盾构始发反力架的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种盾构始发反力架，通过圆环状的钢环本体有利于在成型的圆形隧道内为盾构机始发提供反作用力，很好的改善反力架受力环境，变换反力的传递途径，在钢环本体上设置16个钢支撑，钢支撑同时作用在钢环本体上，增强反力架整体的强度、刚度和稳定性，减小反力架应力，同时钢环本体由多个弧形段拼接而成，方便隧道内反力架的安装施工，降低施工作业风险，提高盾构掘进安全性。本实用新型可应用于圆形隧道的盾构施工。
【专利说明】盾构始发反力架
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道盾构施工，特别是涉及一种盾构始发反力架。
【背景技术】
[0002]盾构始发掘进时，盾构机向前推进需通过后面的反力架给盾构机的掘进提供反作用力。反力架一般支撑在盾构始发工作井底层的钢筋混凝土框架上，而考虑施工方便，盾构始发工作井在通常情况下都为规则的矩形结构，以便适应提供反力的支撑面。
[0003]但是，如果盾构机需要在矿山法施工的圆形隧道内部始发时，由于已成型的隧道为圆形，所以只能靠已成型隧道的环面结构来为盾构机始发掘进提供支撑反力，这样如果仍旧使用矩形反力架结构，那么为盾构机提供的反力只能通过矩形反力架结构的四个角部来传递，不能充分发挥反力架的使用性能，而且反力的传递过于集中，不能将反力分散掉，这对提供反力的结构面的技术要求必然大大提高，增大工作风险。
实用新型内容
[0004]为了克服上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种盾构始发反力架，以适应圆形隧道的盾构始发要求。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种盾构始发反力架，包括由若干个弧形段拼接而成的圆环状钢环本体，所述钢环本体包括朝向盾构机的正面和背对盾构机的背面，所述钢环本体的背面沿圆周方向接有16根钢支撑，所述钢支撑包括位于钢环本体底部的三根水平支撑和在水平支撑上方的斜支撑，所述水平支撑垂直于钢环本体所在平面，所述斜支撑呈散射状。圆环状的钢环本体有利于在成型的圆形隧道内为盾构机始发提供反作用力，很好的改善反力架受力环境，变换反力的传递途径，在钢环本体上设置的多个钢支撑同时作用在钢环本体上，增强反力架整体的强度、刚度和稳定性，减小反力架应力，同时钢环本体由多个弧形段拼接而成，降低施工作业风险，提高盾构掘进安全性。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述钢环本体为空心框状结构，其包括相互平行的正面板和背面板、连接在正面板与背面板之间的内环板和外环板，所述正面板与背面板分别形成钢环本体的正面和背面，所述内环板和外环板分别形成圆环的内环面与外环面。因此，钢环本体的截面为近似矩形框状的结构，有利于减轻重量，同时也方便其装配成型。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述背面板上设有抵接外环板的加强板，所述钢环本体的空心部分设有若干内筋，所述内筋板朝向圆环圆心且内筋板的四个侧面分别抵接正面板、背面板、内环板和外环板。由于盾构始发需要的反向力较大，为了进一步保证钢环本体的结构强度，防止其变形。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述相邻弧形段的连接处两侧的背面板上设有螺孔，螺栓连接在螺孔上的连接板将相邻弧形段连接定位。连接板用于在相邻弧形段焊接成整体前进行定位，从而确保弧形段焊接成钢环本体后的应力减少。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述钢环本体由5个弧形段拼接而成，所述弧形段包括底部的底块、位于底块两侧的左块和右块、位于左块上方的左上块和位于右块上方的右上块，所述底块上接有支腿，所述水平支撑均位于底块上。将钢环本体合理的分成5块使得反力架在井下施工安装更加方便。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型的圆环状的钢环本体有利于在成型的圆形隧道内为盾构机始发提供反作用力，很好的改善反力架受力环境，变换反力的传递途径，在钢环本体上设置的多个钢支撑同时作用在钢环本体上，增强反力架整体的强度、刚度和稳定性，减小反力架应力，同时钢环本体由多个弧形段拼接而成，方便隧道内反力架的安装施工，降低施工作业风险，提高盾构掘进安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。
[0013]图1是本实用新型的结构示意图；
[0014]图2是各弧形段的示意图；
[0015]图3是图2中的A-A剖面图；
[0016]图4是图2中I位置的放大示意图；
[0017]图5是本实用新型反力架的安装位置示意图；
[0018]图6是本实用新型反力架安装纵向图。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图5和图6所示的盾构始发反力架，包括由若干个弧形段拼接而成的圆环状钢环本体I。该钢环本体I的正面朝向盾构机，背面朝向二次衬砌17且背对盾构机。钢环本体I的背面沿圆周方向接有16根钢支撑，包括位于钢环本体I底部的三根水平支撑2和在水平支撑2上方的斜支撑3，水平支撑2垂直于钢环本体I所在平面，斜支撑3呈散射状，每个斜支撑3与钢环本体I的轴向成一夹角。圆环状的钢环本体I有利于在成型的圆形隧道内为盾构机始发提供反作用力，很好的改善反力架受力环境，变换反力的传递途径，在钢环本体I上设置的多个钢支撑同时作用在钢环本体I上，增强反力架整体的强度、刚度和稳定性，减小反力架应力，同时钢环本体I由多个弧形段拼接而成，降低施工作业风险，提高盾构掘进安全性。
[0020]水平支撑2中最底端的一根与钢环本体I的基准连接点位于钢环本体I的6点钟位置，其余两根的连接点对称分布于基准连接点两侧的18°位置，以基准连接点为0°位并沿逆时针方向，45。,67.5°、90。,111.56° ,135.21° ,161.48° ,176.96° ,204.95°、224.92° ,248.29°、270。,292.5°、315。均为斜支撑3与钢环本体I的连接点。经过有限元软件的分析，各钢支撑的连接点处于上述角度均能满足直径、尺寸不同的反力架结构，满足盾构始发要求。
[0021]优选的，如图3和图4所示，钢环本体I为空心框状结构，其包括相互平行的正面板4和背面板5、连接在正面板4与背面板5之间的内环板6和外环板7,正面板4与背面板5分别形成钢环本体I的正面和背面，内环板6和外环板7分别形成圆环的内环面与外环面。因此，钢环本体I的截面为近似矩形框状的结构，有利于减轻重量，同时也方便其装配成型。
[0022]背面板5上设有抵接外环板7的加强板8,钢环本体I的空心部分设有若干内筋
9,内筋板9朝向圆环圆心且内筋板9的四个侧面分别抵接正面板4、背面板5、内环板6和外环板7。由于盾构始发需要的反向力较大，为了进一步保证钢环本体I的结构强度，防止其变形。
[0023]优选的，相邻弧形段的连接处两侧的背面板5上设有螺孔，螺栓连接在螺孔上的连接板10将相邻弧形段连接定位。连接板10用于在相邻弧形段焊接成整体前进行定位，从而确保弧形段焊接成整体后的应力减少。
[0024]如图1和图2所示，在本实施例中，钢环本体I由5个弧形段拼接而成，包括底部的底块11、位于底块11两侧的左块12和右块13、位于左块12上方的左上块14和位于右块13上方的右上块15，底块11上接有支腿16，水平支撑2均位于底块11上。底块11、左块12和右块13的圆弧角度为90°，左上块14的圆弧角度为48°，右上块15的圆弧角度为42°。通过将钢环本体I合理的分成5块使得反力架在井下施工安装更加方便。
[0025]上述反力架的安装使用方法，包括以下步骤:
[0026](I)钢环本体I拼接。为了防止5个弧形段对位不良导致钢环本体I在弧形段的对接处造成应力集中，相邻弧形段在彼此对接处通过连接板10定位调圆，再于对接处焊接成整体。
[0027](2)钢支撑的施工，钢环本体I竖直固定在二次衬砌17前方，三根水平支撑2的另一端抵接在固定于二次衬砌17底部的管片19上，各斜支撑3抵接固定在二次衬砌17上。由于在实际使用过程中，二次衬砌17轮廓的直径一般都会大于反力架的尺寸，因此钢环本体I的大部分区域使用斜支撑3抵接二次衬砌17，而水平支撑2的受力最稳定，因此安装在钢环本体I底部，与二次衬砌17底部管片19抵接。各钢支撑采用先下后上、左右交替、对称布置的施工顺序:为了施工方便，首先安装好底部三根水平支撑2，通过在钢环本体I下面先受力，减少不均匀的应力；之后安装上方的斜支撑3 ;然后左、右两侧的斜支撑3交替对称施工，均有利于减少应力。
[0028](3)如图6所示，钢环本体I的正面通过负环18连接盾构机，开始盾构施工。
[0029]以上所述只是本实用新型优选的实施方式，其并不构成对本实用新型保护范围的限制。
【权利要求】
1.一种盾构始发反力架，其特征在于:包括由若干个弧形段拼接而成的圆环状钢环本体(I)，所述钢环本体(I)包括朝向盾构机的正面和背对盾构机的背面，所述钢环本体(I)的背面沿圆周方向接有16根钢支撑，所述钢支撑包括位于钢环本体(I)底部的三根水平支撑(2)和在水平支撑(2)上方的斜支撑(3)，所述水平支撑(2)垂直于钢环本体(I)所在平面，所述斜支撑(3)呈散射状。
2.根据权利要求1所述的盾构始发反力架，其特征在于:所述钢环本体(I)为空心框状结构，其包括相互平行的正面板(4)和背面板(5)、连接在正面板(4)与背面板(5)之间的内环板(6)和外环板(7)，所述正面板(4)与背面板(5)分别形成钢环本体(I)的正面和背面，所述内环板(6)和外环板(7)分别形成圆环的内环面与外环面。
3.根据权利要求2所述的盾构始发反力架，其特征在于:所述背面板(5)上设有抵接外环板⑵的加强板(8)，所述钢环本体⑴的空心部分设有若干内筋(9)，所述内筋板(9)朝向圆环圆心且内筋板(9)的四个侧面分别抵接正面板(4)、背面板(5)、内环板(6)和外环板(7)。
4.根据权利要求2或3所述的盾构始发反力架，其特征在于:所述相邻弧形段的连接处两侧的背面板(5)上设有螺孔，螺栓连接在螺孔上的连接板(10)将相邻弧形段连接定位。
5.根据权利要求1所述的盾构始发反力架，其特征在于:所述钢环本体(I)由5个弧形段拼接而成，所述弧形段包括底部的底块(11)、位于底块(11)两侧的左块(12)和右块(13)、位于左块(12)上方的左上块(14)和位于右块(13)上方的右上块(15)，所述底块(11)上接有支腿(16)，所述水平支撑(2)均位于底块(11)上。
【文档编号】E21D9/06GK203822315SQ201420200492
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】乔水旺, 王红路, 吕善, 李新龙, 田燕武, 杨永军 申请人:中铁十五局集团有限公司