基坑的支撑肋以及用于制造基坑内的支撑结构的方法与流程

本发明涉及一种基坑(excavation)的支撑肋以及一种用于制造基坑内的支撑结构的方法。

以非限制性的方式、特别是参考肋研发了本发明，所述肋在相邻的肋之间设置有连接元件以用于产生支撑结构并且加固例如用于制造道路或铁路隧道的基坑。

背景技术：

已知通过使用被称为肋的支撑拱来加固例如用于隧道的基坑。特别地，肋通常包括多个结构元件，所述多个结构元件由钢形成并且相互地连接以形成拱。这样的元件由具有各种类型(例如c形、h形、t形或圆形)的横截面的开放或封闭型材组成。通常，型材通过结构车间形成，然后在要加固的基坑的施工现场连接至彼此以形成肋。在组装之后，每个肋经由合适的连接元件连接至相邻的肋。然后，通常使用喷射混凝土(喷浆混凝土)来加固两个连续的肋与基坑的壁之间的空间。

根据文献ep2354447已知一种用于安装支撑结构以及用于加固基坑的方法，该文献描述一种用于基坑的加固结构，其中多个肋通过使用链条连接至彼此。每个连接链条在第一端处与焊接至第一肋的第一连接环接合，并且在第二端处与焊接至第二肋的第二连接环接合。

已经发现该系统是有效的，但是该系统具有许多缺点：必须手动地使链条与连接环接合并且操作复杂。如果在安装肋之后发现链条未被正确地接合，则可能需要重新定位肋以重复接合操作。

文献ep3152400描述了肋之间的连接系统，所述连接系统提供杆，所述杆在要固定的肋内部滑动并且通过卡扣配合插入至已经固定的相邻肋的固定杆的头部中。已经发现该连接系统是有效的，但是它在相继杆之间的对准期间需要给定的精度，这并不总是容易遵守。

技术实现要素：

本发明的一个目的是克服现有技术的缺点以及提供一种肋，所述肋设置有连接元件，所述连接元件甚至更快速且更易于放置在适当位置处并且减小意外分离的风险。

此外，旨在提供一种具有任何横截面的、开放的或封闭的肋，所述肋包括用快速、容易且迅速的连接元件(例如，用混凝土)填充的中空横截面。另一目的是提供一种在使用和固定期间经济、可靠的肋。

本发明的另一目的是提供一种用于以简单的方式安装由多个肋组成并且稳定且可靠的结构的方法。

根据第一方面，描述了一种用于支撑基坑的肋，所述肋可以包括至少一个结构元件、以及用于肋的结构元件相对于相邻肋的结构元件的连接的至少一个连接元件或连接组件。连接组件可以包括阳接合构件或元件以及阴接合构件或元件。肋的阳接合元件因此可以容易且迅速地与相邻肋的阴接合构件接合，从而产生稳定的连接。

阳接合元件可以包括头部和颈部。阴接合元件可以包括保持元件或构件。阳接合元件的头部可以能够被插入至相邻肋的连接组件的阴接合元件中。相邻肋的阴接合元件的保持元件可以由此保持所述颈部。

根据另一方面，阴接合元件的保持构件可以是可弹性地变形的保持构件。例如，它可以是垫圈或孔罩。更具体地，它可以是盘形弹簧垫圈。特别地，它是带槽的盘形弹簧垫圈，即设置有接片或板的盘形弹簧垫圈。

根据另一方面，盘形弹簧垫圈可以被接收在碗状构件内。

根据另一方面，盘形弹簧垫圈可以包括接片，所述接片相对于由盘形弹簧垫圈的外部边缘所限定的平面以大于0°的角度倾斜。优选地，接片可以朝碗状构件的内侧倾斜。阴接合元件的这种构造容许将阳接合元件插入其中，而阳接合元件不必与阴接合元件沿同一轴线。因此，可以将阳接合元件以10°的角度插入。自然地，这种较大的灵活性使得能够便于多个肋之间的连接操作。

根据另一方面，阴接合元件可以包括帽，所述帽能够将盘形弹簧垫圈保持在碗状构件内。帽可以具有张开的(flared)开口。所述张开的开口可以以等于接片的倾斜角度的角度倾斜。以这种方式，当定位和连接两个肋时，趋于拉开这两个肋的任何牵引力主要由帽支撑，而不是仅仅由盘形弹簧垫圈的接片支撑。由此，获得了大得多的阻力。此外，通常消除了意外分离的风险。实际上，被抵靠帽的倾斜开口支撑的接片不能充分地变形而容许阳接合元件的头部通过。

根据另一方面，连接组件可以进一步包括杆，并且阳接合元件和阴接合元件中的一者、优选地阳接合元件可以设置在杆的第一端处。杆的第二端可以能够选择性地被固定至肋的至少一个结构元件。优选地，它可以被拧至螺纹联接件，所述螺纹联接件被固定至肋的至少一个结构元件。优选地，螺纹联接件被焊接至肋的至少一个结构元件。

根据另一方面，阳接合元件和阴接合元件中的一者、优选地阴接合元件优选通过焊接以稳定的方式固定至肋的至少一个结构元件。优选地，阴接合元件的碗状构件可以以稳定的方式固定至肋的至少一个结构元件。

根据另一方面，描述了一种用于生产基坑的支撑结构的方法，所述支撑结构至少包括具有上述某些或全部特征的第一肋和第二肋。所述方法可以包括步骤：在基坑中彼此相距预定距离地定位第一肋和第二肋。它可以包括步骤：将第二肋的连接组件的阳接合元件插入至第一肋的阴接合元件中。

还描述了一种位于第一肋与邻近于第一肋的第二肋之间的连接系统。连接系统可以包括设置在第一肋上的阳接合元件和设置在第二肋上的阴接合元件。阳接合元件可以包括头部和颈部，颈部具有的横向尺寸小于头部的对应横向尺寸。第二肋的阴接合元件可以包括保持构件。第一肋的阳接合元件的头部能够被插入至第二肋的阴接合元件中，以使得第二肋的阴接合元件的保持构件保持第一肋的阳接合元件的颈部。用于保持构件的壳体包括抵接表面，在趋于使第一肋远离第二肋移动的牵引力的作用下，保持构件移动成抵靠在抵接表面上。抵接表面防止第一肋的阳接合元件的头部的释放。

附图说明

根据以下参考附图对本发明的优选实施例的详细描述，将理解另外的特征和优点，所述附图仅仅以非限制性示例的方式提供并且在附图中：

-图1示出了肋的截面，其中肋之间的连接组件为局部横截面；

-图2示出了基坑的由多个肋形成的支撑结构的总体视图；

-图3示出了肋的连接组件相对于相邻肋的连接组件的接合步骤；以及

-图4示出了肋的与相邻肋的连接组件接合的连接组件的细节。

具体实施方式

参考图1，用于支撑基坑的肋10包括至少一个结构元件12。在所示的示例性情况下，结构元件具有圆形横截面、是中空的并且可以填充有混凝土。如在本领域中已知的，单个肋可以包括要连接至彼此以产生大体拱形结构的多个结构元件。

肋进一步包括将结构元件12连接至相邻肋的结构元件的连接组件14。术语“相邻的”旨在被理解为是指定位在所考虑的肋之前或之后并且以预定的距离相间隔的肋。

连接组件14包括杆16，所述杆16在第一端17处连接至结构元件12。连接优选通过螺纹联接件18形成，所述螺纹联接件18以稳定的方式固定至结构元件12，为此目的设有螺纹的第一端17被拧至螺纹联接件18中。该图示出了将螺纹联接件18固定至结构元件12的焊料焊道20。

杆的第二端22具有颈部24和头部26。头部优选为球形的并且其直径大于颈部的直径。可以注意到，在所示实施例中，杆、颈部和头部具有圆形的横截面。然而，如果头部26具有的横向尺寸大于颈部，则不排除完全不同的横截面。换句话说，在头部与颈部之间必须存在底切部28。

头部和颈部一起组成阳接合元件30，所述阳接合元件30能够与相邻肋的对应阴接合元件32接合。

阴接合元件32包括碗状构件34，所述碗状构件34在与螺纹联接件18相反的一侧处通过焊道36焊接至结构元件12。

保持构件40被定位在碗状构件34的开口38上。保持构件是带槽的盘形弹簧垫圈40。因此，保持构件是具有截头圆锥形的倾斜壁42、中心孔44和外边缘46的环形物体；倾斜壁被再分成以圆形方式布置的多个接片48。弹簧优选由弹簧钢制成，以使得每个接片48可以弹性地变形。静止时，接片48相对于由盘形弹簧垫圈的外边缘46所限定的平面以大于0°的角度a朝碗状构件34的内侧倾斜。

帽50抵靠碗状构件34的开口38保持盘形弹簧垫圈。帽优选被拧至碗状构件上，并且甚至更优选地例如通过焊道52被焊接至碗状构件，以获得最大的保持特性。帽50具有截头圆锥形的基座54，所述基座54具有中心孔56，所述中心孔56可以是圆形或其他形状。换句话说，它具有张开的开口。孔56具有的尺寸大于头部26的横向尺寸。内面或内表面58优选以角度b朝内部倾斜。角度b等于或在任何情况下类似于盘形弹簧垫圈的接片48的倾斜角度a。术语“类似的”被理解为具有最大15°的差。

盘形弹簧垫圈具有用来接收和保持头部26的尺寸。因此，其孔44的直径小于头部26的直径并且大于或等于颈部24的直径。

如上所述的多个肋可以用来形成基坑的支撑结构1，如图2所示。

在第一步骤中，如果第一肋10”由两个结构元件12”组成，则将这两个结构元件连接至彼此。因此，肋10”定位在基坑内。然后将第二肋10安装并且定位在距第一肋的预定距离处。连接组件14、特别地杆16被固定至第二肋10并且被拧至螺纹联接件18中。第二肋10的阳接合元件30被插入至第一肋的阴接合元件32”中，如在图3的详细视图中可以更好地看到的。特别地，第二肋10的连接组件14的头部26被插入至帽50”的孔56”以及盘形弹簧垫圈40”的孔44”中，按压在接片48”上，所述接片48”变得弹性地变形。也可以通过保持杆16相对于阴接合元件32”的轴线倾斜来执行插入。因此，在组装期间不需要完全对准。

当第二肋10的连接组件14的头部26被插入至第一肋10”的盘形弹簧垫圈40”中时，接片48”返回至其原始位置，从而通过颈部24保持头部26。

因此，如果有必要，可以改善第二肋10的定位。一旦肋被连接并且正确地定位，就将由帽50”以及特别地由其截头圆锥形的基座54”支撑趋于使两个肋10”、10远离彼此移动的应力，如在图4的详细视图中可以看到的。实际上，由于截头圆锥形基座的内面或内表面58”具有的倾斜度类似于盘形弹簧垫圈40”的接片48”的倾斜度(也就是说，由于角度a类似于角度b)，所以接片48”被抵靠帽的截头圆锥形基座的内表面支撑，这防止了它们变形并且因此防止了第二肋10的阳接合元件30的头部26被释放。如上所述，孔56具有合适的尺寸，以使得它容许头部26通过并且同时足够小以防止接片的反向变形并且因此防止头部26的释放。因此，孔56具有容许头部26游动地插入的尺寸。

因此，两个相邻的肋10”、10之间的连接强度由各个构件之间的接合部的阻力给定而不是由盘形弹簧垫圈40”的通常较小的阻力给定。可以进一步注意到的是，上述构造实际上消除了意外分离的风险，因为一旦头部26由盘形弹簧垫圈40”保持，头部26就不能被释放。因此，涉及了不可逆的连接。

一旦正确地定位第二肋10，就可以以相同的方式进行第三肋10’的定位，依此类推，直至将肋定位在要加固的整个基坑部分上，从而形成基坑的支撑结构1。

可以理解的是，包括碗状构件和帽并且在附图中示出的构造应当被认为是用于保持构件40的壳体的示例，所述壳体包括用于保持构件40的抵接表面58。当施加趋于使连接至彼此的两个肋移动分开的牵引力时，即当第二肋的阳接合元件30的头部被朝阴接合元件的外侧拉动时，保持构件40搁置在抵接表面58上，从而抵接表面58按压在保持构件40上。抵接表面58被构造成防止第二肋的阳接合元件30的头部26在趋于使连接至彼此的两个肋移动分开的牵引力的作用下释放。更详细地，抵接表面58确保保持构件的中心孔44的尺寸保持小于头部26的横向尺寸，从而防止或限制保持构件的变形。

例如，抵接表面58及其开口56可以具有这样的尺寸：该尺寸使得在使用期间，保持构件40的主要部分移动成与抵接表面58抵接。如果保持构件是盘形弹簧垫圈，则抵接表面58具有这样的尺寸：该尺寸使得在使用期间，接片48的至少一部分搁置在抵接表面上。为了最佳操作，抵接表面58具有的倾斜度类似于盘形弹簧垫圈40的接片48的倾斜度。

该图示出呈带槽的盘形弹簧垫圈形式的保持构件，所述带槽的盘形弹簧垫圈具有的接片具有大于零的角度a。然而，角度a可以等于0°。因此，更一般地，保持构件可以是弹性垫圈或孔罩，即具有孔44的环形物体，所述环形物体通常由金属并且特别地弹簧钢制成并且具有内齿。保持构件使得它能够在阳接合构件的头部的压力的作用下变形，以容许阳接合构件的头部穿过孔44并且因此容许肋之间的连接。保持构件也可以使用术语圆形固定构件来表示。

因此，具有大于0°的角度a的保持构件(即，带槽的盘形弹簧垫圈)是优选的，这是因为由于圆锥形的构造，保持构件能够根据头部26沿一个方向的压力是否大于沿另一方向的压力而支撑更大的应力。因此，可以将保持构件40定向成使得，如图中所示，凹面指向外，以便在两个肋之间进行连接时以相对的能力变形以接收阳接合元件30的头部26，以及以便提供更大的分离阻力。将理解的是，具有类似于倾斜角度a的倾斜角度b的抵接表面58在存在旨在使肋分离的牵引力的情况下防止保持构件40变形，并且因此构成最有助于防止肋之间分离的元件。

保持构件具有大于0°的角度a的另一优点由以下事实给定：抵接表面58如图所示可以构成截头圆锥形壁(帽50的基座54)的表面，所述截头圆锥形壁在外部构成张开的开口，所述张开的开口有利于头部26的插入并且因此有利于肋之间的连接过程。

自然地，在本发明的原理保持不变的情况下，实施例和构造细节可以相对于已经描述和示出的内容广泛地变化，而不因此脱离本发明的范围。

实施例

即使本发明由所附权利要求限定，但应当理解的是，本发明也可以替代地根据以下实施例限定。

实施例1.一种用于支撑基坑的肋(10)，所述肋(10)包括至少一个结构元件(12)、和肋的结构元件至相邻肋(10”)的结构元件(12”)的连接的至少一个连接组件(14)，其中连接组件(14)包括阳接合元件(30)和阴接合元件(32)，阳接合元件包括头部(26)和颈部(24)并且阴接合元件包括保持构件(40)，头部(26)能够插入至相邻肋(10”)的连接组件(14”)的阴接合元件(32”)中，以使得相邻肋(10”)的阴接合元件(32”)的保持构件(40”)保持颈部(24)。

实施例2.根据前一实施例所述的肋，其中，阴接合元件(32)的保持构件(40)是带槽的盘形弹簧垫圈。

实施例3.根据前一实施例所述的肋，其中，盘形弹簧垫圈(40)被接收在碗状构件(34)内。

实施例4.根据前一实施例所述的肋，其中，碗状弹簧(40)包括接片(48)，所述接片相对于由盘形弹簧垫圈(40)的外部边缘(46)所限定的平面以大于0°的角度(a)倾斜。

实施例5.根据前一实施例所述的肋，其中，阴接合元件(32)还包括帽(50)，所述帽(50)能够将盘形弹簧垫圈(40)保持在碗状构件(34)内，帽(50)具有张开的开口，所述张开的开口以等于或类似于接片的倾斜角度(a)的角度(b)倾斜。

实施例6.根据前述实施例中的任一项所述的肋，其中，连接组件(14)还包括杆(16)，阳接合元件(30)和阴接合元件(32)中的一者设置在杆的第一端(22)处。

实施例7.根据前一实施例所述的肋，其中，杆(16)的第二端(17)能够选择性地固定至肋的至少一个结构元件(12)。

实施例8.根据前述实施例中的任一项所述的肋，其中，阳接合元件(30)和阴接合元件(32)中的一者以稳定的方式固定至肋的至少一个结构元件(12)。

实施例9.根据前一实施例所述的肋，其中，碗状构件(34)以稳定的方式固定至肋(10)的至少一个结构元件(12)。

实施例10.一种用于制造基坑的支撑结构的方法，所述支撑结构至少包括根据实施例1至9所述的第一肋(10”)和第二肋(10)，所述方法包括步骤：

-在基坑中彼此相距预定距离地定位第一肋(10”)和第二肋(10)，

-将第二肋(10)的连接组件(14)的阳接合元件(30)插入至第一肋(10”)的阴接合元件(32”)中。