一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的制作方法

1.本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系。


背景技术：

2.现有的法隧道拼装管片的内支撑仅起内部支撑作用，支撑采用10根内支撑，内支撑直接顶在管片内弧面，起吊安装容易变形且周转速度较慢，并且管片与内支撑连接时螺栓穿过率仅为75％，相邻管片环向错台达到3cm，拼装质量控制不理想，且现有内支撑体系与管片接触面使用槽钢顶力，管片与支撑体系之间并无有效连接，吊装过程中可能导致支撑体系的移动。
3.因此有必要提供一种可使管片与内支撑体系有效连接，起吊和安装结构更加稳定的用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
5.一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，包括中心圆盘，所述中心圆盘上连接有连接调节器，所述连接调节器远离所述中心圆盘的一端连接有连接杆，所述连接杆远离所述中心圆盘的一端连接有管片。
6.进一步的，所述连接调节器包括u型卡槽和正牙丝扣，所述正牙丝扣连接于所述u型卡槽远离所述中心圆盘的一端，所述中心圆盘上设置有第一连接孔，所述u型卡槽上设置有第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔相适配，所述u型卡槽与所述中心圆盘通过螺栓连接。
7.进一步的，所述连接杆包括中心钢管，所述中心钢管两端均连接有端管，所述端管上设置有内丝。
8.进一步的，所述管片上设置有第三连接孔，所述第三连接孔与其相邻的所述端管通过连接螺丝连接。
9.进一步的，所述管片设置有六个，分别为f型管片、l1型管片、l2型管片、b1型管片、b2型管片和b3型管片，所述l1型管片和所述l2型管片分别连接于所述f型管片的两端，所述b1型管片一端与所述l1型管片连接，所述b2型管片一端与所述l2型管片连接，所述b3型管片连接于所述b1型管片和所述b2型管片之间。
10.进一步的，所述f型管片对应的圆周角为20
°
，所述l1型管片和所述l2型管片对应的圆周角均为68.75
°
，所述b1型管片、所述b2型管片和所述b3型管片对应的圆周角均为67.5
°
。
11.进一步的，所述f型管片、所述l1型管片、所述l2型管片、所述b1型管片、所述b2型管片和所述b3型管片上均设置有第三连接孔，所述第三连接孔设置于每个管片的角平分线对应位置处。
12.本发明的有益效果在于：
13.1.内支撑体系支撑杆件减少，提升可安拆速率，通过将内支撑体系支撑杆减少至6根支撑杆件，减少材料用量降低造价，减少作业时的安拆工作量，提升了工作效率。
14.2.管片连接端连接采用螺杆连接，使用连接螺丝与第三连接孔有效连接，保证连接强度，保障施工安全。
15.3.内部应力由原先的向内压力，增加为中心圆盘受到向内压力及向外拉力，保证了成环管片的精度。
16.现有技术支撑体系与管片接触面使用槽钢顶力，管片与支撑体系之间并无有效连接，吊装过程中可能导致支撑体系的移动，本发明使用连接螺丝将管片与内部支撑体系连接，连接更加紧密有效且受力均匀。
附图说明
17.图1为本发明一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的示意图。
18.图2为本发明一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的内支撑体系示意图。
19.图3为图2的a部分放大图。
20.图4为本发明一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的中心圆盘示意图。
21.图5为本发明一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的连接调节器示意图。
22.图6为本发明一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的连接杆示意图。
23.图7为本发明一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系的连接螺丝示意图。
24.其中,图中：
25.1-中心圆盘；11-第一连接孔；2-连接调节器；21-u型卡槽；211-第二连接孔；22-正牙丝扣；3-连接杆；31-中心钢管；32-端管；4-管片；41-f型管片；42-l1型管片；43-l2型管片；44-b1型管片；45-b2型管片；46-b3型管片；5-连接螺丝。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图1-7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例
28.一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，包括中心圆盘1，所述中心圆盘1上连接有连接调节器2，所述连接调节器2远离所述中心圆盘1的一端连接有连接杆3，所述连接杆3远离所述中心圆盘1的一端连接有管片4，连接调节器2的设置用于连接中心圆盘1和连接杆3，传递受力，连接杆3的设置用于传递力，在起吊时承受内轴向压力以及移动
过程中向外变形的拉力，连接螺丝5的设置用于将管片4与连接杆3固定连接并传递受力。
29.本实施例中，所述中心圆盘1采用厚度为3cm的钢板，满足中心圆盘1的受力需求，并且中心圆盘1采用外径800mm，内径400mm的圆环结构，在满足使用要求的情况下减少材料用量以节约成本；中心圆盘1将内支撑体系连接成一个整体，且中心圆盘1将其受到的相对位置的力进行抵消，同时承担整个内支撑体系所受的向内压力以及向外的拉力。
30.进一步的，所述连接调节器2包括u型卡槽21和正牙丝扣22，所述正牙丝扣22以焊接的方式连接于所述u型卡槽21远离所述中心圆盘1的一端，所述正牙丝扣22为m60*3.5型，所述中心圆盘1上设置有第一连接孔11，所述u型卡槽21上设置有第二连接孔211，所述第一连接孔11和所述第二连接孔211相适配，本实施例中所述第一连接孔11和所述第二连接孔211均为φ32孔，且均为螺纹孔，所述u型卡槽21与所述中心圆盘1通过m30高强螺栓固定连接紧固，避免产生位移。
31.本实施例中，圆筒管片整体由多个管片连接形成，所述第一连接孔11，所述第一连接孔11的开孔位置对应多个管片拼装成环的平面位置，将u型卡槽21与所述中心圆盘1连接的螺栓采用m30高强螺栓。
32.进一步的，所述连接杆3包括中心钢管31，所述中心钢管31两端均连接有端管32，所述端管32上设置有内丝，所述管片4上设置有第三连接孔，所述第三连接孔与其相邻的所述端管32通过连接螺丝5连接；具体的，本实施例中所述第三连接孔为螺纹孔，所述中心钢管31采用φ100mm、壁厚10mm的高强钢管，端管32采用φ100mm、壁厚15mm的钢管配套有φ60mm的内丝，内丝用于将端管32分别与连接调节器2和连接螺丝5的连接，连接螺丝采用长度为240mm的m60高强钢，用于管片4与连接杆3的连接。
33.安装时，靠近所述正牙丝扣22的端管32，通过该端管32的内丝与正牙丝扣22螺纹连接，靠近所述管片4的端管32的内丝与连接螺丝一端螺纹连接，连接螺丝另一端与第三连接孔螺纹连接，使得连接调节器2和连接杆3之间的安装连接可实现旋转位移，进而满足拼装要求。
34.本实施例中，所述管片4设置有六个，分别为f型管片41、l1型管片42、l2型管片43、b1型管片44、b2型管片45和b3型管片46，所述l1型管片42和所述l2型管片43分别连接于所述f型管片41的两端，所述b1型管片44一端与所述l1型管片42连接，所述b2型管片45一端与所述l2型管片43连接，所述b3型管片46连接于所述b1型管片44和所述b2型管片45之间，所述f型管片41对应的圆周角为20
°
，所述l1型管片42和所述l2型管片43对应的圆周角均为68.75
°
，所述b1型管片44、所述b2型管片45和所述b3型管片46对应的圆周角均为67.5
°
，各个管片的角度对应管片整环吊装定位关系，满足隧道设计要求，使圆筒管片的结构更加稳定。
35.另外，f型管片41靠近隧道竖直中心轴线的一端与隧道竖直中心轴线的夹角15
°
，代表整环管片与隧道竖直中心轴线的定位关系，在每一圆筒管片中f-l2-b2-b3-b1-l1块按顺时针的排位顺序依次连接，满足设计要求前提。
36.所述f型管片41、所述l1型管片42、所述l2型管片43、所述b1型管片44、所述b2型管片45和所述b3型管片46上均设置有第三连接孔，所述第三连接孔设置于每个管片的角平分线对应位置处，使得各连接杆3对相应管片4的支撑分布更加均匀。
37.本实施例公开的用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系中，中心圆盘与
连接调节器中的连接螺栓剪切力计算公式为：
38.t＝f/a≤[t]＝30mpa。
[0039]
t＝f/a＝f/(i*π/4*d2)＝20000/(3.14/4*0.0322)＝24.88≤[t]＝30mpa。
[0040]
式中，t为螺栓吊装实际剪切力压强，[t]为m30高强螺栓可承受最大压强，f为剪切力取值单孔20000n，i单孔取值为1，a为单个螺栓剪切力受力面积，d为螺栓孔径。
[0041]
本发明公开的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系已实践用于杭州五常实训基地地面管片隧道拼装，实际拼装过程中，实际测量错台小于5mm，片与片之间缝隙小于2mm，螺栓穿过率100％，实际作业拼装时每日可拼装4环。
[0042]
本内支撑体系的支撑载荷整体重22吨，内支撑体系的内部支撑力满足使用要求，其中，22吨指的是单环管片的重量，其单环管片环宽1.2米，每环由f型管片41、所述l1型管片42、所述l2型管片43、所述b1型管片44、所述b2型管片45和所述b3型管片46共6块组成的重量。
[0043]
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，包括中心圆盘，所述中心圆盘上连接有连接调节器，所述连接调节器远离所述中心圆盘的一端连接有连接杆，所述连接杆远离所述中心圆盘的一端连接有管片。2.根据权利要求1所述的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，所述连接调节器包括u型卡槽和正牙丝扣，所述正牙丝扣连接于所述u型卡槽远离所述中心圆盘的一端，所述中心圆盘上设置有第一连接孔，所述u型卡槽上设置有第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔相适配，所述u型卡槽与所述中心圆盘通过螺栓连接。3.根据权利要求2所述的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，所述连接杆包括中心钢管，所述中心钢管两端均连接有端管，所述端管上设置有内丝。4.根据权利要求3所述的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，所述管片上设置有第三连接孔，所述第三连接孔与其相邻的所述端管通过连接螺丝连接。5.根据权利要求4所述的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，所述管片设置有六个，分别为f型管片、l1型管片、l2型管片、b1型管片、b2型管片和b3型管片，所述l1型管片和所述l2型管片分别连接于所述f型管片的两端，所述b1型管片一端与所述l1型管片连接，所述b2型管片一端与所述l2型管片连接，所述b3型管片连接于所述b1型管片和所述b2型管片之间。6.根据权利要求5所述的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，所述f型管片对应的圆周角为20
°
，所述l1型管片和所述l2型管片对应的圆周角均为68.75
°
，所述b1型管片、所述b2型管片和所述b3型管片对应的圆周角均为67.5
°
。7.根据权利要求6所述的一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，其特征在于，所述f型管片、所述l1型管片、所述l2型管片、所述b1型管片、所述b2型管片和所述b3型管片上均设置有第三连接孔，所述第三连接孔设置于每个管片的角平分线对应位置处。

技术总结
本发明公开了一种用于长距离地面法隧道拼装管片加固内支撑体系，涉及隧道工程技术领域。包括中心圆盘，所述中心圆盘上连接有连接调节器，所述连接调节器远离所述中心圆盘的一端连接有连接杆，所述连接杆远离所述中心圆盘的一端连接有管片。本发明使用连接螺丝将管片与内部支撑体系连接，连接更加紧密有效且受力均匀，并且将内支撑体系支撑杆减少至6根支撑杆件，减少材料用量降低造价，减少作业时的安拆工作量，提升了工作效率，同时管片连接端连接采用螺杆连接，使用连接螺丝与第三连接孔有效连接，保证连接强度，保障施工安全。保障施工安全。保障施工安全。


技术研发人员：廖显明 张敏刚 孙彦周 王平中 田超 刘凯 雷杰 张晓宁
受保护的技术使用者：中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/14