一种盾构机反力架的制作方法

本申请涉及隧道盾构施工技术技术领域，尤其涉及一种盾构机反力架。

背景技术：

盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

随着国内地铁建设的发展，地铁运营速度从一开始的80km/h提高到140km/h，地铁隧道直径也相应从6m左右扩大到8m左右，这就要求盾构机结构尺寸需要进一步放大。对于外径达8.3m的隧道而言，盾构机开挖直径需要做到8.6m左右，而盾构机总重达1085t，要推动该庞然大物所需要的推力接近50000kn，因此在盾构机始发之前需要采用一种装置，既能保证盾构始发安全，同时还能抵消盾构始发的巨大推力，确保施工安全。这种设备叫做盾构机反力架，它可以在盾构机向前推进时给盾构机的掘进提供反作用力。常见的盾构机反力架包括直接与盾构机或者负环管片接触的抵接部，还有支撑抵接部的支撑装置，支撑装置多使用钢柱来为整个抵接部提供力的作用。

但是现有技术中的反力架尺寸较大，安装和拆卸起来都十分的不便。

技术实现要素：

本申请提供了一种盾构机反力架，以解决反力架因尺寸较大，安装和拆卸不便的问题。

一种盾构机反力架，所述反力架包括门架、圈梁、直撑、斜撑、连接座和预埋钢板，

所述门架为矩形结构，由一对立柱和一对横梁组成，所述立柱与所述横梁垂直设置；

所述立柱包括第一立柱和第二立柱，所述第一立柱与所述第二立柱平行设置；

所述横梁包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁与所述第二横梁平行设置；

所述门架上设置有门架内斜撑，所述门架内斜撑的一端与所述立柱连接，另一端与所述横梁连接；

所述圈梁与所述门架连接；

所述直撑包括多个第一直撑和多个第二直撑；

结构中板的侧面、结构底板的上表面以及立柱的下底面均设置有所述预埋钢板；

所述第一直撑的一端与所述第一横梁连接，另一端通过所述预埋钢板与所述结构中板连接；

所述第二直撑的一端与所述第二横梁连接，另一端通过所述预埋钢板与所述结构底板连接；

所述斜撑包括多个第一斜撑和多个第二斜撑；

所述连接座包括多个第一连接座和多个第二连接座；

所述第一斜撑的一端通过所述第一连接座与所述第一立柱连接，另一端通过所述第二连接座与所述预埋钢板连接；

所述第二斜撑的一端通过所述第一连接座与所述第二立柱连接，另一端通过所述第二连接座与所述预埋钢板连接。

可选的，所述圈梁包括顶面环板、底面环板、外腹板、内腹板、外腹板加强钢板和支撑钢板。

可选的，所述内腹板分别与所述顶面环板和底面环板通过连接件连接。

可选的，所述外腹板的分别与所述顶面环板和底面环板通过连接件连接。

可选的，所述加强钢板分别与所述顶面环板、底面环板、所述外腹板和所述内腹板通过连接件连接。

可选的，所述支撑钢板分别与所述外腹板和所述顶面环板通过连接件连接。

可选的，所述圈梁的顶面环板和所述门架的第一侧通过连接件连接。

可选的，所述连接座的形状为直角三角形。

可选的，所述预埋钢板的下表面设置有支撑架。

可选的，所述支撑架包括t型钢和钢筋。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供了一种盾构机反力架，包括门架、圈梁、直撑、斜撑、斜撑连接座和预埋钢板，所有部件通过螺栓、卡接或者焊接的方式连接在一起，构成了为盾构机提供反作用力的反力架，圈梁与门架的表面连接在一起，圈梁的外部形状与负环管片相同，通过螺栓与负环管片连接。当盾构机掘进的时候，将自身所受到地层的阻力通过负环管片传递给圈梁，圈梁将力传递给门架，门架将力传递给直撑和斜撑，直撑和斜撑继续将力传递给结构底板和结构中板的预埋钢板，预埋钢板最终将力回归地层，地层再将反力传递给预埋钢板，反向作用于反力架，通过反力架传递至盾构机，给盾构机一个反力。直撑通过螺栓连接或者焊接的方式分别与反力架门架和预埋钢板连接，斜撑通过螺栓连接或者焊接的方式分别与立柱和斜撑底座连接，因为斜撑底座为直角三角形结构，将斜撑的接触面斜面变成了非斜面，在安装时就不需要对斜撑的两端进行切割的处理，可以直接将斜撑抵接在两端的斜撑底座上，不需要特殊的连接方式，方便拆卸，能够重复利用，所以本申请提供的反力架装置不会因为自身尺寸大不方便安装和拆卸，还可以重复利用，节约了施工的成本。同时，在结构受力方面也更加科学，安全性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例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。

图1为本申请实施例提供的一种反力架的结构侧视图。

图2为本申请实施例提供的一种门架的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种门架的侧视图。

图4为本申请实施例提供的一种圈梁的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的一种圈梁的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的一种圈梁的侧视图。

图7为本申请实施例提供的一种反力架的结构示意图。

图8为本申请实施例提供的一种预埋钢板的结构示意图。

附图标记说明：

1、门架；101、第一立柱；102、第二立柱；103、第一横梁；104、第二横梁；105、门架内斜撑；106、第一侧；107、第二侧；2、圈梁；21、顶面环板；22、底面环板；23、外腹板；24、内腹板；25、外腹板加强钢板；26、支撑钢板；3、直撑；31、第一直撑；32、第二直撑；4、斜撑；41、第一斜撑；42、第二斜撑；5、连接座；51、第一连接座；52、第二连接座；6、预埋钢板；61、t型钢；62、钢筋；7、结构底板；8、结构中板；9、盾构机；10、千斤顶；11、负环管片。

具体实施方式

示例性的，如图1所示为本申请提供的一种盾构机反力架的侧视图，反力架包括门架1、圈梁2、直撑3、斜撑4、连接座5和预埋钢板6。

示例性的，如图2所示为门架1的结构示意图，门架1为矩形结构，由一对立柱和一对横梁组成，门架1的尺寸可结合实际工程情况进行验算后获得，再此不做要求。立柱与所述横梁垂直设置，立柱包括第一立柱101和第二立柱102，第一立柱101与第二立柱102平行设置，横梁包括第一横梁103和第二横梁104，第一横梁103与第二横梁104平行设置。立柱分为上半部和下半部，示例性的，在生产中可以先将立柱的上半部分、门架内斜撑105以及第一横梁103焊接，下半部分同样与门架内斜撑105以及第二横梁104焊接，现场使用时，只需要通过连接件将立柱的上半部和下半部连接。

示例性的，在生产中可以将立柱的上半部分、门架内斜撑105的一部分焊接，然后将门架内斜撑105的另一部分与第一横梁103焊接，下半部分同样与门架内斜撑105的一部分焊接，然后将门架内斜撑105的另一部分与第二横梁104焊接，在现场使用时，只需将横梁与立柱通过连接件连接，门架内斜撑105的两部分通过连接件连接即可。

示例性的，在生产中还可以预留立柱、横梁、门架内斜撑105的连接孔，在现场施工时，将立柱、横梁与门架内斜撑105用连接件连接即可。

立柱、横梁、门架内斜撑105的连接方式以及连接的先后顺序以设置后以方便现场快速安装，节约施工时间，节省劳动力，提高效率为目的，根据现场施工情况来定，再此不做限制。

可选的，门架1所用的材料为钢板，示例性的，门架1的立柱和横梁均可选用q235钢板。

可选的，示例性的，如图3所示为门架1的侧视图，如图所示，门架1分为第一侧106和第二侧107，门架1的作用是为了支撑圈梁2，分担圈梁2的受力，并传递给下一部件，所以门架1可以为正方形结构，且正方形的边长大于圈梁2的内圈直径，需要预留出螺栓连接的位置，这样圈梁2的顶面环板21整个表面都与门架1的第一侧106抵接，使受力更加的均匀。同时门架1和圈梁2都是具有一定厚度的，本申请将门架1的厚度设置成大于等于圈梁2，这样设置可以使门架1能更好的支撑圈梁2。示例性的，当圈梁2的厚度设置为0.8m时，则门架1的厚应设置的大于等于0.8m。

可选的，门架1也可以为长方形结构，其中长方形的长边长设置为大于等于圈梁2的内圈直径，这样设置的目的是为了满足将圈梁2的顶面环板21与门架1的第一侧106全面抵接，使受力更加的均匀。

门架1上设置有门架内斜撑105，用于提高门架1的承受力，保护门架1，延长门架1的使用时间，门架内斜撑105设置在门架1的四个角上，门架内斜撑105的一端与门架1的立柱连接，另一端与横梁连接，三者连接后界面为一个等腰直角三角形，四根门架内斜撑105与门架1内部构成了一个八边形，在生产车间，会直接将立柱的上半部分、门架内斜撑105以及横梁焊接，下半部分同样与门架内斜撑105以及横梁焊接，现场使用时，只需要通过连接件将立柱的上半部和下半部连接，这样设置后，方便的现场快速的安装，节约了施工的时间，节省了劳动力，提高了效率。

示例性的，如图4所示为圈梁2的结构示意图，圈梁2是与负环管片11直接接触的部件，示例性的，如图5所示，圈梁2的结构为环状结构，包括顶面环板21、底面环板22、外腹板23、内腹板24、外腹板加强钢板25和支撑钢板26，可以在加工厂提前加工成一个整体，到施工现场直接整体安装，也可以分割成一段一段的圆弧，到施工现场安装。顶面环板21为外八边形，内圆形结构，这样设置可以增加与门架1的接触面积，使得二者连接更加牢固，底面环板22为圆环状结构，设置成圆环状是为了匹配负环管片11，可以更好的承接盾构机9的作用力，为盾构机9顺利的前进提供动力。

示例性的，如图5所示，外腹板23为圆管状钢板，形状与顶面环板21的内圈或底面环板22的形状相匹配，外腹板23的两侧的分别与顶面环板21和底面环板22连接。

示例性的，如图5所示，内腹板24为圆管状钢板，形状与顶面环板21的内圈或底面环板22的形状相匹配，内腹板24的两侧的分别与顶面环板21和底面环板22连接。

示例性的，如图5所示，外腹板加强钢板25分别与顶面环板21、底面环板22、外腹板23和内腹板24连接。

示例性的，如图5所示，支撑钢板26设置在外腹板23与顶面环板21之间。

设置外腹板23和内腹板24的目的是为了连接顶面环板21和底面环板22，示例性的，如图6所示为圈梁2的侧视图，设置外腹板加强钢板25和支撑钢板26的目的是为了提升圈梁2整体结构的稳定性。

示例性的，如图7所示，为了更好的完成力的传递，且不轻易的损坏反力架，本申请将圈梁2的顶面环板21设置在门架1的第一侧106，使圈梁2与门架1在一个水平面上，二者属于连接的关系，这种连接的关系使得门架1和圈梁2处于一个水平面上，圈梁2与门架1作为一个整体分担盾构机9的后推力。盾构机9通过负环管片11直接给圈梁2的一个后推力，圈梁2再将后推力直接正面传递给门架1，此时，门架1的立柱与横梁整体会感受到力的作用，而并非横梁的中间部位承受过大的剪切力，避免横梁容易从中部断裂的现象发生。

目前很多盾构机9的圈梁2和门架1的连接关系为镶嵌连接的关系，即圈梁2的外圈与门架1的内壁连接，在开始工作后，盾构机9通过负环管片11将力传递到反力架，因为负环管片11与圈梁2相抵接，而圈梁2与门架1通过连接件连接，使得后推力通过连接件来传递，当后推力逐渐增大时，连接处易发生剪切破坏从而影响使用效果，也容易造成不安全的事故发生，同时减少了反力架的使用寿命。

可选的，圈梁2的材质为q235钢板。

示例性的，如图1所示，直撑3包括多个第一直撑31和多个第二直撑32，第一直撑31的一端与第一横梁103连接，另一端通过所述预埋钢板6与结构中板8连接，第二直撑32的一端与第二横梁104连接，另一端通过预埋钢板6与结构底板7连接。直撑3用于在横向的方向为门架1的横梁提供支撑力，与横梁垂直设置，可以将力传递给结构中板8和结构底板7。

可选的，第一直撑31数量至少为两个且对称分布在第一横梁103上，第二直撑32的数量至少为两个且对称分布在第二横梁104上。对称分布的目的是为了让第一直撑31和第二直撑32受力更加的均匀，从理论上讲直撑3的数量越多越能更好的为门架1提供支撑力，但是实际应用中为了节约成本且能达到良好的效果，直撑3的数量至少需要设置两个，最多的数量需要根据现场施工情况计算设置，再此不做限制。

示例性的，如图1所示，斜撑4是用于支撑立柱，分担立柱所带来的力的作用，同时将力传递给结构底板7，斜撑4包括多个第一斜撑41和多个第二斜撑42；在第一立柱101和第二立柱102上都连接着斜撑4，且第一立柱101和第二立柱102上至少设置一根斜撑4，且位于第一立柱101和第二立柱102的中部，这样设置可以保持第一立柱101和第二立柱102的对称性，提升立柱的支撑效果。第一斜撑41的一端通过第一连接座51与第一立柱101连接，另一端通过第二连接座52与预埋钢板6连接；第二斜撑42的一端通过第一连接座51与第二立柱102连接，另一端通过第二连接座52与预埋钢板6连接。从理论上讲斜撑4的数量越多越能更好的为门架1提供支撑力，但是实际应用中为了节约成本且能达到良好的效果，斜撑4的数量至少需要设置两个，最多的数量需要根据现场施工情况计算设置，再此不做限制。

因为斜撑4与立柱和结构底板7之间形成的是一个直角三角形的结构，斜撑4的两端要紧密的与立柱和预埋钢板6连接，在连接前需要对斜撑4的两端进行处理。也就是对斜撑4进行切削，使斜撑4的两端为一个斜面，这样才能方便安装和拆卸，无疑增加了工作量。所述在斜撑4与立柱和预埋钢板6的连接处设置了连接座5。

示例性的，如图1所示，本申请在立柱和预埋钢板6上均设置了连接座5，连接座5的形状为直角三角形，连接座5包括多个第一连接座51和多个第二连接座52，每一个斜撑4的两端均设置有连接座5，用于连接立柱和预埋钢板6，第一斜撑41的一端通过第一连接座51与第一立柱101连接，另一端通过第二连接座52与预埋钢板6连接，第二斜撑42的一端通过第一连接座51与第二立柱102连接，另一端通过第二连接座52与所述预埋钢板6连接，设置连接座5使得斜撑4在使用时不需要再对其两端进行切割，拿来就可以直接安装到第一连接座51和第二连接座52上，方便后续的拆卸，为施工提供了便利。

可选的，连接座5可以为等腰直角三角形也可以为非等腰直角三角形，其中将三角形的斜边分别与第一立柱101、第二立柱102和预埋钢板6连接，这样设置后斜撑4与第一立柱101、第二立柱102和预埋钢板6的接触面就变成了平面，斜撑4就可以直接放置到第一连接座51和第二连接座52上，不需要经过特殊的处理和连接，就可以稳定的为门架1提供支持力，为了防止斜撑4打滑，也可以用连接件将第一斜撑41、第二斜撑42与第一连接座51和第二连接座52连接，使其更好的安放到连接座5上。

示例性的，如图1所示，预埋钢板6设置在结构中板8和结构底板7上，其位置的分布需要结合实际工程的情况进行验算后获得，其主要作用就是为了给斜撑4和支撑提供在结构中板8和结构底板7上的安放位置，便于斜撑4和直撑3更好的安装。

示例性的，如图1所示，在第一立柱101和第二立柱102的下底面设置预埋钢板6的作用是为了避免斜撑4在受到盾构机9传递的力作用时会将立柱拉起，影响反力架整体的结构以及使用效果，在立柱的下底面设置预埋钢板6，增加立柱的抓地力，提升反力架门架1整体的稳定性。

示例性的，如图8所示，预埋钢板6上设置有支撑架，支撑架包括t型钢61和钢筋62，设置在预埋钢板6的下表面，其作用是为了加固预埋钢板6，提高预埋钢板6的抗滑移能力。

本申请提供了一种盾构机反力架，包括门架、圈梁、直撑、斜撑、斜撑连接座和预埋钢板，所有部件通过螺栓、卡接或者焊接的方式连接在一起，构成了为盾构机提供反作用力的反力架，圈梁与门架的表面连接在一起，圈梁的外部形状与负环管片相同，通过螺栓与负环管片连接。当盾构机掘进的时候，将自身所受到地层的阻力通过负环管片传递给圈梁，圈梁将力传递给门架，门架将力传递给直撑和斜撑，直撑和斜撑继续将力传递给结构底板和结构中板的预埋钢板，预埋钢板最终将力回归地层，地层再将反力传递给预埋钢板，反向作用于反力架，通过反力架传递至盾构机，给盾构机一个始发的反力。直撑通过螺栓连接或者焊接的方式分别与反力架门架连接，斜撑通过螺栓连接或者焊接的方式分别与立柱和斜撑底座连接，因为斜撑底座为直角三角形结构，将斜撑的接触面积从斜面变成了非斜面，在安装时就不需要对斜撑的两端进行切割的处理，可以直接将斜撑抵接在两端的斜撑底座上，不需要特殊的连接方式，方便拆卸，能够重复利用，所以本申请提供的反力架装置不会因为自身尺寸大不方便安装和拆卸，还可以重复利用，节约了施工的成本。

需要说明的是，诸如术语“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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，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。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。