装配式片状钢拱架及隧道快速修复方法技术

本发明专利技术提供了一种装配式片状钢拱架及隧道快速修复方法，属于隧道维护设备技术领域，包括若干拱片、外支撑架和支撑件，若干拱片能够互相拼合形成沿隧道方向设置的拱架结构，每个拱片均为片状的框架结构；外支撑架为由杆件连接成的框架结构，且与拱片连接，并位于拱架结构外部，用于承托隧道岩壁；支撑件分别设在拱片和外支撑架上，用于支撑在隧道岩壁上。本发明专利技术构成的拱架结构相比于拱形肋，不仅稳定性更强，而且装配更迅速，最终使得坍塌的隧道能够快速得到修复，迅速恢复通行能力，并在短时间能够形成强有力的支撑，保证车辆人员安全通过。过。过。

【技术实现步骤摘要】
装配式片状钢拱架及隧道快速修复方法


[0001]本专利技术属于隧道维护设备
，更具体地说，是涉及一种装配式片状钢拱架及隧道快速修复方法。

技术介绍

[0002]在地震、滑坡等地质灾害的影响下，容易出现隧道塌方事故。隧道塌方事故在隧道施工过程中比较常见，而在运营中的公路铁路线路中并不常见。但是随着国内越来越多的隧道将要到达设计年限，发生隧道塌方的可能性对大大增加，而隧道塌方会极大地影响对应的公路铁路线路的通行能力，严重时会造成区域性的交通网络瘫痪。目前由于运营中的隧道的塌方事故不多，因此所采取的灾后恢复方案不多，大多是借鉴施工过程中的隧道塌方处理经验，但是运营中的隧道由于现场缺少大型的施工设备、场地有限等原因，会导致恢复速度十分缓慢，极大影响区域交通。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种装配式片状钢拱架及隧道快速修复方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种装配式片状钢拱架，包括若干拱片、外支撑架和支撑件，若干拱片能够互相拼合形成沿隧道方向设置的拱架结构，每个拱片均为片状的框架结构；外支撑架为由杆件连接成的框架结构，且与拱片连接，并位于拱架结构外部，用于承托隧道岩壁；支撑件分别设在拱片和外支撑架上，用于支撑在隧道岩壁上。
[0005]在一种可能的实现方式中，支撑件包括螺杆、顶撑部和旋钮部，拱片和外支撑架上设有与螺杆配合的螺孔，顶撑部设在螺杆前端、用来与隧道岩壁抵接，旋钮部设在螺杆后端、用来配合工具扭动螺杆。
[0006]在一种可能的实现方式中，外支撑架包括多个连接杆、多个支撑杆和多个连接节点，每个连接杆均一端与拱片连接，支撑杆通过连接节点与其中若干连接杆的另一端连接，用于承托隧道岩壁，多个连接杆、多个支撑杆和多个连接节点构成稳定的刚性支架结构，支撑件设在支撑杆上。
[0007]在一种可能的实现方式中，拱片为工字钢构成的矩形框架结构，沿隧道轴向相邻的拱片之间通过连杆连接。
[0008]在一种可能的实现方式中，沿隧道截面相邻的拱片之间通过快速连接组件连接，快速连接组件包括上连接法兰板、下连接法兰板、钩杆、旋转钩和法兰紧固螺栓，上连接法兰板设在应位于上部的拱片上；下连接法兰板设在应位于下部的拱片上；钩杆设在上连接法兰板朝向隧道内部的一侧；旋转钩设在下连接法兰板朝向隧道内部的一侧，且钩部朝向隧道内部，用于在应位于上部的拱片和应位于下部的拱片并列设置时钩在钩杆上，钩杆和旋转钩的配合用于使应位于上部的拱片能够绕钩杆转动，从与应位于下部的拱片并列设置
的状态旋转至应位于下部的拱片上方；法兰紧固螺栓用于在应位于上部的拱片旋转至应位于下部的拱片上方后将上连接法兰板和下连接法兰板紧固在一起。
[0009]在一种可能的实现方式中，快速连接组件还包括垫片和连接片，垫片用于垫设在上连接法兰板和下连接法兰板之间，以调节应位于上部的拱片和应位于下部的拱片之间的角度和高度差；连接片一端与上连接法兰板和下连接法兰板中的一个连接，上连接法兰板和下连接法兰板中的另一个上设有用于连接片穿过的通孔，连接片的另一端穿过通孔后与对应拱片连接；连接片与拱片通过连接片紧固螺栓连接，连接片与拱片互相接触的部位均设有齿牙，连接片上设有用于连接片紧固螺栓穿过的螺栓孔，拱片对应螺栓孔的部位设有长孔，连接片紧固螺栓、齿牙、螺栓孔和长孔互相配合，用于在弥补生产误差和垫片高度差的同时将应位于上部的拱片和应位于下部的拱片初步紧固。
[0010]在一种可能的实现方式中，垫片为硬质结构，且垫片用于与上连接法兰板和下连接法兰板接触的部位设有塑性层，塑性层用于被上连接法兰板和下连接法兰板挤压变形，从而填充上连接法兰板和下连接法兰板与垫片之间的空隙；垫片为与上连接法兰板和下连接法兰板形状配合的楔形或长方体结构，垫片上设有用于法兰紧固螺栓的穿孔和用于避让连接片的避让槽。
[0011]在一种可能的实现方式中，装配式片状钢拱架还包括连接体，外支撑架通过连接体与拱片连接；拱片上设有若干用于安装连接体的安装位，以便于选择合适的位置安装连接体，使得外支撑架外侧能够更好地支撑在岩壁上。
[0012]在一种可能的实现方式中，连接体包括主齿板、副齿板和滑动紧固螺栓，主齿板用来与外支撑架连接，副齿板与主齿板相对设置并用来与拱片连接；主齿板和副齿板相对的一侧均设有能够互相啮合的摩擦齿，主齿板和副齿板中部均设有能够相互对齐的长孔，滑动紧固螺栓一端与副齿板连接，另一端穿过长孔以将主齿板的位置固定；其中，滑动紧固螺栓在未将主齿板和副齿板紧固时，主齿板和副齿板之间具有相对移动的自由度，而滑动紧固螺栓将主齿板和副齿板紧固时，主齿板和副齿板之间的摩擦齿互相啮合，限制主齿板和副齿板之间的相对移动；主齿板和副齿板之间还设有压力传感器、以检测主齿板和副齿板之间的压力。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种隧道快速修复方法，采用上述的装配式片状钢拱架，包括以下步骤：
[0014]A、对隧道坍塌处进行初步清理，使隧道能够露出原隧道壁的轮廓；
[0015]B、将装配式片状钢拱架的各部件分别运输至隧道坍塌处；
[0016]C、将拱片沿隧道横截面方向拼合成拱架结构，即将底层拱片沿隧道轴线对称布设在原隧道壁的轮廓处，并通过对撑杆进行支撑；之后将应位于底层拱片上一层的拱片运至该底层拱片一侧，并通过快速连接组件上的钩杆与旋转钩配合钩接，接着向上翻转上一层的拱片，使该拱片翻转至底层拱片上方，之后根据该拱片应有的角度选取合适的垫片放置在上连接法兰板和下连接法兰板之间，并继续翻转上一层的拱片，直至上连接法兰板和下连接法兰板均与垫片贴紧，同时使连接片进入与连接片对应的通孔中，之后利用连接片紧固螺栓将连接片与拱片紧固，形成初步的连接固定，接着通过法兰紧固螺栓将上连接法兰板、下连接法兰板及垫片初步紧固至未将塑性层挤压变形的状态，接着利用对撑杆将上一层的拱片支撑；之后继续按上述步骤安装再上一层的拱片，直至安装至应位于拱顶最高点
的拱片，之后将应位于拱顶最高点的拱片合龙固定，形成拱架结构。
[0017]D、按上述步骤C沿隧道轴线方向间隔预设距离安装下一个拱架结构，并将将相邻的拱架结构用连杆连接，直至完全覆盖隧道的坍塌部位；
[0018]E、将连接体和压力传感器安装在拱架结构的外侧，并由上向下安装外支撑架，使安装架外端抵在隧道的岩壁上，且边安装外支撑架，边清理隧道内未清理的部分，直至外支撑架完全覆盖隧道的坍塌部位；
[0019]F、将支撑件初步抵接在岩壁上，并先后紧固快速连接组件上的法兰紧固螺栓和连接片紧固螺栓，使法兰紧固螺栓将垫片挤压变形至预设状态，从而使拱架结构称为稳固的刚体结构；之后拆除拱片上的对撑杆，根据压力传感器的读数和支撑件所处的位置，利用将对应的支撑件紧固至合适的压力状态，其中，合适的压力状态是指使压力传感器的读数处于拱架结构受力均衡的范围内；
[0020]G、在拱架结构及连杆上挂设钢筋网，并在各连接节点处进行防锈处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式片状钢拱架，其特征在于，包括：若干拱片(10)，能够互相拼合形成沿隧道方向设置的拱架结构，每个所述拱片(10)均为片状的框架结构；外支撑架(40)，为由杆件连接成的框架结构，且与所述拱片(10)连接，并位于所述拱架结构外部，用于承托隧道岩壁；支撑件(50)，分别设在所述拱片(10)和所述外支撑架(40)上，用于支撑在隧道岩壁上。2.如权利要求1所述的装配式片状钢拱架，其特征在于：所述支撑件(50)包括螺杆、顶撑部和旋钮部，所述拱片(10)和所述外支撑架(40)上设有与所述螺杆配合的螺孔，所述顶撑部设在所述螺杆前端、用来与隧道岩壁抵接，所述旋钮部设在所述螺杆后端、用来配合工具扭动所述螺杆。3.如权利要求1所述的装配式片状钢拱架，其特征在于：所述外支撑架(40)包括多个连接杆(41)、多个支撑杆(42)和多个连接节点(43)，每个所述连接杆(41)均一端与所述拱片(10)连接，所述支撑杆(42)通过所述连接节点(43)与其中若干所述连接杆(41)的另一端连接，用于承托隧道岩壁，多个连接杆(41)、多个支撑杆(42)和多个连接节点(43)构成稳定的刚性支架结构，所述支撑件(50)设在所述支撑杆(42)上。4.如权利要求1所述的装配式片状钢拱架，其特征在于：所述拱片(10)为工字钢构成的矩形框架结构，沿隧道轴向相邻的所述拱片(10)之间通过连杆(70)连接。5.如权利要求1或4所述的装配式片状钢拱架，其特征在于，沿隧道截面相邻的所述拱片(10)之间通过快速连接组件(20)连接，所述快速连接组件(20)包括：上连接法兰板(21)，设在应位于上部的拱片(10)上；下连接法兰板(22)，设在应位于下部的拱片(10)上；钩杆(23)，设在所述上连接法兰板(21)朝向隧道内部的一侧；旋转钩(24)，设在所述下连接法兰板(22)朝向隧道内部的一侧，且钩部朝向隧道内部，用于在应位于上部的拱片(10)和应位于下部的拱片(10)并列设置时钩在钩杆(23)上，所述钩杆(23)和所述旋转钩(24)的配合用于使应位于上部的拱片(10)能够绕所述钩杆(23)转动，从与应位于下部的拱片(10)并列设置的状态旋转至应位于下部的拱片(10)上方；法兰紧固螺栓(25)，用于在应位于上部的拱片(10)旋转至应位于下部的拱片(10)上方后将所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)紧固在一起。6.如权利要求5所述的装配式片状钢拱架，其特征在于：所述快速连接组件(20)还包括垫片(28)和连接片(26)，所述垫片(28)用于垫设在所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)之间，以调节应位于上部的拱片(10)和应位于下部的拱片(10)之间的角度和高度差；所述连接片(26)一端与所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)中的一个连接，所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)中的另一个上设有用于所述连接片(26)穿过的通孔，所述连接片(26)的另一端穿过所述通孔后与对应拱片(10)连接；所述连接片(26)与所述拱片(10)通过连接片紧固螺栓(27)连接，所述连接片(26)与所述拱片(10)互相接触的部位均设有齿牙，所述连接片(26)上设有用于所述连接片紧固螺栓(27)穿过的螺栓孔，所述拱片(10)对应所述螺栓孔的部位设有长孔，所述连接片紧固螺栓(27)、所述齿牙、所述螺栓孔和所述长孔互相配合，用于在弥补生产误差和垫片(28)高度差的同时将应位于上部的拱片(10)和应位于下部的拱片(10)初步紧固。
7.如权利要求6所述的装配式片状钢拱架，其特征在于：所述垫片(28)为硬质结构，且所述垫片(28)用于与所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)接触的部位设有塑性层，所述塑性层用于被所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)挤压变形，从而填充上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)与垫片(28)之间的空隙；所述垫片(28)为与所述上连接法兰板(21)和所述下连接法兰板(22)形状配合的楔形或长方体结构，所述垫片(28)上设有用...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱正国，陈士通，韩伟歌，韩现民，樊浩博，高琳，张康健，马超义，曹宇翔，陈哲，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：