CN210530874U

CN210530874U - 一种用于隧道初期支护的板式格栅钢架

Info

Publication number: CN210530874U
Application number: CN201921326182.6U
Authority: CN
Inventors: 田鲁鲁; 郭永发; 殷洪波; 罗云飞; 杨进京; 丁文云; 李贵民; 徐涛; 张海波; 杨翔; 罗胜利; 刘正初; 罗竹; 姚彪; 赵海燕
Original assignee: CREEC Kunming Survey Design and Research Co Ltd
Current assignee: CREEC Kunming Survey Design and Research Co Ltd
Priority date: 2019-08-15
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2029-08-15

Abstract

本实用新型公开了一种用于隧道初期支护的板式格栅钢架，旨在提供一种适用性强的用于隧道初期支护的板式格栅钢架。它包括圆弧状的钢筋网片，多组弧度与钢筋网片弧度一致的主筋组，若干架立筋，若干呈匚字形的加强筋，两组由两根具有螺栓孔的角钢为一组构成的角钢组，两具有长条孔的连接钢板，以及两个呈X形的束腰加强钢筋；所述角钢组的两角钢平行设置；主筋组的两主筋两端分别通过加强筋连接成整体；多组主筋组并列设置且通过若干架立筋连接成与钢筋网片形状一致的主架；所述角钢组分别设置于主架的左右两端；两所述连接钢板对称设置于主架的上下两端；所述钢筋网片固定设置于主架的外弧面上；所述两束腰加强钢筋固定设置于主架的内弧面上。

Description

一种用于隧道初期支护的板式格栅钢架

技术领域

本实用新型涉及隧道工程支护器械技术领域，尤其是一种用于隧道初期支护的板式格栅钢架。

背景技术

钢架由于具有较大的支护刚度和强度，安装后可立即承受开挖引起的围岩松动压力，在隧道初期支护工程（简称初支）中得到广泛的应用。钢架可作为临时支护单独使用，也可与锚杆、钢筋网、喷射混凝土一起作为永久支护使用。目前用于隧道初期支护的钢架主要是格栅钢架和刚性钢架，格栅钢架是采用钢筋冷弯焊接而成的三肢格栅钢架或四肢格栅钢架，刚性钢架多用工字钢、H型钢和旧钢轨等制作。常规格栅钢架与喷射混凝土胶结效果好，受力相对均匀，但其刚度和强度小，不适应于开挖后初期需要强支护、自稳能力差的隧道；而刚性钢架类似“钢梁”，其比喷射混凝土刚度大的多，在刚性钢架位置受力集中，不能够像隧道衬砌配筋一样均匀受力，变形协调能力差，尤其是刚性钢架与混凝土粘结效果不好，与围岩间的空隙难以用喷射混凝土紧密充填，容易导致钢架与喷射混凝土脱离，在钢架附近出现裂缝。因此，缺少一种兼具格栅钢架和刚性钢架优点，即刚度、强度高且受力均匀、适应变形能力强的钢架结构。而且，为了增强初支结构的整体性，传统钢架间设置的纵向连接钢筋和钢筋网片需要在洞内进行焊接工序，一方面降低施工效率，另一方面不适应于瓦斯隧道。

一般钢架施工工序为：初喷混凝土、铺设钢筋网、架立钢架、焊接钢架间纵向连接钢筋及复喷混凝土等，钢筋网和纵向连接钢筋与钢架洞内现场焊接质量不易保证，钢筋网和纵向连接钢筋受力作用不明确，需进行改进。从受力计算模型方面，传统钢架为“梁式”受力构件，实际围岩压力为面荷载分布，在钢架之间的喷射混凝土易受力鼓出，造成初期支护侵限，因此，继续一种受力更合理，受力更明确的钢架。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供一种刚度和强度较高，受力均匀、适应变形能力强的用于隧道初期支护的板式格栅钢架。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于隧道初期支护的板式格栅钢架，包括圆弧状的钢筋网片，多组弧度与钢筋网片弧度一致、由两根主筋为一组构成的主筋组，若干架立筋，若干呈匚字形的加强筋，两组由两根具有螺栓孔的角钢为一组构成的角钢组，两具有长条孔的连接钢板，以及两个呈X形的束腰加强钢筋；所述角钢组的两角钢平行设置；主筋组的两主筋两端分别通过加强筋连接成整体；多组主筋组并列设置且通过若干架立筋连接成与钢筋网片形状一致的主架；所述角钢组分别设置于主架的左右两端；两所述连接钢板对称设置于主架的上下两端；所述钢筋网片固定设置于主架的外弧面上；所述两束腰加强钢筋固定设置于主架的内弧面上。

优选的是，所述架立筋采用八字筋。

优选的是，所述主筋组为三组，与角钢组采用焊接连接。

优选的是，所述架立筋与主筋组采用焊接连接。

优选的是，所述加强筋与主筋采用焊接连接。

优选的是，所述连接钢板与主架采用焊接连接。

优选的是，所述束腰加强钢筋与主架采用焊接连接。

优选的是，所述钢筋网片与主架采用焊接连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

（1）本实用新型在隧道开挖后满布围岩壁，受力主筋分布均匀，无薄弱区域，其强度和刚度比传统格栅钢架大，安装完成后可立即承受较大围岩松动荷载，可根据土层情况及场地条件设计，达到刚性钢架的支护效果。当喷射混凝土达到一定强度后，能一起共同承受逐渐增长的围岩压力，与松动围岩变形协调能力强，符合新奥法先柔后刚的支护原理，特别适用围岩收敛变形量较大的大跨度隧道。

（2）本实用新型适应于分部台阶开挖隧道，整体稳定性强。上台阶导洞拱脚处的常规钢架主要依靠锁脚锚杆保持稳定，开挖下台阶导洞时，常规钢架拱脚容易失稳。板式格栅钢架利用高强螺栓与上一循环的板式格栅钢架连接在一起，增强了钢架稳定性。

（3）本实用新型格栅钢架与混凝土粘结较好，能与喷射混凝土形成类似钢筋混凝土结构，该结构在纵、横向的强度、刚度基本相同，整体稳定性高，而且本实用新型既具有高强度和刚度，又避免了刚性钢架与围岩间的空隙，能被喷射混凝土填实，有利于初支结构受力。

（4）本实用新型全部采用预制板式格栅钢架拼装，免焊接，连接牢固，特别适用禁止焊接的瓦斯隧道或作业环境恶劣等不适宜焊接操作的隧道，由于在洞外工厂预制，板式格栅钢架间连接比洞内采用纵向连接钢筋焊接的常规格栅钢架连接效果好。

（5）本实用新型通过对单独工序下的钢筋网片、钢架、纵向连接钢筋等进行优化及集成装配成整体单元，施工工序少，操作简单，易于大规模推广使用。减少了钢架间纵向连接钢筋焊接和钢筋网铺设焊接工序，施工速度快，立支立护，对围岩可以起到很好的支护效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的分解图。

图3为本实用新型用于台阶法施工安装的立面示意图。

图4为本实用新型用于台阶法施工安装的纵断面示意图。

图5为垫钢板的结构示意图。

图6为V形连接板的结构示意图。

图中各标号为：1-板式格栅钢架；2-Ⅰ式接头；3-Ⅱ式接头；4-Ⅲ式接头；5-Ⅳ式接头；6-喷射混凝土；7-上台阶导洞；8-下台阶导洞；9-高强螺栓；10-主筋；11-架立筋；12-加强筋；13-角钢；14-连接钢板；15-钢筋网片；16-螺栓孔；17-长条孔；18-束腰加强钢筋；19-垫钢板；20-V形连接板；21-加强肋；22-连接孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

图1-2所示用于隧道初期支护的板式格栅钢架，包括圆弧状的钢筋网片，三组弧度与钢筋网片弧度一致、由两根主筋为一组构成的主筋组，若干架立筋，若干呈匚字形的加强筋，两组由两根具有螺栓孔的角钢为一组构成的角钢组，两具有长条孔的连接钢板，以及两个呈X形的束腰加强钢筋；所述角钢组的两角钢平行设置；主筋组的两主筋两端分别通过加强筋连接成整体；多组主筋组并列设置且通过若干架立筋连接成与钢筋网片形状一致的主架；所述角钢组分别设置于主架的左右两端；两所述连接钢板对称设置于主架的上下两端；所述钢筋网片固定设置于主架的外弧面上；所述两束腰加强钢筋固定设置于主架的内弧面上。

本实施例中，所述架立筋采用八字筋，显然还可以采用“口”字形、“日”字形及其他形状的架立筋型式，与主筋10共同构成板式格栅钢架的受力部分。

本实施例中，所述主筋组与角钢组采用焊接连接。所述架立筋与主筋组采用焊接连接。所述加强筋与主筋采用焊接连接。所述连接钢板与主架采用焊接连接。所述束腰加强钢筋与主架采用焊接连接。所述钢筋网片与主架采用焊接连接。

如图3-4所示为本实用新型用于台阶法施工的示意图，板式格栅钢架通过各式接头连接成一榀板式钢支架。所述板式格栅钢架是将不同长度规格的板式格栅钢架通过Ⅰ式接头2、Ⅱ式接头3、Ⅲ式接头4和Ⅳ式接头5利用高强螺栓9连接构成。每榀板式钢支架的各板式格栅钢架通过设置在两端的角钢13和高强螺栓9连接，两榀板式钢支架间通过板式格栅钢架上设置的连接钢板14采用高强螺栓9连接，板式格栅钢架通过纵向和环向高强螺栓9连接形成一个封闭壳体承受围岩压力。

Ⅰ式接头2为采用高强螺栓9直接将两个板式格栅钢架连接形成的接头，Ⅱ式接头3为采用高强螺栓9将两个板式格栅钢架夹住垫钢板19紧固连接形成的接头，Ⅲ式接头4为采用高强螺栓9将一个板式格栅钢架和垫钢板19紧固连接形成的接头，Ⅳ式接头5为采用高强螺栓9将仰拱位置板式格栅钢架与焊接在边墙板式格栅钢架-3上的V形连接板20紧固连接形成的接头。垫钢板19和V形连接板20上均预留连接孔22。

如图5所示，垫钢板19采用普通钢板，也可以采用槽钢。如图6所示，V形连接板20内设置三角形加强肋21。

板式格栅钢架的强度和刚度可以根据围岩荷载大小通过主筋10加大直径或加密间距进行设计，加密主筋10间距后相应增加相应组数的架立筋11，不局限于两列架立筋11。

架立筋11的布置沿隧道纵向在同一水平位置，形成“纵梁”效应，将初期支护结构板分成小块承载体。

该板式格栅钢架用于隧道初期支护时，以隧道台阶法施工为例，其具体步骤如下：

1、板式格栅钢架构件预制：按设计尺寸加工板式格栅钢架的各个构件，冷弯成型主筋10、架立筋11、加强筋12和束腰加强钢筋18，截取角钢13、连接钢板14，于角钢13上钻设螺栓孔16，于连接钢板14上钻设条形孔17，将各个构件焊接组装在一起构成主架，主架外侧铺设钢筋网片15并焊接固定。按设计尺寸加工作为接头连接构件的垫钢板19，于垫钢板19和V形连接板20上钻设螺栓孔16，螺栓孔16位置与板式格栅钢架连接角钢13螺栓孔16位置对应。

2、板式格栅钢架在洞外试拼装，检验尺寸、连接是否合格。

3、开挖隧道上台阶导洞7。开挖面超欠挖处理，保证开挖面平整度满足相关规范要求。

4、喷射混凝土6初喷。测定板式格栅钢架位置，清除板式格栅钢架在上台阶导洞7拱脚安装位置的虚渣。

5、架立钢架。采用高强螺栓9将各板式格栅钢架进行连接。

6、检验钢架安装质量。矫正拼装后的上台阶板式格栅钢架位置，将该榀板式钢支架与上一循环上台阶板式格栅钢架的连接钢板14长条孔17对齐，采用高强螺栓9连接牢固。

7、施作系统锚杆及锁脚锚杆，锁脚锚杆应与钢架连接牢固。

8、喷射混凝土6复喷。复喷混凝土时，上台阶拱脚板式格栅钢架的Ⅱ式接头3连接处预留暂不喷混凝土，其余部位喷射混凝土覆盖，以便与下台阶导洞8的板式格栅钢架连接。

9、开挖下台阶导洞8，喷射混凝土6初喷后架立下台阶导洞8板式格栅钢架，下台阶板式格栅钢架与上台阶导洞7拱脚处板式格栅钢架采用Ⅱ式接头3连接，边墙板式格栅钢架在拱脚处采用Ⅲ式接头，仰拱板式格栅钢架与边墙板形格栅钢架采用Ⅳ式接头5连接，板式格栅钢架封闭成环。

10、同步骤6~8检验钢架安装质量，并进行纵向板式格栅钢架间连接，复喷混凝土，完成一个隧道初期支护结构施工循环。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于隧道初期支护的板式格栅钢架，包括圆弧状的钢筋网片，多组弧度与钢筋网片弧度一致、由两根主筋为一组构成的主筋组，若干架立筋，若干呈匚字形的加强筋，两组由两根具有螺栓孔的角钢为一组构成的角钢组，两具有长条孔的连接钢板，以及两个呈X形的束腰加强钢筋；其特征在于：所述角钢组的两角钢平行设置；主筋组的两主筋两端分别通过加强筋连接成整体；多组主筋组并列设置且通过若干架立筋连接成与钢筋网片形状一致的主架；所述角钢组分别设置于主架的左右两端；两所述连接钢板对称设置于主架的上下两端；所述钢筋网片固定设置于主架的外弧面上；所述两束腰加强钢筋固定设置于主架的内弧面上。

2.根据权利要求1所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述架立筋采用八字筋。

3.根据权利要求1或2所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述主筋组为三组，与角钢组采用焊接连接。

4.根据权利要求1或2所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述架立筋与主筋组采用焊接连接。

5.根据权利要求1或2所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述加强筋与主筋采用焊接连接。

6.根据权利要求1或2所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述连接钢板与主架采用焊接连接。

7.根据权利要求1或2所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述束腰加强钢筋与主架采用焊接连接。

8.根据权利要求1或2所述用于隧道初期支护的板式格栅钢架，其特征在于：所述钢筋网片与主架采用焊接连接。