形反力架包括内弧形钢板、外弧形钢板和设在内弧形钢板和外弧形钢板之间的檀条，檀条的两端分别与内弧形钢板和外弧形钢板固定连接。
进一步地，移动架包括沿隧道行进方向延伸放置的工字梁，工字梁的底部安装有移动轮，工字梁的上端面设有两个T型槽，T型槽的长度方向沿工字梁的长度方向延伸设置，内弧形钢板和外弧形钢板的端部分别对应配合连接在两个T型槽中，且两个T型槽的槽底均布有螺纹孔，内弧形钢板和外弧形钢板的两端分别通过穿过螺纹孔的定位螺钉固定在两个工字梁上。
其中，纵向连接杆的两端分别设有正丝扣和反丝扣，环形反力架上设有与丝扣对应连接的吊耳。
进一步地，纵向连接杆由中间杆和两个螺杆组成，中间杆的两端设有旋向相同的内螺纹孔，两个螺杆分别通过各自一端部设置的外螺纹连接在中间杆两端的内螺纹孔中，正丝扣和反丝扣分别设在两个螺杆的另一端。
有益效果：1、环形反力架上沿其环向设置有千斤顶，环形反力架的底部安装在工字梁上，环形反力架可在工字梁上移动和定位，整个装置通过工字梁下部的移动轮在隧道底板或仰拱上行走，便于移动换拱。
2、该装置的两个移动架沿隧道的行进方向延伸放置，环形反力架呈拱形设置在移动架上，环形反力架的下方区域不影响隧道内的其他施工；且工字梁通过移动轮在隧道内行走，使环形反力架能够平稳移动。
3、该移动换拱装置在使用时，将该装置推进在隧道侵限换拱区，调整环形反力架在工字梁上的位置并用定位螺栓固定，环形反力架的位置可在移动架上微调；搭设纵向连接杆，启动千斤顶使其支撑在初次支护相邻的多榀钢拱架上，依次卸除位于中间位置的位于同一个环形反力架上的千斤顶，每卸载环形反力架上的一个千斤顶，拆除一片拱架，紧接着安装一片新拱架，再次对新装的拱架用千斤顶压紧，该装置实现拆除-重作交替进行，直至完成整片拱架的换拱施工，施工效率高，可以方便快捷地完成隧道换拱支护作业，为隧道换拱提供安全的施工作业环境；其结构简单，使用方便，成本低廉，便于推广应用。
附图说明
图1为隧道施工标准断面图；
图2为隧道施工断面的A-A断面剖视图；
图3为隧道换拱装置工作图；
图4为图3中B-B断面剖视图；
图5为纵向连接杆结构图；
图6为图4中，位于中间的环形反力架上第一片拱架拆除及置换断面图。
附图标记：1、环形反力架，2、工字梁，3、千斤顶，4、定位螺栓，5、移动轮，6、纵向连接杆，7、仰拱，8、换拱区，9、初次支护，10、钢拱架，11、二次衬砌，12、移动架，13、内弧形钢板，14、外弧形钢板，15、檩条，16、中间杆，17、螺杆，18、正丝扣，19、反丝扣。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
隧道施工断面及结构分布如图1和图2所示，支护结构采用复合式衬砌，初次支护9内含钢拱架10，钢拱架10包括仰拱7，二次衬砌11为现浇模筑钢筋混凝土。隧道施工采用现有的三台阶七步开挖法。
一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，如图3所示，包括环形反力架1和两个移动架12，移动架12为两个且均沿隧道的行进方向延伸放置，如图4所示，移动架12包括沿隧道行进方向延伸放置的工字梁2和设在工字梁2底部的移动轮5。
如图3所示，环形反力架1的两端分别对应安装在两个移动架12上，环形反力架1的外周面设有多个用于压接在隧道内部支护的钢拱架上的千斤顶3，优选的，千斤顶为液压千斤顶；其中，环形反力架1包括内弧形钢板13、外弧形钢板14和设在内弧形钢板13和外弧形钢板14之间的檀条15，檀条15的两端分别与内弧形钢板13和外弧形钢板14连接固定，内弧形钢板13和外弧形钢板14的两端分别通过穿过螺纹孔的定位螺钉4固定在两个工字梁2上。其中，工字梁2的上端面设有两个T型槽，T型槽的长度方向沿工字梁2的长度方向延伸设置，内弧形钢板13和外弧形钢板14的端部分别对应配合滑动连接在两个T型槽中，且两个T型槽的槽底均布有螺纹孔，工字梁上端面设置的T型槽以及内弧形钢板和外弧形钢板端部滑动配合连接在T型槽的具体结构未标示在附图中，其具体结构参照现有技术的滑轨结构，还可以根据实际情况，将T型槽替换为燕尾槽等滑轨结构。
其中，环形反力架1为多榀，相邻两榀环形反力架1之间通过纵向连接杆6相互连接，位于同一榀的环形反力架1上的各千斤顶3对应支撑隧道内部同一榀的钢拱架10。优选的，环形反力架1个数为三榀以上的奇数，位于中心的环形反力架1对应待拆除的初次支护的钢拱架10。
如图4所示，环形反力架1为三榀，每一榀环形反力架1上的千斤顶3对应支撑一榀钢拱架10，位于中间的环形反力架1为换拱作业区，即位于中间的环形反力架1对应待拆除的初支钢拱架，相邻两榀环形反力架1之间通过纵向连接杆6相互连接，纵向连接杆6的两端分别设有正丝扣18和反丝扣19。工作时，按照拆除顺序，逐步由千斤顶卸载-初支钢拱架拆除-扩挖-安装新的初支拱架-喷浆-千斤顶加载，实现某部拱架替换，图6为中间环形反力架上第一片拱架拆除及置换断面图；如此循环，可实现整环拱架的替换。待初支稳定后，卸载全部千斤顶，将环形反力架移动到工字梁上其他位置，可进行下榀拱架的替换。
如图5所示，纵向连接杆6由中间杆16和两个螺杆17组成，中间杆16的两端设有旋向相同的内螺纹孔，两个螺杆17分别通过各自一端部设置的外螺纹连接在中间杆16两端的内螺纹孔中，正丝扣18和反丝扣19分别设在两个螺杆17的另一端。
利用上述的一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置进行换拱的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）、将该换拱装置推进到隧道侵限区域，调整环形反力架1在移动架12上的位置，使多榀环形反力架1位于相邻多榀钢拱架10的正下方；
步骤（2）、搭设纵向连接杆，利用纵向连接杆6调整相邻环形反力架1之间的间距，如图4所示，为三榀环形反力架1，调整各环形反力架1在工字梁2上的位置，使各环形反力架1与各钢拱架10对应设置，并用定位螺栓4将支座固定在工字梁2上，多榀环形反力架1形成稳固整体；
步骤（3）、启动多榀环形反力架1上的全部千斤顶3，使千斤顶3紧密压接在支护的钢拱架10上；
步骤（4）、对于位于中间的环形反力架1的支撑区域，从钢拱架10一侧的拱脚开始，依次卸除环形反力架1上的千斤顶3，每卸载一个千斤顶，拆除一片拱架后重新安装一片新拱架，并再次对新拱架用千斤顶压紧，拆除-重新安装交替进行，直至完成整榀钢拱架的换拱施工；如图6所示，对于图4中对应的中间环形反力架支撑区域，从一侧拱脚开始，依次卸除环形反力架1上的千斤顶3，每卸载一个千斤顶、拆除一片拱架、紧接着安装一片新拱架、并再次对新装片拱用千斤顶压紧，拆除-重作交替进行，直至完成整片拱架的换拱施工，图中的标记8为完成的换拱区；
步骤（5）、卸除该装置的全部千斤顶3，推动该换拱装置，至其位于中间的环形反力架1支护在与步骤（4）完成换拱的钢拱架相邻的钢拱架上，重复步骤（2）至步骤（4）的操作。
Claims (6)
1.一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，其特征在于：该装置包括环形反力架和两个移动架，两个移动架均沿隧道的行进方向延伸放置，环形反力架的两端分别对应安装在两个移动架上，环形反力架的外周面设有多个用于压接在隧道内部支护的钢拱架上的千斤顶；其中，环形反力架为多榀，相邻两榀环形反力架之间通过纵向连接杆相互连接，位于同一榀的环形反力架上的各千斤顶对应支撑隧道内部同一榀的钢拱架。
2.根据权利要求1所述的一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，其特征在于：环形反力架个数为三榀以上的奇数，位于中心的环形反力架对应待拆除的初次支护的钢拱架。
3.根据权利要求1所述的一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，其特征在于：环形反力架包括内弧形钢板、外弧形钢板和设在内弧形钢板和外弧形钢板之间的檀条，檀条的两端分别与内弧形钢板和外弧形钢板固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，其特征在于：移动架包括沿隧道行进方向延伸放置的工字梁，工字梁的底部安装有移动轮，工字梁的上端面设有两个T型槽，T型槽的长度方向沿工字梁的长度方向延伸设置，内弧形钢板和外弧形钢板的端部分别对应配合连接在两个T型槽中，且两个T型槽的槽底均布有螺纹孔，内弧形钢板和外弧形钢板的两端分别通过穿过螺纹孔的定位螺钉固定在两个工字梁上。
5.根据权利要求1所述的一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，其特征在于：纵向连接杆的两端分别设有正丝扣和反丝扣，环形反力架上设有与丝扣对应连接的吊耳。
6.根据权利要求5所述的一种隧道初次支护侵限段的移动换拱装置，其特征在于：纵向连接杆由中间杆和两个螺杆组成，中间杆的两端设有旋向相同的内螺纹孔，两个螺杆分别通过各自一端部设置的外螺纹连接在中间杆两端的内螺纹孔中，正丝扣和反丝扣分别设在两个螺杆的另一端。
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| CN112127911A (zh) * | 2020-10-28 | 2020-12-25 | 湖南科技大学 | 一种软硬互层围岩隧道初支侵限换拱方法 |
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