CN216008534U - 软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于隧道初期支护技术领域，解决了现有钢拱架之间承受荷载时，螺纹筋焊接往往容易发生失效，导致降低初期支护钢拱架的整体性和承载能力的问题。提供了一种软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，包括多道间隔平行设置的钢拱架，钢拱架沿隧道的轮廓线布置，相邻的两道钢拱架之间栓接有一支撑单元，支撑单元包括沿钢拱架的长度方向交替设置的纵撑板和斜撑板，多个支撑单元内外交替布置，且与钢拱架形成桁架式空间结构。本实用新型采用支撑单元与钢拱架栓接，减少了占用作业时间，提高了施工工效。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道初期支护技术领域，具体涉及一种软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构。
背景技术
隧道矿山法施工支护体系中主要是发挥初期支护在抵抗围岩变形中的作用，初期支护体系中的钢架作为主要受力构件，它的稳定与否将直接决定了初期支护结构的可靠性和持久性。
传统隧道初期支护钢架连接用螺纹钢筋与钢架水平焊接，统一放置在拱架内侧或者外侧，钢架纵向连接筋具有较好抗拉强度，在钢架纵向直接承受较大抗拉荷载时，可较好保证相邻钢架之间不发生纵向的位移或变形。
但在钢架之间承受纵向压荷载时，螺纹筋连接往往容易发生失效或连接不可靠，降低初期支护钢架的整体性和承载能力，进而使得隧道结构发生大的变形乃至塌方。
在一些地应力较高的软弱围岩地段，由于较大的地应力作用，初期支护钢架结构的连接可靠性显得尤为重要，钢架之间的连接形式、连接件间的连接方式是施工中须重点关注的问题。
因此，一种适用于软岩大变形隧道初期支护的钢架桁架式连接装置亟待研究。
实用新型内容
针对现有钢拱架之间承受荷载时，螺纹筋连接往往容易发生失效或连接不可靠，降低初期支护钢拱架的整体性和承载能力，进而使得隧道结构发生大的变形乃至塌方的不足，本实用新型的目的在于提供一种软岩大变形隧道初期支护的钢架桁架式连接装置，通过交替设置的纵撑板和斜撑板形成支撑单元，相邻的支撑单元内外交替设置与钢拱架形成稳固的空间桁架结构。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，包括多道间隔平行设置的钢拱架，钢拱架沿隧道的轮廓线布置，相邻的两道钢拱架之间栓接有一支撑单元，支撑单元包括沿钢拱架的长度方向交替设置的纵撑板和斜撑板，多个支撑单元内外交替布置，且与钢拱架形成桁架式空间结构。
优选地，钢拱架的截面为工字形，包括外翼板、内翼板和中间的腹板，外层的支撑单元栓接在外翼板的下端面，内层的支撑单元栓接在内翼板的上端面，支撑单元位于相邻的两个腹板之间。
优选地，同一支撑单元中相邻的两个斜撑板成八字形设置，纵撑板位于两个斜撑板中间，同一钢拱架上相邻的左右两个斜撑板成八字形设置。
优选地，外翼板和内翼板均为单侧开孔，同一钢拱架上外翼板和内翼板的开孔位置分别位于腹板的两侧，相隔的两个钢拱架上的开孔位置相同。
优选地，纵撑板和斜撑板均为长条状钢板，且两端均设置有腰圆孔，其中纵撑板为矩形，斜撑板为平行四边形，纵撑板和斜撑板通过穿入腰圆孔中的螺栓固定在钢拱架上，腰圆孔的长度为螺栓直径的三倍。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，具备以下有益效果：
1. 通过交替设置的纵撑板和斜撑板形成支撑单元代传统的纵向钢筋焊接，相邻的支撑单元内外交替设置与钢拱架栓接形成稳固的空间桁架结构，提高了支护整体的刚度和抗压性；
2. 传统的软岩型钢纵向连接往往在现场需要花费大量的时间，采用支撑单元与钢拱架栓接，减少了占用作业时间，提高了施工工效。
3. 支撑单元的纵撑板和斜撑板在工厂提前预制，加工效率高，加工质量有保证。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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他的附图。
图1为本实施例的整体结构示意图；
图2为本实施例的钢拱架连接平面示意图；
图3为本实施例的内外交替设置的支撑单元安装示意图；
图4为本实施例的纵撑板的结构示意图；
图5为本实施例的斜撑板的结构示意图。
图中：1-钢拱架；1.1-外翼板；1.2-内翼板；1.3-腹板；2-纵撑板；3-斜撑板；4-螺栓；5-腰圆孔。
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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
本实用新型提供了一种实施例：
如图1、图2、图3所示，一种软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，包括多道间隔平行设置的钢拱架1，钢拱架1沿隧道的轮廓线布置，相邻的两道钢拱架1之间栓接有一支撑单元，支撑单元包括沿钢拱架1的长度方向交替设置的纵撑板2和斜撑板3，多个支撑单元内外交替布置，且与钢拱架1形成桁架式空间结构。
本实施例中，钢拱架1的截面为工字形，包括外翼板1.1、内翼板1.2和中间的腹板1.3，外层的支撑单元栓接在外翼板1.1的下端面，内层的支撑单元栓接在内翼板1.2的上端面，支撑单元位于相邻的两个腹板1.3之间，内外层交替设置的支撑单元可以使整体结构更具立体空间感和稳定性。
外翼板1.1和内翼板1.2均为单侧开孔，同一钢拱架1上外翼板1.1和内翼板1.2的开孔位置分别位于腹板1.3的两侧，使用冲压机在钢拱架1的外翼板1.1和内翼板1.2上，按照尺寸交替冲出直径为25mm的通孔，相隔的两个钢拱架1上的开孔位置相同。
如图4、图5所示，本实施例中，纵撑板2和斜撑板3均为长条状钢板，厚度为16mm，且两端均设置有腰圆孔5，用冲压机进行多次冲孔，保证成孔尺寸满足涉及要求，纵撑板2为矩形，斜撑板3为平行四边形，利用剪板机、冲压机等切割，纵撑板2和斜撑板3的长度需要根据相邻的钢拱架1的间距确定；
纵撑板2和斜撑板3通过穿入腰圆孔5中的螺栓4固定在钢拱架1上，腰圆孔5的长度为螺栓4直径的三倍，便于现场安装，防止出现纵撑板2或斜撑板3卡死的情况，纵撑板2与斜撑板3成45度夹角布置，并与钢拱架1形成一体的桁架式的空间结构，采用C25喷射混凝土充填密实，使得相邻的钢拱架1之间形成一个格栅结构体，与钢拱架1共同受力，提高整个初期支护的整体刚度。
具体安装步骤：
1. 初期支护钢拱架1按照设计间隔精准固定后，安装支撑单元；
2. 首先将钢拱架1外层的支撑单元，依次从两边向中间安装，纵撑板2和斜撑板3与钢拱架1之间用直径24mm的螺栓4锚固，直至把外层的支撑单元全部安装完毕；
3. 其次将钢拱架1内层的支撑单元，依次从两边向中间安装，内外层支撑单元连接完毕后进行全方位检查，保证连接牢固，形成桁架式的整体结构；
4. 最后按照设计要求喷射快凝混凝土，混凝土达到强度后与桁架结合成共同承受围岩变形荷载。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，其特征在于：包括多道间隔平行设置的钢拱架（1），钢拱架（1）沿隧道的轮廓线布置，相邻的两道钢拱架（1）之间栓接有一支撑单元，支撑单元包括沿钢拱架（1）的长度方向交替设置的纵撑板（2）和斜撑板（3），多个支撑单元内外交替布置，且与钢拱架（1）形成桁架式空间结构。
2.根据权利要求1所述的软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，其特征在于：所述钢拱架（1）的截面为工字形，包括外翼板（1.1）、内翼板（1.2）和中间的腹板（1.3），外层的支撑单元栓接在外翼板（1.1）的下端面，内层的支撑单元栓接在内翼板（1.2）的上端面，支撑单元位于相邻的两个腹板（1.3）之间。
3.根据权利要求2所述的软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，其特征在于：所述同一支撑单元中相邻的两个斜撑板（3）成八字形设置，纵撑板（2）位于两个斜撑板（3）中间，同一钢拱架（1）上相邻的左右两个斜撑板（3）成八字形设置。
4.根据权利要求3所述的软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，其特征在于：所述外翼板（1.1）和内翼板（1.2）均为单侧开孔，同一钢拱架（1）上外翼板（1.1）和内翼板（1.2）的开孔位置分别位于腹板（1.3）的两侧，相隔的两个钢拱架（1）上的开孔位置相同。
5.根据权利要求4所述的软岩大变形隧道初期支护钢架桁架式连接结构，其特征在于：所述纵撑板（2）和斜撑板（3）均为长条状钢板，且两端均设置有腰圆孔（5），其中纵撑板（2）为矩形，斜撑板（3）为平行四边形，纵撑板（2）和斜撑板（3）通过穿入腰圆孔（5）中的螺栓（4）固定在钢拱架（1）上，腰圆孔（5）的长度为螺栓（4）直径的三倍。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114562297A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-05-31 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 一种蜂窝夹芯结构和型钢结合的矩形钢拱架隧道支护结构 |
| CN115075844A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-09-20 | 北京市市政四建设工程有限责任公司 | 一种暗挖进洞支护结构及其支护方法 |
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