CN214741373U - 一种钢混组合拱架节段、钢混组合拱架及隧道支护系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种钢混组合拱架节段、钢混组合拱架及隧道支护系统，涉及隧道系统支护领域。钢混组合拱架节段包括空心钢外模，空心钢外模为两端开口的中空结构，并沿第一圆周的周向延伸，中空部分用于填筑混凝土，空心钢外模包括主体部和位于主体部的两端的连接部，连接部连接于主体部，连接部包括沿第二圆周间隔设置的多个连接件，第二圆周所在的平面与第一圆周所在的平面垂直，每个连接件设置有第一通孔；两个定位件，两个定位件位于空心钢外模的两端，定位件与连接部贴合，每个定位件设置有与多个连接件对应的多个第二通孔。该钢混组合拱架节段将混凝土填筑于空心钢外模以形成钢混组合的整体结构，使得该钢混组合拱架节段具有较强的支撑刚性。

Description

一种钢混组合拱架节段、钢混组合拱架及隧道支护系统

技术领域

本申请涉及隧道支护系统领域，具体而言，涉及一种钢混组合拱架节段、钢混组合拱架及隧道支护系统。

背景技术

隧道建设过程中，在隧道爆破开挖后，需要对裸露的围岩进行初期支护，设置支护装置及支护系统支撑围岩，以传递围岩收敛的载荷。

传统的初期支护装置及支护系统，对不利结构面无法起到整体支护加固的效果，在进行支护后，仍然存在围岩脱落甚至塌方的风险，施工安全存在巨大隐患，且无法保证施工质量。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种钢混组合拱架节段、钢混组合拱架及隧道支护系统，该钢混组合拱架节段将混凝土填筑于空心钢外模以形成钢混组合的整体结构，使得该钢混组合拱架节段具有较强的支撑刚性，且多个钢混组合拱架节段能够组合形成钢混组合拱架，以增加隧道初期支护的抗弯能力。同时，该隧道支护系统能够增强隧道系统抵抗围岩收敛的能力，对不利结构面起到有效的支护效果。

一方面，本申请提供了一种钢混组合拱架节段，包括空心钢外模，空心钢外模为两端开口的中空结构，并沿第一圆周的周向延伸，空心钢外模的中空部分用于填筑混凝土，空心钢外模包括主体部和位于主体部的两端的连接部，主体部沿第一圆周的径向的截面为多边形，连接部连接于主体部，连接部包括沿第二圆周间隔设置的多个连接件，第二圆周所在的平面与第一圆周所在的平面垂直设置，每个连接件设置有第一通孔；两个定位件，两个定位件位于空心钢外模的两端，定位件与连接部贴合且固定，每个定位件设置有与多个连接件对应的多个第二通孔，每个第二通孔与对应的连接件的第一通孔同轴，定位件用于与相邻的钢混组合拱架节段的定位件连接。

本申请的钢混组合拱架节段，通过将混凝土填筑于空心钢外模，以形成钢混组合的整体结构，使得该钢混组合拱架节段具有较强的支撑刚性。

在本申请的一些实施例中，连接部与主体部一体成型。

在上述方案中，一体成型的连接部与主体部支撑刚度大，且具有良好的定位性能，便于相邻的两个钢混组合拱架节段进行拼接。

在本申请的一些实施例中，多个连接件的第一通孔位于第二圆周。

在上述方案中，该种设置方式，在多个钢混组合拱架节段进行拼接时，便于相邻的两个钢混组合拱架节段连接，连接稳定性强。

在本申请的一些实施例中，在第二圆周所在的投影面上，连接部的投影位于定位件的投影内。

在上述方案中，该种设置方式，便于将连接部通过焊接的方式与定位件连接，具有足够的位置空间能够进行焊接作业。

在本申请的一些实施例中，定位件与连接部沿连接件的外轮廓焊接。

在上述方案中，焊接能够稳定的将定位件与连接件连接，即定位件与连接部之间能够稳定的连接，以保证在将多个钢混组合拱架节段拼接后，连接的部位具有较强的支撑强度和支撑稳定性。

另一方面，本申请还提供了一种钢混组合拱架，包括多个上述的钢混组合拱架节段，多个钢混组合拱架节段沿第一圆周的周向依次连接成拱架本体；其中，相邻的两个钢混组合拱架节段之间的定位件抵接，且通过螺纹紧固件固定。

本申请的钢混组合拱架，通过将多个钢混组合拱架节段拼接形成呈拱形的整体结构，以增强隧道初期支护的抗弯能力。

在本申请的一些实施例中，钢混组合拱架还包括橡胶垫片，橡胶垫片设置于相互抵接的两个定位件之间。

在上述方案中，设置橡胶垫片以对相邻的两个钢混组合拱架节段之间的力进行缓冲，且橡胶垫片能够减少相互抵接的两个定位件之间的磨损。同时，橡胶垫片具有一定的韧性，在拼接多个钢混组合拱架节段的过程中，相互抵接的两个定位件之间会存在一定的误差而不能完全抵接，橡胶垫片能够消除两个定位件之间的误差，提高钢混组合拱架的稳定性。

在本申请的一些实施例中，钢混组合拱架的曲率与隧道内轮廓的曲率相同。

在上述方案中，钢混组合拱架能够对隧道系统进行稳定的支撑，且钢混组合拱架能够将围岩收敛的载荷有效的分散并传递。

在本申请的一些实施例中，钢混组合拱架还包括两个支撑节段，两个支撑节段位于拱架本体的两端，每个支撑节段被配置为与拱架本体可拆卸地连接。

在上述方案中，设置支撑节段以对拱架本体进行支撑定位；同时，支撑节段能够将拱架本体受到的载荷传递至基准面(地面)，以使整个钢混组合拱架能够对隧道系统进行稳定的支撑。

又一方面，本申请还提供了一种隧道支护系统，包括钢混组合拱架。

本申请的隧道支护系统，通过钢混组合拱架对隧道系统进行初期支护，该隧道支护系统能够增强隧道系统抵抗围岩收敛的能力，对不利结构面起到有效的支护效果。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的钢混组合拱架节段的结构示意图；

图2为本申请第一实施例提供的空心钢外模的结构示意图；

图3为本申请第一实施例提供的定位件的结构示意图；

图4为本申请第一实施例提供的连接部与定位件的连接示意图；

图5为本申请第二实施例提供的钢混组合拱架的结构示意图；

图6为本申请第二实施例提供的相邻的两个钢混组合拱架节段的连接示意图。

图标：1-钢混组合拱架节段；10-空心钢外模；11-主体部；12-连接部；121-连接件；122-第一通孔；13-定位件；131-第二通孔；20-钢混组合拱架；21-橡胶垫片；22-螺纹紧固件；23-拱架本体；24-支撑节段；31-第一圆周；32-第二圆周。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参考附图描述本申请第一方面实施例的钢混拱架组合节段。

如图1和图2所示，本申请的钢混组合拱架节段1包括空心钢外模10和两个定位件13。其中，空心钢外模10为两端开口的中空结构，并沿第一圆周31的周向延伸，空心钢外模10的中空结构能够填筑混凝土以形成钢混组合的整体结构，该钢混组合拱架节段1具有较强的支撑强度。其中，第一圆周31可以理解为多个钢混组合拱架节段1连接为钢混组合拱架20后支撑的隧道的内轮廓。

如图2所示，空心钢外模10包括主体部11和位于主体部11两端的连接部12。其中，主体部11为两端开口的中空结构并能够填筑混凝土，连接部12与主体部11连接。

在本申请的一些实施例中，主体部11沿第一圆周31的径向的截面为多边形，例如三角形，方形等。

在本申请的一些实施例中，连接部12与主体部11一体成型，以保证连接部12与主体部11之间具有足够的支撑刚度。需要指出的是，以主体部11沿第一圆周31的径向的截面为三角形为例，连接部12与主体部11一体成型可以是连接部12与主体部11一同浇铸成型；还可以是主体部11浇铸成型后，在主体部11的两端沿主体部11的三条棱进行切割开口，并将切割后的主体部11的侧壁之间相互不连接的部分进行折弯，可选的，进行90°的折弯，以使上述进行折弯的部分形成连接部12。

如图2所示，连接部12包括沿第二圆周32间隔设置的多个连接件121，且每个连接件121设置有第一通孔122。需要指出的是，第二圆周32所在的平面与第一圆周31所在的平面相互垂直。其中，多个连接件121沿第二圆周32间隔设置指的是每个连接件121都具有形心，多个连接件121的形心位于第二圆周32且间隔设置。

进一步的，多个连接件121的第一通孔122位于第二圆周32。如图2所示，在本申请的一些实施例中，以连接件121的形状规则为例，多个连接件121的第一通孔122不仅位于第二圆周32，且每个第一通孔122均位于相对应的连接件121的形心位置。该种设置方式能够保证连接过程中，连接件121受到的载荷较为均匀，避免了因为应力集中而导致的连接件121自身变形或连接件121从主体部11脱离的风险。

如图1所示，本申请的钢混组合拱架节段1包括两个定位件13，两个定位件13位于空心钢外模10的两端，且定位件13与连接部12贴合并固定，定位件13用于与相邻的钢混组合拱架节段1的定位件13连接。

需要指出的是，两个定位件13位于空心钢外模10的两端是指两个定位件13中一者与位于空心钢外模10的一端的连接部12的外侧(远离主体部11的一侧)贴合并固定；两个定位件13中另一者与位于空心钢外模10的另一端的连接部12的外侧(远离主体部11的一侧)贴合并固定，可以理解为该钢混组合拱架节段1的两端的最外侧均设置一个定位件13，也即，空心钢外模10位于两个定位件13之间。

如图1和图3所示，在本申请的一些实施例中，每个定位件13设置有与多个连接件121对应的多个第二通孔131，且每个第二通孔131与对应的连接件121的第一通孔122同轴，以方便连接相邻的两个钢混组合拱架节段1。

需要指出的是，在上述的实施例中，每个定位件13设置第二通孔131的数量与对应的多个第一通孔122的数量相同。在本申请的另一些实施例中，每个定位件13设置第二通孔131的数量可以多于对应的第一通孔122的数量。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，在第二圆周32所在的投影面上连接部12的投影位于定位件13的投影内。其中，连接部12的投影位于定位件13的投影内，并不是指连接部12的投影完全位于定位件13的投影内，而是指连接部12的投影的至少部分外轮廓可以与定位件13的投影的外轮廓重合。

进一步的，在本申请的一些实施例中，定位件13与连接部12沿连接件121的外轮廓焊接，以使定位件13与连接部12之间能够稳定的连接，进而保证两个相邻的钢混组合拱架节段1之间具有较强的连接稳定性。在本申请的另一些实施例中，定位件13与连接部12之间还可以通过胶接。

下面参考附图描述本申请第二方面实施例的钢混组合拱架20。

如图5所示，本申请的钢混组合拱架20包括多个钢混组合拱架节段1，多个钢混组合拱架节段1沿第一圆周31的周向依次连接成拱架本体23。

如图6所示，在本申请的一些实施例中，相邻的两个钢混组合拱架节段1之间的定位件13抵接，且通过螺纹紧固件22固定，使用螺纹紧固件22进行紧固，便于对多个钢混组合拱架节段1进行位置的调节，以使得钢混组合拱架20具有较强的连接稳定性。其中，如图6所示，在使用螺纹紧固件22对相邻的两个钢混组合拱架节段1进行连接时，螺纹紧固件22依次穿过两个钢混组合拱架节段1中一者的第一通孔122和第二通孔131后，再依次穿过两个钢混组合拱架节段1中另一者的第二通孔131和第一通孔122。在本申请的另一些实施例中，相邻的两个钢混组合拱架节段1还可以通过焊接的方式进行连接。

如图6所示，在本申请的一些实施例中，钢混组合拱架20还包括橡胶垫片21，橡胶垫片21设置于相邻的两个钢混组合拱架节段1的相互抵接的两个定位件13之间。设置橡胶垫片21能够对相邻的两个钢混组合拱架节段1之间的力进行缓冲，且橡胶垫片21能够减缓相互抵接的两个定位件13的磨损。同时，橡胶垫片21具有一定的韧性，在多个钢混组合拱架节段1的拼接过程中，相互抵接的两个定位件13之间会存在一定的误差而不能完全抵接，橡胶垫片21能够减小两个定位件13之间的误差，提高钢混组合拱架20的稳定性。

在本申请的一些实施例中，钢混组合拱架20的曲率与隧道内轮廓的曲率相同，即第一圆周31的曲率与隧道内轮廓的曲率相同。该种设置方式，钢混组合拱架20能够对隧道系统进行稳定的支撑，且钢混组合拱架20能够将围岩收敛的载荷有效的分散并传递。

需要指出的是，第一圆周31的半径根据隧道的内轮廓半径而定，当隧道的内轮廓半径发生变化时，第一圆周31的半径相应地随隧道的内轮廓半径变化而变化，即第一圆周31的曲率相应的随隧道内轮廓的曲率变化，进而钢混组合拱架20的曲率变化。

在本申请的一些实施例中，钢混组合拱架20还包括两个支撑节段24，两个支撑节段24位于拱架本体23的两端，每个支撑节段24与拱架本体23可拆卸地连接。设置支撑节段24，将拱架本体23受到的围岩收敛的载荷通过支撑节段24传递至基准面(地面)，以使整个钢混组合拱架20能够对隧道系统进行稳定的支撑。

需要指出的是，为了便于拱架本体23与支撑节段24进行连接，支撑节段24的一端设置有与钢混组合拱架节段1相同的定位件13，以使钢混组合拱架节段1的定位件13能够与支撑节段24的定位件13抵接，并通过螺纹紧固件22可拆卸地连接。

根据本申请第三方面实施例的隧道支护系统，该隧道支护系统包括钢混组合拱架20。其中，为使隧道支护系统对隧道系统起到有效的支护作用，隧道支护系统包括多个钢混组合拱架20，且多个钢混组合拱架20沿隧道的长度方向间隔设置。

本申请的隧道支护系统，通过钢混组合拱架20对隧道系统进行初期支护，该隧道支护系统能够增强隧道系统抵抗围岩收敛的能力，对不利结构面起到有效的支护效果。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢混组合拱架节段，其特征在于，包括：

空心钢外模，所述空心钢外模为两端开口的中空结构，并沿第一圆周的周向延伸，所述空心钢外模的中空部分用于填筑混凝土，所述空心钢外模包括主体部和位于所述主体部的两端的连接部，所述主体部沿所述第一圆周的径向的截面为多边形，所述连接部连接于所述主体部，所述连接部包括沿第二圆周间隔设置的多个连接件，所述第二圆周所在的平面与所述第一圆周所在的平面垂直设置，每个连接件设置有第一通孔；

两个定位件，两个所述定位件位于所述空心钢外模的两端，所述定位件与所述连接部贴合且固定，每个定位件设置有与所述多个连接件对应的多个第二通孔，每个所述第二通孔与对应的连接件的第一通孔同轴，所述定位件用于与相邻的所述钢混组合拱架节段的定位件连接。

2.根据权利要求1所述的钢混组合拱架节段，其特征在于，所述连接部与所述主体部一体成型。

3.根据权利要求1所述的钢混组合拱架节段，其特征在于，所述多个连接件的第一通孔位于所述第二圆周。

4.根据权利要求1所述的钢混组合拱架节段，其特征在于，在所述第二圆周所在的投影面上，所述连接部的投影位于所述定位件的投影内。

5.根据权利要求4所述的钢混组合拱架节段，其特征在于，所述定位件与所述连接部沿所述连接件的外轮廓焊接。

6.一种钢混组合拱架，其特征在于，包括：

多个如权利要求1-5中任一项所述的钢混组合拱架节段，多个所述钢混组合拱架节段沿所述第一圆周的周向依次连接成拱架本体；

其中，相邻的两个所述钢混组合拱架节段之间的定位件抵接，且通过螺纹紧固件固定。

7.根据权利要求6所述的钢混组合拱架，其特征在于，所述钢混组合拱架还包括橡胶垫片，所述橡胶垫片设置于相互抵接的两个所述定位件之间。

8.根据权利要求6所述的钢混组合拱架，其特征在于，所述钢混组合拱架的曲率与隧道内轮廓的曲率相同。

9.根据权利要求6所述的钢混组合拱架，其特征在于，所述钢混组合拱架还包括两个支撑节段，所述两个支撑节段位于所述拱架本体的两端，每个支撑节段被配置为与所述拱架本体可拆卸地连接。

10.一种隧道支护系统，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的钢混组合拱架。

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