[發(fā)明專利]地下工程裝配式約束混凝土拱架及機械化施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711215115.2
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108104832B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設計）人: 江貝;王琦;秦乾;孫會彬;于恒昌;曾昭楠;許碩
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學;山東天勤工程科技有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙敏玲<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明公開了地下工程裝配式約束混凝土拱架及機械化施工方法，為了配合拱架智能安裝設備進行隧道施工，研發(fā)了裝配式約束混凝土拱架，突破了拱架折疊吊運，機械化拼裝、精準定位、斷面復查等相關技術(shù)，進行隧道施工時無需人工抬舉拼接拱架，整套施工流程均可通過機械化手段進行，更安全高效。具體施工步驟如下：(1)拱架折疊吊運；(2)利用拱架智能安裝設備進行拱架依次伸展，裝配式節(jié)點自動卡合，并預先安裝縱向連接裝置；(3)抓扣舉升、精確定位、卡合固定；(4)斷面復查；(5)灌注核心混凝土；(6)密實度檢測及關鍵部位補強。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于地下工程支護領域，具體涉及地下工程裝配式約束混凝土拱架機及械化施工方法。

技術(shù)背景

近年來，隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，交通需求量劇增，傳統(tǒng)的公路車道數(shù)量已無法滿足日益增加的車流量需求，雙向八車道及以上等公路工程逐年增加，相應的隧道工程不斷增多。隧道施工過程中圍巖常出現(xiàn)拱頂冒落、大變形、支護構(gòu)件破斷等工程問題，圍巖控制困難。目前，我國隧道拱架支護大量使用人力施工，在地下工程施工過程中，常發(fā)生拱頂冒落、拱架破斷等安全事故，造成人員傷亡；且施工過程中存在拱架重量大，施工效率低的問題，導致現(xiàn)場拱架安裝困難，工期長、成本高。

目前，國內(nèi)眾多研究人員對隧道機械化的應用進行了研究，并有相關研究論文發(fā)表。然而盡管國內(nèi)大多數(shù)研究采用的拱架安裝車性能良好，但是在隧道機械化施工過程中卻很難進行推廣應用，究其原因是沒有配套應用的裝配式拱架及其施工方法。在地下工程支護中，拱架構(gòu)件之間的節(jié)點連接主要以法蘭節(jié)點為主，進行機械化施工時，仍然需要人工進行螺栓的連接等工序，這就可能產(chǎn)生了人員安全問題及施工效率的問題，與機械化施工并不匹配。

因此，目前隧道施工亟需一種可以配合機械化施工的裝配式拱架及其施工方法，開展此方面的研究，可以為地下工程裝配式約束混凝土拱架機械化施工的推廣奠定基礎，具有較高的工程價值。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種配合地下工程機械化施工的裝配式約束混凝土拱架及其相關配套裝置。該約束混凝土拱架采用裝配式節(jié)點、縱向連接裝置等配套裝置，保證較強承載力的同時，配合隧道機械化自動化施工。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種裝配式約束混凝土拱架機械化施工方法。該方法全程進行機械化施工，保證施工人員的安全的同時提高了施工效率。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明提出的地下工程裝配式約束混凝土拱架，每榀拱架包括若干段，相鄰兩段拱架通過裝配式節(jié)點進行連接；所述的裝配式節(jié)點包括分別固定于相鄰兩段拱架上的組合承壓板、固定導向板以及連接組合承壓板及固定導向板的活動銷軸；所述組合承壓板邊側(cè)設置多排貫通孔，所述貫通孔內(nèi)設置有可拆卸彈簧銷；所述固定導向板兩側(cè)設置有耳板，耳板上設置有配合所述彈簧銷卡合的圓形銷口；所述組合承壓板及固定導向板中心開設連通孔，且設置有相互配合的密閉裝置。

優(yōu)選的，拱架的段數(shù)為奇數(shù)。

優(yōu)選的，所述裝配式節(jié)點還可以配合三排彈簧銷。

進一步優(yōu)選的，所述裝配式節(jié)點根據(jù)現(xiàn)場實際工程需要，還可將所述的組合承壓板中其中一排彈簧銷設置成通孔，最后通過高強螺栓連接固定導向板和組合承壓板進行連接。

本發(fā)明提出的地下工程裝配式約束混凝土拱架機械化施工方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)利用可移動拱架折疊裝置進行約束混凝土拱架節(jié)點焊接、順序拼裝、折疊及固定；-將折疊拱架吊運至隧道掌子面；

(2)將折疊拱架左右兩側(cè)向兩邊展開，肩部通過自動裝配式節(jié)點完全展開固定，拱腳處拱架展開至水平放置，同時將縱向定位桿固定在拱架預定位置；機械手將拱架舉升至指定高程，利用輔助安裝機將拱腳部位開；