一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道工程领域，尤其是涉及一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构。


背景技术：

2.破碎围岩段隧道工程塌方事故多发，由于纵向上初衬还未形成整体，初衬开口处刚度较小，塌方引起的隧道初衬连锁失稳屡见不鲜，因此，在现有的隧道施工过程中，需要增加初衬开口处的刚度，确保隧道开挖面局部塌方时不会引起连锁反应，从减小隧道连锁型塌方风险，确保施工人员安全，维护社会稳定，提高施工过程中隧道结构的鲁棒性，降低工程造价等方面具有重要的工程意义。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，用以加强初衬纵向上方开口处的刚度，该结构设置在回填混凝土仰拱与待加强的初衬之间，由平行设置的两幅结构相同且通过钢构件相互固定连接的门式钢架构成，每幅门式钢架均包括固定在回填混凝土仰拱表面的下钢架、与待加强的初衬内侧压紧支撑的上钢架以及设置在下钢架与上钢架之间的支撑限位装置。
6.所述的下钢架由左右两个分别固定在回填混凝土仰拱表面或围岩内的型钢柱以及固定架设在两个型钢柱之间的钢横梁构成。
7.两幅型门式钢架的型钢柱与钢横梁之间通过钢构件连接成桁架结构形式。
8.所述的支撑限位装置包括固定在钢横梁上端面上的多个提供支撑力的穿心千斤顶以及限位器。
9.所述的限位器安装在钢横梁两端，用以防止在刚架工作和搬运过程中，上钢架在水平面上出现位转移造成倾覆现象。
10.所述的上钢架包括下型钢弦杆、纵支撑柱、斜支撑杆和上顶弧单元，所述的纵支撑柱设有多条，其上下两端分别与下型钢弦杆和上顶弧单元固接，所述的斜支撑杆的两端连接相邻纵支撑柱的顶端和底端，实现辅助加固，所述的下型钢弦杆与穿心千斤顶的顶头压紧接触。
11.所述的上顶弧单元包括外侧弧形板、上弧形型钢弦杆以及用以固定连接外侧弧形板和上弧形型钢弦杆的型钢腹杆构成。
12.所述的外侧弧形板和上弧形型钢弦杆弧度相同均与待加固的初衬弧度相同，且外侧弧形板的长度长于上弧形型钢弦杆的长度。
13.所述的外侧弧形板与待加固的初衬内壁表面之间设有橡胶垫层。
14.所述的回填混凝土仰拱的底面下方为钢筋混凝土现浇仰拱。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
16.本实用新型在已经浇筑的仰拱和仰拱回填上设置稳固的下钢架和上钢架，并且在下钢架和上钢架之间通过穿心千斤顶施加支撑力，使得该结构能够稳固压在仰拱回填上，同时使外侧弧形板与待加固的初衬内壁表面压紧支撑，使得未形成整体的初衬开口处刚度大大加强，有效避免了隧道初衬连锁失稳现象，减小隧道连锁型塌方风险，确保施工人员安全，提高施工过程中隧道结构的鲁棒性。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构主视示意图，即图2中a
‑
a截面图。
18.图2为本实用新型的结构侧视示意图，即图1中1
‑
1截面图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
20.实施例：
21.如图1和2所示，本实用新型提供一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，用以加强初衬纵向上方开口处的刚度，该结构设置在回填混凝土仰拱与待加强的初衬之间，由平行设置的两幅结构相同且通过钢构件相互固定连接的门式钢架构成，每幅门式钢架均包括固定在回填混凝土仰拱表面的下钢架、与待加强的初衬内侧压紧支撑的上钢架、设置在下钢架与上钢架之间的穿心千斤顶组以及用以在两端限位的限位器，上、下刚架通过穿心千斤顶进行连接，穿心千斤顶起到抬升上刚架的作用，同时穿心千斤顶在上刚架压紧初衬后具有锁定功能，通过设置限位器可确保上刚架在水平面上不会出现大的为转移，在刚架工作和搬运过程中不会出现倾覆。
22.下钢架由左右两个分别固定在回填混凝土仰拱表面的型钢柱以及固定架设在两个型钢柱之间的钢横梁构成，工作时型钢柱底与仰拱回填、围岩或仰拱初衬结合紧密。
23.上钢架包括下型钢弦杆、纵支撑柱、斜支撑杆和上顶弧，纵支撑柱设有多条，其上下两端分别与下型钢弦杆和上顶弧固接，斜支撑杆的两端连接相邻纵支撑柱的顶端和底端，实现辅助加固，下型钢弦杆与穿心千斤顶的顶头压紧接触，上顶弧包括外侧弧形板、上弧形型钢弦杆以及用以固定连接外侧弧形板和上弧形型钢弦杆的型钢腹杆构成，外侧弧形板和上弧形型钢弦杆弧度相同均与待加固的初衬弧度相同，且外侧弧形板的长度长于上弧形型钢弦杆的长度，外侧弧形板与待加固的初衬内壁表面之间设有橡胶垫层，该橡胶垫层外敷在外侧弧形板的外表面，用于消除上刚架与初衬之间的应力集中，确保刚架支撑荷载不会破坏初衬的完整性。


技术特征：
1.一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，用以加强初衬纵向上方开口处的刚度，其特征在于，该结构设置在回填混凝土仰拱与待加强的初衬之间，由平行设置的两幅结构相同且通过钢构件相互固定连接的门式钢架构成，每幅门式钢架均包括固定在回填混凝土仰拱表面的下钢架、与待加强的初衬内侧压紧支撑的上钢架以及设置在下钢架与上钢架之间的支撑限位装置。2.根据权利要求1所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的下钢架由左右两个分别固定在回填混凝土仰拱表面或围岩内的型钢柱以及固定架设在两个型钢柱之间的钢横梁构成。3.根据权利要求2所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，两幅型门式钢架的型钢柱与钢横梁之间通过钢构件连接成桁架结构形式。4.根据权利要求1所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的支撑限位装置包括固定在钢横梁上端面上的多个提供支撑力的穿心千斤顶以及限位器。5.根据权利要求4所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的限位器安装在钢横梁两端，用以防止在钢架工作和搬运过程中，上钢架在水平面上出现位转移造成倾覆现象。6.根据权利要求4所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的上钢架包括下型钢弦杆、纵支撑柱、斜支撑杆和上顶弧单元，所述的纵支撑柱设有多条，其上下两端分别与下型钢弦杆和上顶弧单元固接，所述的斜支撑杆的两端连接相邻纵支撑柱的顶端和底端，实现辅助加固，所述的下型钢弦杆与穿心千斤顶的顶头压紧接触。7.根据权利要求6所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的上顶弧单元包括外侧弧形板、上弧形型钢弦杆以及用以固定连接外侧弧形板和上弧形型钢弦杆的型钢腹杆构成。8.根据权利要求7所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的外侧弧形板和上弧形型钢弦杆弧度相同均与待加固的初衬弧度相同，且外侧弧形板的长度长于上弧形型钢弦杆的长度。9.根据权利要求7所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的外侧弧形板与待加固的初衬内壁表面之间设有橡胶垫层。10.根据权利要求1所述的一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，其特征在于，所述的回填混凝土仰拱的底面下方为钢筋混凝土现浇仰拱。

技术总结
本实用新型涉及一种用于增强隧道初衬稳定性的钢架结构，用以加强初衬纵向上方开口处的刚度，该结构设置在回填混凝土仰拱与待加强的初衬之间，由平行设置的两幅结构相同且通过钢构件相互固定连接的门式钢架构成，每幅门式钢架均包括固定在回填混凝土仰拱表面的下钢架、与待加强的初衬内侧压紧支撑的上钢架以及设置在下钢架与上钢架之间的支撑限位装置。与现有技术相比，本实用新型具有稳固安全有效、降低塌方风险、提高隧道结构鲁棒性等优点。提高隧道结构鲁棒性等优点。提高隧道结构鲁棒性等优点。


技术研发人员：秦学军 罗水保 殷世宏 沃潇天 杨浪 王运海 赵乐
受保护的技术使用者：中铁十一局集团城市轨道工程有限公司
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2021/9/21