一种可缩性装配式钢板支架的制作方法

本发明属于土木工程领域，涉及一种可缩性装配式加劲肋钢板支架的制备安装方法和应用。

背景技术：

在山岭隧道施工过程中由于开挖、爆破等施工作用力或地震作用力的影响，有时会破坏山体原有岩体的初始状态，使隧道围岩受到影响，从而导致诸如隧道断面缩小、围岩大变形等现象，造成支护结构发生扭曲和变形破坏，给隧道施工及支护带来了极大困难。山岭隧道岩体结构的复杂性，也造成支护结构设计工作繁重，使施工进度缓慢，严重制约工程的工期，甚至发生坍塌等安全事故。

对于山岭隧道，目前生产实践中使用的一般为刚性支架和可缩性支架。

对于目前使用的刚性支架，由于其力学性能不能满足山岭隧道围岩变形要求，往往造成支架损坏，致使维修费用增加，且不能满足安全生产的要求。

对于目前使用的可缩性支架，要么强度不够(如工字钢型可缩性支架)，要么施工工艺复杂(钢管混凝土可缩性支架)，要么“可缩性接头处”成为“受弯、受剪薄弱地带”。

在施工方面，目前对山岭隧道进行隧道支护施工时，没有规范、统一、具体的施工方法可遵循，实际施工时不可避免地存在施工操作随意、不规范、施工工效较低、施工成型的支护结构使用效果较差等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种可缩性、强度高、结构简单、施工效率高的山岭隧道支护结构针对现有山岭隧道支护结构。技术方案如下：

一种可缩性装配式钢板支架，包括多个相互连接的型段，每个型段的两端各连接一个截面尺寸相同的端板，其特征在于，相邻的型段之间的连接结构包括两个所述的端板、与两个端板相配合的矩形卡箍、弹性块体和螺栓，所述的两个端板，一个设置有圆形钢管榫头，另一个设置有与所述榫头配合的圆形钢管榫槽；所述的弹性块体的截面尺寸不大于两个端板，置于两个端板之间，并开设有用于穿过圆形钢管榫头的通孔；在矩形卡箍上开设有螺栓孔，用于通过螺栓固定在两个端板外部。

优选地，每个型段均包括两个边缘钢板和连接在两个边缘钢板之间的钢腹板，在边缘钢板上设置有横向加劲肋和纵向加劲肋。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1.本发明为可装配式矩形截面钢板结构，由于焊接作业都在隧道外进行，可大幅度加快隧道开挖、支护速度；2.本发明通过设置加劲肋结构，大大加强了支架的强度，为隧道开挖以及后期使用增加了安全保障；3.与常规可缩性支架体系相比，本发明在连接部位设置了榫结构，并在榫结构的中间设置一块弹性体，从而实现可缩性，并且既加强了支架在连接部位的抗弯能力，又加强了支架在连接部位的抗剪能力，从此改变了可缩性支架体系的连接部位为受力薄弱地带的状况，提升了支护体系的安全性；4.在施工方面，施工方法规范、统一、具体，有效避免了实际施工时存在施工操作随意、不规范、施工工效较低、施工成型的支护结构使用效果较差等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。

图1为本发明一种可缩性装配式加劲肋钢板支架整体示意图。

图2为图1中型段2加横向加劲肋时的内部构造图。

图3为图1中型段2主视图。

图4、5为连接结构7的装配示意图。

图6为连接结构7装配完成后的示意图。

图7为图6在B处的剖面图。

图8为图6在C处的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种可缩性装配式加劲肋钢板支架进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明结构由型段1、2、3、4、5、6六个型段和连接结构7组成；沿着隧道开挖方向投影，六型段按顺时针从小到大排列。

由于各型段构造相似，现以型段2为例，介绍六个型段的构成。型段2由端板8、横向加劲肋9、边缘钢板10、纵向加劲肋11(可根据地质情况考虑是否添加纵向加劲肋)、钢腹板12和圆形钢管榫头13。

端板8选择宽度为300mm，厚度为10mm，高度为300mm的矩形钢板；

加劲肋9选择钢板厚度为10mm；

边缘钢板10选择宽度为300mm，厚度为5mm，半径为5200mm，弧长为5445.2mm钢板。

纵向加劲肋11选择钢板厚度为10mm；

钢腹板12所选钢板宽度为300mm，厚度为8mm；

如图2、3所示，纵、横加劲肋根据隧道围岩状况有多种可选方案，在本实例中，横向加劲肋9将型段2分成6等份，纵向加劲肋11将截面分为2等份。

本发明共有六处连接，由于六个连接结构是相同的，现以型段1和型段2之间的连接结构为例详细介绍其组成。

如图4所示，本发明的连接结构，由圆形钢管榫头13、圆形钢管榫槽14、矩形卡箍15、方形圆孔聚苯乙烯泡沫块16和螺栓17组成。

13选用外直径200mm，长度为300mm，厚度为10mm钢管，其深入到型段2的长度为150mm；

为了利于初期安装，14内径应稍大于13，所以14选用内直径为203mm，长度为120mm；

15选用10mm厚钢板；

16的尺寸与矩形截面相同，其圆孔直径为203mm，厚度为80mm；

螺栓17型号为M30。

安装时，将13插入14；两端板8之间夹有16，并且8与16紧密配合；安装15；将螺栓17插入15预留孔内并预紧。

螺栓预紧后，矩形卡箍收缩，当外力作用时，型段1、型段2与矩形卡箍15之间产生摩擦力；调节螺栓17预紧力，即可控制型段1、型段2与矩形卡箍15之间的最大静摩擦力；将最大静摩擦力控制在型段1和型段2极限抗压承载力较小者的80％以内；当型段1、型段2所承受的外力大于最大静摩擦力时，型段1和型段2将在矩形卡箍15中相向移动。