一种快速拼装承插式钢架结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道与地下工程技术领域，尤其是一种快速拼装承插式钢架结构。


背景技术：

2.现阶段我国矿山法隧道建设过程中初期支护中的钢架主要有工字钢和格栅钢架两种形式，基本都是在现场制作，不同钢架单元之间采用焊接或者链接钢板连接，现场焊接及安装效率较低，尤其在围岩早期变形较大的地层，需要实现快支快喷，尽快提高初支强度以确保现场施工安全。为了解决这一问题，亟待开发一种快速拼装承插式钢架结构。中国专利cn205503146u公开了一种采用钢管混凝土作为钢架结构的新型支护结构，钢架之间通过设置上钢架和下钢筋焊接连接，中国专利cn11075475u公开了软弱围岩隧道支护钢架，钢架之间通过设置连接钢座和预留钢筋相连。专利一钢架重量较大不便于施工，专利二中预留钢筋与连接钢座连接过程需要反复对孔，施工效率较低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种快速拼装承插式钢架结构，采用预制的承插式拼接结构以及连接钢板的对接结构，有效地减少现场制作时间，提高工作效率；尤其在围岩早期变形较大的地层，可实现快支快喷，提高现场施工安全性；可以减少施工现场焊接、切割材料等产生的噪音等污染。
4.本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
5.一种快速拼装承插式钢架结构，用于地铁、铁路和公路隧道软弱围岩地层初期支护，其特征在于：该钢架结构由若干钢架单元拼接构成，其中位于初期支护拱顶位置的钢架单元和位于侧墙位置的钢架单元之间通过承插式连接，位于拱脚处的钢架单元与位于底板的钢架单元通过连接钢板相连接固定；所述若干钢架单元拼接构成的钢架结构对软弱围岩地层进行支撑。
6.位于拱顶位置和位于侧墙位置的所述钢架单元的一端设置有承口，另一端设置有插口，所述插口与所述承口的形状、大小相吻合适配，通过所述插口插入所述承口实现所述钢架单元之间的承插式连接。
7.所述连接钢板分别焊接在位于所述拱脚处的钢架单元以及位于底板的钢架单元的的对接端头位置，两连接钢板之间通过连接件相连接固定实现位于所述拱脚处的钢架单元与位于底板的钢架单元之间的连接固定。
8.两所述连接钢板之间夹装有橡胶垫板。
9.所述钢架单元为方钢，所述方钢的高度不大于所述初期支护厚度减去4cm的初喷混凝土的厚度。
10.本实用新型的优点是：
11.1）可通过工厂化生产，有效地减少现场制作时间，连接方便，可有效提高工作效
率；
12.2）在围岩早期变形较大的地层，可实现快支快喷，提高现场施工安全性；
13.3）该结构可以减少施工现场焊接、切割材料等产生的噪音等污染。
附图说明
14.图1为本实用新型的布置横断面图；
15.图2为图1中b接头的局部放大图；
16.图3为图1中c接头的局部放大图；
17.图4为本实用新型中承插接头的结构示意图；
18.图5为本实用新型中a接头侧视图；
19.图6为本实用新型中a接头平面图。
具体实施方式
20.以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
21.如图1
‑
6所示，图中标记分别表示为：初期支护1、矩形钢架2、插口2
‑
1、承口2
‑
2、连接钢板3、橡胶垫板3
‑
1、螺栓3
‑
2、连接孔3
‑
3、焊缝3
‑
4、拱顶钢架单元4、侧墙钢架单元5、侧墙钢架单元6、拱脚钢架单元7、连接钢架单元8、底板钢架单元9、纵向连接钢筋10、二衬11、接头a、接头b、接头c。
22.实施例：本实施例中快速拼装承插式钢架结构作为地铁、铁路和公路隧道软弱围岩地层的初期支护1的一部分，其可对软弱围岩地层进行有效支撑，避免软弱围岩地层进一步发生变形。
23.如图2、图3和图4所示，钢架单元采用方钢，即矩形钢架2，其一端部设置插口2
‑
1，另一端设置有承口2
‑
2。其中承口2
‑
2的内轮廓形状、大小与插口2
‑
1的外轮廓形状、大小相吻合适配，使得插口2
‑
1可插入承口2
‑
2的内部，从而实现钢架单元之间的承插式连接。插口2
‑
1和承口2
‑
2可在工厂生产时预制，从而有效减少现场制作时间。
24.如图1
‑
4所示，本实施例中的初期支护1的钢架单元包括拱顶钢架单元4、侧墙钢架单元5、侧墙钢架单元6、拱脚钢架单元7、连接钢架单元8、底板钢架单元9，这些钢架单元按每幅不超过150kg并遵循同圆心原则分幅。
25.其中，拱顶钢架单元4设置在初期支护1的顶部，其两侧向下延伸方向分别依次连接有侧墙钢架单元5以及侧墙钢架单元6，各钢架单元之间采用由插口2
‑
1和承口2
‑
2所构成的承插式连接固定，例如接头b位置。在侧墙钢架单元6的下方设置有拱脚钢架单元7，侧墙钢架单元6和拱脚钢架单元7之间通过承插式结构连接固定，连接方便，可有效提高工作效率。
26.拱脚钢架单元7与连接钢架单元8之间则通过连接钢板3构成连接固定。具体而言，结合图5和图6所示，在拱脚钢架单元7的底端，即拱脚钢架单元7与连接钢架单元8的对接端头位置焊接有一块连接钢板3，两者之间形成焊缝3
‑
4；而连接钢架单元8相应的对接端头位置也焊接有一块连接钢板3，两者之间也形成焊缝3
‑
4。在两块连接钢板3的对应位置分别开设有作为连接孔的连接孔3
‑
3，通过在两块连接钢板3的连接孔3
‑
3内安装螺栓3
‑
2，即可将
两块连接钢板3连接固定，从而将拱脚钢架单元7与连接钢架单元8连接固定构成整体，例如接头a位置。在两块连接钢板3还夹装有起到缓冲作用的橡胶垫板3
‑
1。
27.连接钢架单元8的另一端连接有底板钢架单元9，底板钢架单元9的另一端连接有另一连接钢架单元8，从而使各钢架单元组合构成初期支护1的闭环结构。底板钢架单元9和连接钢架单元8之间也通过承插式结构连接，如图3所示的街头c位置，底板钢架单元9两侧的插口设置为与连接钢架单元8的承口相匹配的异型结构，以使两者可实现有效连接并提高整体性。
28.如图1和图2所示，为了进一步提高各钢架单元之间的整体性，可在钢架单元的内部贯穿设置纵向连接钢筋10，纵向连接钢筋10绕初期支护1的轮廓通长设置。当初期支护1架设完成后，可在内侧通过二衬11提高支护结构的强度和稳定性。
29.矩形钢架2的高度不大于初期支护1厚度减去4cm初喷混泥土厚度，从而使矩形钢架2可被包覆在初喷混凝土内，起到骨架支撑的作用，有效提高初期支护1的强度，尤其在围岩早期变形较大的地层，可实现快支快喷，提高现场施工安全性。
30.本实施例在具体实施：钢架单元上所设置的插口2
‑
1以及承口2
‑
2通过工厂预制实现。插口2
‑
1不低于钢架单元本身强度，且插口2
‑
1的长度根据隧道断面大小及地质情况计算确定。
31.连接钢板3的尺寸优选为不小于300x240mm，并在四角开设四个直径不小于29mm的连接孔3
‑
3；橡胶垫板3
‑
1的厚度优选为3mm；螺栓3
‑
2优选为六角螺栓。
32.虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。