盾構始發反力架及其安裝使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種盾構始發反力架，通過圓環狀的鋼環本體有利于在成型的圓形隧道內為盾構機始發提供反作用力，很好的改善反力架受力環境，變換反力的傳遞途徑，在鋼環本體上設置16個鋼支撐，鋼支撐同時作用在鋼環本體上，增強反力架整體的強度、剛度和穩定性，減小反力架應力，同時鋼環本體由多個弧形段拼接而成，方便隧道內反力架的安裝施工，降低施工作業風險，提高盾構掘進安全性。本發明還涉及一種盾構始發反力架的安裝使用方法。本發明可應用于圓形隧道的盾構施工。
【專利說明】盾構始發反力架及其安裝使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道盾構施工，特別是涉及一種盾構始發反力架及其安裝使用方法。【背景技術】
[0002]盾構始發掘進時，盾構機向前推進需通過后面的反力架給盾構機的掘進提供反作用力。反力架一般支撐在盾構始發工作井底層的鋼筋混凝土框架上，而考慮施工方便，盾構始發工作井在通常情況下都為規則的矩形結構，以便適應提供反力的支撐面。
[0003]但是，如果盾構機需要在礦山法施工的圓形隧道內部始發時，由于已成型的隧道為圓形，所以只能靠已成型隧道的環面結構來為盾構機始發掘進提供支撐反力，這樣如果仍舊使用矩形反力架結構，那么為盾構機提供的反力只能通過矩形反力架結構的四個角部來傳遞，不能充分發揮反力架的使用性能，而且反力的傳遞過于集中，不能將反力分散掉，這對提供反力的結構面的技術要求必然大大提高，增大工作風險。
【發明內容】
[0004]為了克服上述技術問題，本發明的目的在于提供一種盾構始發反力架及該反力架的安裝使用方法，以適應圓形隧道的盾構始發要求。
[0005]本發明所采用的技術方案是:
一種盾構始發反力架，包括由若干個弧形段拼接而成的圓環狀鋼環本體，所述鋼環本體包括朝向盾構機的正面和背對盾構機的背面，所述鋼環本體的背面沿圓周方向接有16根鋼支撐，所述鋼支撐包括位于鋼環本體底部的三根水平支撐和在水平支撐上方的斜支撐，所述水平支撐垂直于鋼環本體所在平面，所述斜支撐呈散射狀。圓環狀的鋼環本體有利于在成型的圓形隧道內為盾構機始發提供反作用力，很好的改善反力架受力環境，變換反力的傳遞途徑，在鋼環本體上設置的多個鋼支撐同時作用在鋼環本體上，增強反力架整體的強度、剛度和穩定性，減小反力架應力，同時鋼環本體由多個弧形段拼接而成，降低施工作業風險，提高盾構掘進安全性。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進，所述鋼環本體為空心框狀結構，其包括相互平行的正面板和背面板、連接在正面板與背面板之間的內環板和外環板，所述正面板與背面板分別形成鋼環本體的正面和背面，所述內環板和外環板分別形成圓環的內環面與外環面。因此，鋼環本體的截面為近似矩形框狀的結構，有利于減輕重量，同時也方便其裝配成型。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述背面板上設有抵接外環板的加強板，所述鋼環本體的空心部分設有若干內筋，所述內筋板朝向圓環圓心且內筋板的四個側面分別抵接正面板、背面板、內環板和外環板。由于盾構始發需要的反向力較大，為了進一步保證鋼環本體的結構強度，防止其變形。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述相鄰弧形段的連接處兩側的背面板上設有螺孔，螺栓連接在螺孔上的連接板將相鄰弧形段連接定位。連接板用于在相鄰弧形段焊接成整體前進行定位，從而確保弧形段焊接成鋼環本體后的應力減少。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述鋼環本體由5個弧形段拼接而成，所述弧形段包括底部的底塊、位于底塊兩側的左塊和右塊、位于左塊上方的左上塊和位于右塊上方的右上塊，所述底塊上接有支腿，所述水平支撐均位于底塊上。將鋼環本體合理的分成5塊使得反力架在井下施工安裝更加方便。
[0010]反力架的安裝使用方法，包括以下步驟:
a.鋼環本體拼接；
b.鋼支撐的施工，鋼環本體豎直固定在二次襯砌前方，三根水平支撐的另一端抵接在固定于二次襯砌底部的固定件上，各斜支撐抵接固定在二次襯砌上；由于在實際使用過程中，二次襯砌輪廓的直徑一般都會大于反力架的尺寸，因此鋼環本體的大部分區域使用斜支撐抵接二次襯砌，而水平支撐的受力最穩定，因此安裝在鋼環本體底部，與二次襯砌底部的固定件抵接；
c.鋼環本體的正面通過負環連接盾構機。
[0011]作為上述技術方案的進一步改進，為了防止弧形段對位不良導致鋼環本體在弧形段的對接處造成應力集中，在步驟a中，相鄰弧形段在彼此對接處定位調圓，再于對接處焊接成整體。
[0012]作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟b中，各鋼支撐采用先下后上、左右交替、對稱布置的施工順序。首先安裝好三根水平支撐，因其施工方便，通過在鋼環本體下面先受力，減少不均勻的應力；之后安裝上方的斜支撐；然后左、右兩側的斜支撐交替對稱施工，均有利于減少應力。
[0013]本發明的有益效果是:本發明的圓環狀的鋼環本體有利于在成型的圓形隧道內為盾構機始發提供反作用力，很好的改善反力架受力環境，變換反力的傳遞途徑，在鋼環本體上設置的多個鋼支撐同時作用在鋼環本體上，增強反力架整體的強度、剛度和穩定性，減小反力架應力，同時鋼環本體由多個弧形段拼接而成，方便隧道內反力架的安裝施工，降低施工作業風險，提高盾構掘進安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。
[0015]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是各弧形段的示意圖；
圖3是圖2中的A-A剖面圖；
圖4是圖2中I位置的放大示意圖；
圖5是本發明反力架的安裝位置示意圖；
圖6是本發明反力架安裝縱向圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1和圖5和圖6所示的盾構始發反力架，包括由若干個弧形段拼接而成的圓環狀鋼環本體I。該鋼環本體I的正面朝向盾構機，背面朝向二次襯砌17且背對盾構機。鋼環本體I的背面沿圓周方向接有16根鋼支撐，包括位于鋼環本體I底部的三根水平支撐2和在水平支撐2上方的斜支撐3，水平支撐2垂直于鋼環本體I所在平面，斜支撐3呈散射狀，每個斜支撐3與鋼環本體I的軸向成一夾角。圓環狀的鋼環本體I有利于在成型的圓形隧道內為盾構機始發提供反作用力，很好的改善反力架受力環境，變換反力的傳遞途徑，在鋼環本體I上設置的多個鋼支撐同時作用在鋼環本體I上，增強反力架整體的強度、剛度和穩定性，減小反力架應力，同時鋼環本體I由多個弧形段拼接而成，降低施工作業風險，提高盾構掘進安全性。
[0017]水平支撐2中最底端的一根與鋼環本體I的基準連接點位于鋼環本體I的6點鐘位置，其余兩根的連接點對稱分布于基準連接點兩側的18°位置，以基準連接點為0°位并沿逆時針方向，45。,67.5°、90。,111.56° ,135.21° ,161.48° ,176.96° ,204.95°、224.92° ,248.29°、270。,292.5°、315。均為斜支撐3與鋼環本體I的連接點。經過有限元軟件的分析，各鋼支撐的連接點處于上述角度均能滿足直徑、尺寸不同的反力架結構，滿足盾構始發要求。
[0018]優選的，如圖3和圖4所示，鋼環本體I為空心框狀結構，其包括相互平行的正面板4和背面板5、連接在正面板4與背面板5之間的內環板6和外環板7,正面板4與背面板5分別形成鋼環本體I的正面和背面，內環板6和外環板7分別形成圓環的內環面與外環面。因此，鋼環本體I的截面為近似矩形框狀的結構，有利于減輕重量，同時也方便其裝配成型。
[0019]背面板5上設有抵接外環板7的加強板8,鋼環本體I的空心部分設有若干內筋
9,內筋板9朝向圓環圓心且內筋板9的四個側面分別抵接正面板4、背面板5、內環板6和外環板7。由于盾構始發需要的反向力較大，為了進一步保證鋼環本體I的結構強度，防止其變形。
[0020]優選的，相鄰弧形段的連接處兩側的背面板5上設有螺孔，螺栓連接在螺孔上的連接板10將相鄰弧形段連接定位。連接板10用于在相鄰弧形段焊接成整體前進行定位，從而確保弧形段焊接成整體后的應力減少。
[0021]如圖1和圖2所示，在本實施例中，鋼環本體I由5個弧形段拼接而成，包括底部的底塊11、位于底塊11兩側的左塊12和右塊13、位于左塊12上方的左上塊14和位于右塊13上方的右上塊15，底塊11上接有支腿16，水平支撐2均位于底塊11上。底塊11、左塊12和右塊13的圓弧角度為90°，左上塊14的圓弧角度為48°，右上塊15的圓弧角度為42°。通過將鋼環本體I合理的分成5塊使得反力架在井下施工安裝更加方便。
[0022]上述反力架的安裝使用方法，包括以下步驟:
(I)鋼環本體I拼接。為了防止5個弧形段對位不良導致鋼環本體I在弧形段的對接處造成應力集中，相鄰弧形段在彼此對接處通過連接板10定位調圓，再于對接處焊接成整體。
[0023](2)鋼支撐的施工，鋼環本體I豎直固定在二次襯砌17前方，三根水平支撐2的另一端抵接在固定于二次襯砌17底部的管片19上，各斜支撐3抵接固定在二次襯砌17上。由于在實際使用過程中，二次襯砌17輪廓的直徑一般都會大于反力架的尺寸，因此鋼環本體I的大部分區域使用斜支撐3抵接二次襯砌17，而水平支撐2的受力最穩定，因此安裝在鋼環本體I底部，與二次襯砌17底部管片19抵接。各鋼支撐采用先下后上、左右交替、對稱布置的施工順序:為了施工方便，首先安裝好底部三根水平支撐2，通過在鋼環本體I下面先受力，減少不均勻的應力；之后安裝上方的斜支撐3 ;然后左、右兩側的斜支撐3交替對稱施工，均有利于減少應力。
[0024](3)如圖6所示，鋼環本體I的正面通過負環18連接盾構機，開始盾構施工。
[0025]以上所述只是本發明優選的實施方式，其并不構成對本發明保護范圍的限制。
【權利要求】
1.一種盾構始發反力架，其特征在于:包括由若干個弧形段拼接而成的圓環狀鋼環本體(I)，所述鋼環本體(I)包括朝向盾構機的正面和背對盾構機的背面，所述鋼環本體(I)的背面沿圓周方向接有16根鋼支撐，所述鋼支撐包括位于鋼環本體(I)底部的三根水平支撐(2)和在水平支撐(2)上方的斜支撐(3)，所述水平支撐(2)垂直于鋼環本體(I)所在平面，所述斜支撐(3)呈散射狀。
2.根據權利要求1所述的盾構始發反力架，其特征在于:所述鋼環本體(I)為空心框狀結構，其包括相互平行的正面板(4)和背面板(5)、連接在正面板(4)與背面板(5)之間的內環板(6)和外環板(7)，所述正面板(4)與背面板(5)分別形成鋼環本體(I)的正面和背面，所述內環板(6)和外環板(7)分別形成圓環的內環面與外環面。
3.根據權利要求2所述的盾構始發反力架，其特征在于:所述背面板(5)上設有抵接外環板⑵的加強板(8)，所述鋼環本體⑴的空心部分設有若干內筋(9)，所述內筋板(9)朝向圓環圓心且內筋板(9)的四個側面分別抵接正面板(4)、背面板(5)、內環板(6)和外環板(7)。
4.根據權利要求2或3所述的盾構始發反力架，其特征在于:所述相鄰弧形段的連接處兩側的背面板(5)上設有螺孔，螺栓連接在螺孔上的連接板(10)將相鄰弧形段連接定位。
5.根據權利要求1所述的盾構始發反力架，其特征在于:所述鋼環本體(I)由5個弧形段拼接而成，所述弧形段包括底部的底塊(11)、位于底塊(11)兩側的左塊(12)和右塊(13)、位于左塊(12)上方的左上塊(14)和位于右塊(13)上方的右上塊(15)，所述底塊(11)上接有支腿(16)，所述水平支撐(2)均位于底塊(11)上。
6.權力要求I至5所述反力架的安裝使用方法，其特征在于，包括以下步驟: a.鋼環本體⑴拼接； b.鋼支撐的施工，鋼環本體(I)豎直固定在二次襯砌前方，三根水平支撐(2)的另一端抵接在固定于二次襯砌底部的固定件上，各斜支撐(3)抵接固定在二次襯砌上； c.鋼環本體(I)的正面通過負環連接盾構機。
7.根據權利要求6所述的反力架安裝使用方法，其特征在于:所述步驟a中，相鄰弧形段在彼此對接處定位調圓，再于對接處焊接成整體。
8.根據權利要求6或7所述的反力架安裝使用方法，其特征在于:所述步驟b中，各鋼支撐采用先下后上、左右交替、對稱布置的施工順序。
【文檔編號】E21D9/06GK103953353SQ201410166581
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】喬水旺, 王紅路, 呂善, 李新龍, 田燕武, 楊永軍 申請人:中鐵十五局集團有限公司