专利名称：用于巷道衬砌的弓形件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于峒室衬砌，尤其是隧道支护的、且基本上碗形主壳体弓形件，主体由外表面，内表面和侧面围成，而在其侧面至少要开有一个用来容纳连接榫的孔。
对于遂道，矿井或类似的支护，常常使用丘宾筒支架方法。此时，需把各个丘宾筒--弓形件输送到刚刚开掘出的隧道内，组装成一个完整的砌面。为了能加快支护及使支护尽可能达到自动化，需要使用越来越多的丘宾筒--弓形件，这些件都是同相邻接的各件。(按照以不同形状造型)连接。这种按照造型连接，经常是把一个一个连接榫，压入到相邻弓件的一个相应的孔中实现连接的。
这种连接方式的问题在于，由于公差和测量误差及类似情况上的差错，是很难使制造和装配的组件，能够把连接榫精确地调整到所属的孔上。因此，一般需要在连接榫的轴线与使榫进入的孔的轴线之间，允许有一定的径向位移，而不致于损害其功能。
由CH-A 654066专利可以知道，隧道弓形件是通过连接榫彼此连接而成的，连接榫有各种结构类型。弓形件一旦相互连接起来后，连接榫防止弓形件彼此脱落。为了避免在连接榫进入到相应的孔中损坏，它们制成局部锥形结构。这样，既使安装容易，而且又可在装配时避免孔眼或连接榫受到损害。当然，在错位情况时，没有补偿不准度性及类似情况的余地。因此，这种弓形件在某些使用场合会带来问题。
专利EP--A 100771是描述另一种弓形件的连接发明，它对上述存在的问题进行了说明。这种连接方式主要由连接榫--套筒组成，连接榫在力作用下压入套筒。为了在径向上尽可能得到平衡，处在孔区中的连接榫--套筒皆制成锥形。通过这样做法，可使连接榫在该位置上适当地变形。但是，这意味着，连接榫必须适当的软些并具有挠性，以便能够产生变形。因此，为了达到规定的支承力，就需要大量的连接榫。此外，该方案也不可能通过简单的方式制造连接榫，例如，连接榫都是用混凝土与各个弓形件的主体一同制造成形的。还有，由于这种结构的连接榫相对柔软，在实际使用中，经常会折断，由此可能给支护带来极大的廷误，并相应地造成材料上的损失。
由专利DE--A 2238792可了解到另种隧道--衬砌。在这种方法中，容纳连接榫的所有孔皆装有弹簧垫圈，当制造中出现不准确时，这些弹簧垫圈就能够起到一定的径向补偿作用。但是，由于弹簧的特性以及弹簧垫圈与连接榫之间基本上是靠点接触，因此，连接榫在设有孔的弓形件内，不可能使连接榫得到可靠的支承。
其它解决办法在专利FR--A 7825472和DE--A 2027149中都公开介绍过。不过，这些解决问题的方法在实际中都不能另人十分满意。
本发的任务在于，设计一种上述类型的弓形件，既可使制造容易，又能在使用中不会出现问题，特别是，能补偿连接榫在径向上的移位。
按照本发明是这样来解决任务的孔基本上是设计成圆柱形，有一个可有限变形的管子伸进到该孔中，在管子外围和孔壁之间具有一定的间距。
本发明的关键在于孔的设计比较特殊，它根据承受连接榫定。原则上本发明是应用在弓形件--连接上，在这种连接中，两个需要连接的弓形件互相有对应的孔眼，在安装之前，就己经把一个分开制成的连接榫安入到其中的一个孔中了。因此，既可以按照本发明的结构方式，制成两个孔之中的一个孔，也可以按本发明方式制成两个孔。但是，按照同样方式，也可以把一个被连接的弓形件的连接榫，同弓形件制成个整体，然后安入到按照本发明另一所设计的弓形件孔中。本发明最大的优点在于，连接榫的可以随时根据实际需要来设计并且具有特别好的刚性。
当连接构成之后由于管子基本上为塑性变形，具有很高强度的连接榫，可以达到牢靠的支承。优点还有，通过孔壁来限制住管子径向偏转，这样，当出现错误操作时，就不会导致折断或者引起其它的损害。
当在孔与管子之间的间距内安放变形材料时，会使按照本发明制造弓形件工作量得以减轻。在制造弓形件时，可变形材料好像是可丢失模板，从而明显地减少了费用。
由于管子通常要侧面，并且在侧面区向外是扩大的，这样就减轻了连接榫的导入工作量。
另外，以有利的方式，保证管子有充分变形的。管子用钢管，它是成型在弓形件的主壳体中。通常孔深要比规定连接榫压入的深度至少深10％，至少为管子直径的20％。如果间隙在管子直径的5％与20％之间，则此时最有利。
此外，本发明还涉及上述方式的弓形件，以及需与之连接的一个弓形件的布置情况，该弓形件的至少有一个连接榫，该连接榫与主壳体形成一个整体。通过这种方式可达到特别稳定的连接，并使制造简单，成本有利。
还有，如果弓形件有一连接榫，该连接榫与弓形件主壳体一起由同种材料整体成型。这对制造弓形件十分有利通过这种方式就可以制成一种造型连接，因而可以充分利用基本材料的强度。这种方法还可以使弓形件制造简单。如果采用加固元件，其从基本壳体廷伸到连接榫内，则可进一步提高其强度。有关于本发明的各种好的结构，将在其后权利要求中加以阐明。
下面将借助草图，详细说明本发明的结构实例，这些草图是
图1.处于连接状态时两个相郐的弓形件的局部剖面，图2.组装时图1弓形件，图3.按照本发明的弓形件的局部剖面，图4.图3表示的弓形件的管子横截面草图，图5.制成带连接榫的弓形件的局部剖面，图6.图5所示弓形件连接榫的套管的横截面草图，图7.以平面透视表示的本发明的弓形件构成草图，图8.根据本发明的另一种弓形件的截面，截面中有一个榫接口，图9.截面中带有连接榫的一个弓形件的剖面，图10.截面相当于图8.的本发明另一种结构实例图，图11.弓形件的连接榫压入到一个榫接口中，图12.及13.相当于图11.表示的本发明的另一种结构实例，图14.相当于图8.截面中的本发明另一种结构实例，图15.及16.相当于图9.截面中的本发明另一种结构实例，图17.及18.相当于图11.截面中的本发明的另一种结构实例。
在图1中，为一个带有孔3的弓形件1与另一个带有连接榫5的弓形件2之间的连接区域。弓形件1的孔3中置有一个管子4，它与孔3同心，但是，管子的外直径尺寸小于孔3的内径。由此形成了管子4与孔3之间有个间距a。管子4与孔3之间放入可变形的材料组成的中间料层6。管子4位于弓形件1的侧面7区内，设有一个锥形的拓宽处4a，以便于连接榫5的压入。在管子4的另一端上，管子是锚在弓形件1的主壳体内的，它是被浇注在混凝土中，其弓形件1就是由这些混凝土制成的。此外，弓形件1及2在它们接触面上有密封件8，并且在它们的侧区内设有加强件9。
连接榫5基本上与由混凝土制成的弓形件2的基体构成一个整体，并且其外部由一个钢管子10覆盖住。该管子10伸进到弓形件2的基体内，以便把连接榫5锚住。
孔3要深于连接榫5的突出部分的长度，这样，就会在轴向上产生一间隙。又因为连接榫5的前端是倾斜的，因而形成区域D，在它内部，管子4在径向上可有一侧面位移。
图2表示组装时的弓形件1及2，是在最终安装位置之前的情况。在这个图中，两个弓形件1，2也有明显的侧向位移。此外，图1相应于图2。
图3是对图1弓形件1详细说明的零件图。要压入的连接榫5由虚线表示。该图还特地标出樵头5将管子4张大情况，通过这种方式，获得连结力。此外，在该图中还标出管子4的锚固件11。图4表示管子4的横断面。在该结构方案中，管子上有一个凹槽4b，它可以减轻在导入连接榫时的变形。
图5详细地表示了连接榫5在一个弓形件2中的构成。在此有一个用来锚住连接榫5的管子10的加强件12。从图6中可看出管子10有一个圆形的横断面。
由图7中可清楚地看到，符合本发明概念的弓形件的一般基本结构。
弓形件1通常由一个主壳体20组建而成，主壳体成六角形，并相应地由六个侧面21限定。弓形件1的一个外表面22是凸形的，而一个内表面23是凹形的。在侧面21有两个连接榫5，它们的构造如上所述。在其相对的侧面上，有(与榫头)间距相等的两个孔3，按照本发明的结构方式，这两个孔的构造相当于图1及图2所示。按照这种方式制造的弓形件，在支护时组装成蜂巢形，这样就形成非常稳定的连接。
图8及图9表示榫接口54及连接榫5的通常结构。榫接口54是由一个锥形壁54a构成，通过一个底部54b给封闭住。连接榫5同样由一个锥形壁5a构成，通过一个盖面5b限制住。
在图10的结构中，于榫接口54的锥形壁54a上紧贴有一垫料层55，该垫料层是由在一定范围内保持挠性的塑料材料制成，并且由压入的连接榫5挤压住，如图中虚线56所表示那样。按照这种方法，可以使公差及偏差在一定程度上补偿。这对于隧道轴线是弯曲的隧道建设特别重要。因为，对弯曲的隧道建筑来说，要达到各个弓形件准确的位置，这是特别困难的事。
图11为带有闭锁件57的一种良好结构方案。闭锁件57是由簿壁钢板并制成一个圆锥形区段57a，而该区段又是紧固在连接榫5的圆锥形区段53a上。与圆锥段57a相连的是一向前突出的区段57b，它由一个基本上为平坦的封闭平板57c限制住。为使弯形容易，在前突段57b中，按照一定距离，开有径向槽口57d，当把连接榫5压入到榫接口54时，封闭平板57c就会紧靠在底部54b上，这种情况如图11所示。当进一步压入时，就把前突段57b压凸了，如图中虚线57e所示。此时，被压凸的前突段57e就被挤入到一个设置在锥形段54a的环形槽58内。通过这种挤压方式，就可达到闭锁，使两个弓形件之间的连接能够承受住一定程度上拉力。
图12为另一种闭锁结构方案，它是把一个具有弹性的闭锁件59安装到连接榫5的锥形段53a上。在突出部分之内，有一个由可压缩的材料如泡沫料制成的压缩垫59a。在图12所示的位置，其压缩垫59a业己由表面54a挤压紧了。如果锥形段54a有一个环形槽58---如图12左半部所示，则当进一步把连接榫5往内压入时，则闭锁件59就锁入到槽58中。基本上就形成形状连接。如果没有槽58时---如图11右半部所示，其锁紧效果明显减弱。但是，对连接榫5与榫接口54之间的侧向偏差，能够在较大范围内补偿。
图13中，在连接榫5上有一环件60，它可以作为锁紧件用。类似于图11，这一环件60有一个榫接口54，它可以带一个槽58，或者不带槽。环60由橡胶制成。如果按照所选取的方案，环60由金属制成，则它可以设计成开口环，并且应当设有槽58。反之，也可以把环安放到榫接口54中的一个槽内，并且挤入到连接榫5中的一个相应的槽中。
图14表示榫接口54另一种结构。该榫接口基本上为圆柱形并有一个圆柱形的嵌件61。由于锥形连接榫5的压入，使嵌件61发生变形，从而达到可靠的压紧配合。
图15为闭锁机构的另一种形式。锁紧件62由一个盖板62a组成，在锁紧件圆周外侧，有一伸出的突起部分62b。该突起62b伸进到一个相应的。在纳榫口54中未表示出的凸肩中，使连接榫5可靠地固定于榫口内。位于盖板62a中间的锚栓62c，同时也是连接榫5的钢筋件。
另一种钢筋件表示在图16中。加固件63是由一个盖板63a。拉杆63b及一个在基体51中的锚栓63c共同组成。塑料盖板64被固定在连接榫5的锥形面上。
图17是一个加固件，它类似于图15。该加固件伸出于连接榫5的边缘区，以便固定住突出于连接榫5的环形台肩66中的卡环65。在卡入时，卡环65由径向朝内压入，并在弹性作用下压向榫接口54。在安装完成状态时，卡环是支靠在榫接口54的凸肩67上的。
图18是另一种锁紧件结构68，图17的左半部表示该闭锁件而初始状态。在这种锁紧结构中，有一个向外伸展的隆起冠状部分。在安装时把它朝内沿径向挤压，这样，它的边缘就可以支靠在榫接口54的凸肩67上了。
本发明的结构已被证实，特别的牢靠，而且不仅能在操作时减少弓形件受到损伤的危险性，也意味着，当发生精度误差或出现类似的偏差时，也仍然能够达到相当稳定及耐久的连接。
权利要求
1.用于衬砌峒室、特别是用于隧道支护的弓形件带有一个大体呈碗形的主体(20)，后者由外表面(22)，内表面(23)和侧面(21)围成；在侧面(21)上，至少设有一个用于安放连接榫(5)的开口(3)，其特征在于，开口(3)由一基本为圆柱形的孔，一个可有限变形的管子(4)伸入到该孔之内，管子(4)的外圆周与孔壁之间有一间距(a)。
2.按照权利要求1.的弓形件，其特征在于，位于开口(3)与管子(4)之间的间距(a)中置有可变形的材料(6)。
3.按照权利要求1或2的弓形件，其特征在于，管子(4)通常至侧面(21)，并且在侧面(21)区朝外是扩大的。
4.按照权利要求1至3中任一项的弓形件，其特征在于，管子(4)可制成钢管，它是造型到弓形件(1)的主壳体(20)内的。
5.按照权利要求1至4中任一项的弓形件，其特征在于，开口(3)的深度比连接榫(5)规定的深入度至少深出10％，最好是不少于管(4)的直径的20％。
6.按照权利要求1至4中任一项的弓形件，其特征在于，间隙(a)的宽度在管子(4)直径的5％与20％之间。
7.按照权利要求1至6中任一项的弓形件，其特征在于，弓形件有一个连接榫(5)，该连接榫基本上是用同弓形件的主壳体(20)一样的材料制成的一个整体件。
8.按照权利要求7的弓形件，其特征在于，在连接榫(5)内设有一加固件，该件伸进到主壳体(20)之内部。
9.按照权利要求7至8中任一项的弓形件，其特征在于，连接榫(5)基本上构成截锥形。
10.按照权利要求7至9是任一项的弓形件，其特征在于，在连接榫(5)上，设有闭锁件(57，59，60，62，65，68)，用来加强与相应的榫接口(54)的嵌接。
11.按照权利要求10的弓形件，其特征在于，闭锁件(59)外部是安装在连接榫(5)上的，并且有一个可以变形的段(59a)，该段当把连接榫(5)压入到榫接口(54)时，能与接口(54)中的凹槽(58)紧紧嵌合。
12.按照权利要求10的弓形件，其特征在于，闭锁件(57，62，65，18)有一弹性段，当连接榫(5)压入到接口(54)时，该弹性段就扣住在榫接口(54)的相应凹槽(58)中。
13.按照权利要求7至9中任一项的弓形件，其特征在于，在榫接口(54)中，设有一个与相应的连接榫(5)加强嵌合的锁紧件。
14.按照权利要求7至13中任一项的弓形件，其特征在于，榫接口设有一个可缩性的垫层(55，61)。
15.按照权利要求7至14中任一项的弓形件，其特征在于，连接榫(5)设有一个盖件(62，63，68)，它通常是与一个加固钢筋连接，或者同该件制成一个整体。
16.按照权利要求7至15中任一项的弓形件，其特征在于，主壳体(20)通常设计成六角形，其一侧面设有两个或更多一些连接榫，其相对侧面上有相应数目的凹槽(54)。
17.按照权利要求16的弓形件，其特征在于，至少在另一个侧面上设有导向体，这些导向体要嵌入相郐弓形件的侧面一个相应的槽中。
18.弓形件的布置，由按照权利要求1至6中任一项的一个弓形件(1)以及与该弓形件连接的至少带有一个连接榫(5)弓形件(2)组成，该连接榫同主壳体(20)要构成一个整体。
19.按照权利要求18的弓形件的布置，其特征在于，连接榫(5)是由一个钢管(10)包住，该钢管有一部分构成在弓形件(2)的主壳体(20)内部。
全文摘要
本发明涉及一种用于衬砌峒室、特别是用于隧道支护的弓形件,它带有一个大体呈碗形的主体(20),后者由外表面(22),由表面(23)和侧面(21)围成,在侧面(21)上,至少设有一个用于安放连接榫(5)的开口(3)。按照本发明,开口(3)由一基本为圆柱形的孔,一个可有限变形的管子(4)伸入到该孔之内,管子(4)的外圆周与孔壁之间有一间距(a)。
文档编号E21D11/08GK1169767SQ96191147
公开日1998年1月7日 申请日期1996年9月27日 优先权日1995年9月29日
发明者哈拉尔德瓦格纳, 艾尔弗雷德舒尔特 申请人:瓦格纳博士舒尔脱博士咨询有限公司