具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构及其施工方法与流程

1.本公开涉及隧道与地下工程技术领域，尤其涉及一种具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构及其施工方法。


背景技术：

2.目前的钻爆法隧道大多采用复合式衬砌，包括初期支护和模筑二次衬砌。隧道内围岩岩性较差时，初期支护中一般设置格栅钢架、型钢钢架等以增强初支的承载能力，格栅钢架相比于工字钢能够更好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护、增强支护的有效性，受力条件更好，有效减少衬砌背后空洞，但是格栅钢架相对于工字钢刚度较差，早期承载能力差，加工、自动化焊接程度低，传统的格栅钢架的连接部位由于焊接部位处于格栅内部，并且要求双面焊，施工不便，经常出现钢筋焊伤等问题，且钢架的刚度不足，承载能力差，钢架易失稳，难以保证初期支护的强度充分发挥。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构及其施工方法。
4.本公开提供了一种具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构，包括多个拱架单元，拱架单元为拱形结构，且包括多个相连的拱架段，多个拱架单元沿隧道延伸方向设置；
5.拱架段包括箍筋、主筋、定位筋、接头连接钢筋；定位筋的截面为环形，不少于三条主筋设置在定位筋的外周，多条主筋的外周设置有箍筋，箍筋为螺旋状结构，用于将定位筋和多条主筋箍紧；在拱架段的两端，相邻两条主筋之间设置有接头连接钢筋；
6.拱架段的两端均设置有连接板，连接板连接相邻的拱架段。
7.可选的，定位筋为螺旋状结构。
8.可选的，定位筋的螺距大于箍筋的螺距。
9.可选的，主筋之间连接有加强筋。
10.可选的，拱架段的两端均设置有不少于两个连接板。
11.可选的，连接板为u型结构。
12.可选的，相邻的拱架单元之间设置有连接件，连接件设置在拱架单元的外周上。
13.可选的，拱架单元的拱形结构外周设置有固定钢筋，固定钢筋用于连接拱架单元与隧道初期支护。
14.可选的，拱架单元的两侧均设置有锁脚锚杆。
15.本公开还提供一种具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构的施工方法，包括以下步骤：
16.将多条拱形的主筋固定在定位筋外周上；
17.在多条主筋外设置螺旋状箍筋，箍紧定位筋和主筋，组成拱架段；
18.在拱架段的两端，相邻的主筋之间设置有接头连接钢筋；
19.在拱架段的两端设置连接板；
20.将拱架段吊运至安装位置，连接相邻的两个拱架段的连接板，多个拱架段连接组成拱架单元；
21.多个拱架单元沿隧道延伸方向设置。
22.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
23.本公开提供的具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构及其施工方法，通过在拱架段的两端设置连接板，用于与相邻的拱架段进行连接，并在相邻的主筋之间设置接头连接钢筋，提高了拱架段端部的刚度，以及相邻拱架段之间连接的稳定性；此外，通过在多条设置在定位筋外周的主筋外周设置螺旋状结构的箍筋，既提高了拱架单元的整体性，提高了抗变形能力，又能够节约材料，提高施工效率；同时使喷射混凝土的包裹性更好，利于及早形成支护结构，发挥围岩的自承能力。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
25.为了更清楚地说明本公开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，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本公开实施例所述拱架单元的局部的示意图；
27.图2为本公开实施例所述拱架单元的截面图；
28.图3为本公开实施例所述拱架单元的端部的示意图；
29.图4为本公开实施例所述连接板的示意图；
30.图5为本公开实施例所述连接件的示意图；
31.图6为本公开实施例所述拱架单元的示意图。
32.其中，1、箍筋；2、主筋；3、连接板；4、定位筋；5、加强筋；6、连接件；7、固定钢筋；8、锁脚锚杆；9、接头连接钢筋。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.结合图1至图3所示，本公开的一些实施例，提供一种具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构，包括多个拱架单元，拱架单元为拱形结构，且包括多个相连的拱架段，多个拱架单元沿隧道延伸方向设置；拱架段包括箍筋1、主筋2、定位筋4、接头连接钢筋9；定位筋4的截面为环形，不少于三条主筋2设置在定位筋4的外周，多条主筋2的外周设置有箍筋1，箍筋1为螺旋状结构，用于将定位筋4和多条主筋2箍紧；在拱架段的两端，相邻两条主筋2之间设置有接头连接钢筋9；拱架段的两端均设置有连接板3，连接板3连接相邻的拱架段。
36.上述的主筋2可采用钢管、波纹管、方管等，以提高格栅钢架的刚度；优选地，多条主筋2均布在定位筋4的外周上；多条主筋2的外周上连接有螺旋状结构的箍筋1，用于将定位筋4和多条主筋2加固为整体；更详细地，上述的箍筋1可以逐段安装，相邻的两端箍筋1之间可以通过焊接的方式进行连接。
37.通过采用上述的具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构，能够提高拱架单元的整体性，进而提升拱架单元的抗变形能力；相比于传统的矩形箍筋还能够节约材料，提高简化施工过程；同时使喷射混凝土的包裹性更好，利于及早形成支护结构，发挥围岩的自承能力；此外，通过在拱架段的两端设置连接板3，用于与相邻的拱架段进行连接，，并在相邻的主筋之间设置接头连接钢筋9，提高了拱架段端部的刚度，以及相邻拱架段之间连接的稳定性。
38.在一些实施例中，定位筋4为螺旋状结构。具体地，螺旋状的定位筋4能够提高定位筋4的整体性，一方面提升了定位筋4的强度，另一方面减少了焊点的数量，简化了施工过程，提高了施工效率。
39.在一些实施例中，定位筋4的螺距大于箍筋1的螺距。具体地，上述的定位筋4主要用于为主筋2提供安装点，螺距较大的定位筋4能够降低拱架单元的自重，减轻格栅钢架结构的负载。螺距较小的箍筋1能够增加钢架与混凝土之间的接触面积提升包裹性和承载力；此外，螺距较小的箍筋1还能够提高钢架自身的刚性。
40.在一些实施例中，主筋2之间连接有加强筋5。更详细地，加强筋5可以是主筋2之间通过加强筋5直接连接，也可以是多条主筋2分别通过加强筋5与定位筋4和/或箍筋1连接；具体地，加强筋5可以采用8字形、三角形、矩形、圆形等连接方式。通过设置加强筋5有助于进一步增加钢架与混凝土之间的接触面积提升包裹性和承载力，并提高钢架自身的刚性。
41.在一些实施例中，拱架段的两端均设置有不少于两个连接板3。优选地，多个连接板3在拱架段的端部均布设置，且拱架段两端的连接板3对称设置。通过设置连接板3，能够提高拱架段之间连接的稳定性，进而提高拱架单元的整体性和稳定性。
42.结合图4所示，在一些实施例中，连接板3为u型结构。具体地，连接板3的厚度为10—15mm。优选地，上述的u型结构的底部连接段连接在拱架段端部的主筋上，上述的u型结构的侧臂段用于与相邻的拱架段的连接板3连接。优选地，连接板3之间通过螺栓连接。通过设置u型结构的连接板3，能够增加连接板3与混凝土之间的接触面积提升包裹性；此外，u型结构的连接板3具有较高的延性，并且能够限制混凝土裂缝的产生和传播。
43.结合图5所示，在一些实施例中，相邻的拱架单元之间设置有连接件6，连接件6设置在拱架单元的外周上。具体地，连接件6可采用钢筋、钢管、槽钢、钢带等，也可以组合使用。通过在拱架单元的外周上设置连接件6能够提升格栅钢架结构整体性，提升钢架的承载能力，同时也能够对混凝土形成约束。
44.结合图6所示，在一些实施例中，拱架单元的拱形结构外周设置有固定钢筋7，固定钢筋7用于连接拱架单元与隧道初期支护。更详细的，通过固定钢筋7对拱架单元与隧道初期支护能够提升钢架的稳定性和承载能力。具体地，固定钢筋7与钢架之间可以通过焊接或u型钢筋固定等方式进行连接。
45.在一些实施例中，拱架单元的两侧均设置有锁脚锚杆8。更详细地，可以在每侧的拱脚位置设置一处锁脚锚杆8，也可以在拱脚上方设置多处锁脚锚杆8，用于防止拱脚收缩。
46.本公开的一些实施例中，还提供一种具有螺旋状箍筋的格栅钢架结构的施工方
法，包括一下步骤：
47.将多条拱形的主筋2固定在定位筋4外周上；
48.在多条主筋2外设置螺旋状结构的箍筋1，箍紧定位筋4和主筋2，组成拱架段；
49.在拱架段的两端，相邻的主筋2之间设置有接头连接钢筋9；
50.在拱架段的两端设置连接板3；
51.将拱架段吊运至安装位置，连接相邻的两个拱架段的连接板3，多个拱架段连接组成拱架单元；
52.多个拱架单元沿隧道延伸方向设置。
53.在一些实施例中，箍筋1与主筋2采用焊接方式进行连接；拱架单元中间两节拱架段通过螺栓将焊接在主筋2上的角钢互相连接，拱架段端部通过角钢与底部钢架焊接在一起。
54.在一些实施例中，主筋2的内圆周上设置有螺旋状钢筋以提升钢架结构的强度。具体地，主筋2可以采用钢管、波纹管、方管等。
55.通过上述的施工方法，解决了传统的格栅钢架施工中，施工不便，钢架刚度不足的问题，同时使喷射混凝土的包裹性更好，利于及早形成支护结构，发挥围岩的自承能力。
56.在本公开的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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公开的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或装置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公开的实施方式的限制。
57.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。