用于隧道施工的模块化围檩结构

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于隧道施工的模块化围檩结构。

背景技术

围檩，是指支护桩上部设置的钢梁，主要是起使模板保持组装的平面形状并将模板与提升架连接成一整体的作用。在支撑体系中，围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大。钢围檩，也被称作钢围挡或钢围令。一般采用双榀或多榀型号相同且长度相同的型钢进行拼接。拼接过程中要保证拼接质量，保证多个型钢共同受力。钢围檩用来连接支撑和围护桩，它们之间的空隙需填充细石混凝土，起到固定钢支撑作用和传递荷载的作用。现有的围檩结构存在安装与拆除工作量大、钢模吊装定位难等若干弊病，在申请号为201720232910.1的专利中公开了一种快速安装的围檩系统，其虽然解决了安装与拆除不便的问题，但仍然难以适用于连续长度较短的标准断面以及交叉口等异形断面的施工环境，灵活性较差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于隧道施工的模块化围檩结构，其拆卸方便，可灵活组合，适用于连续长度较短的标准断面以及交叉口等异形断面。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于隧道施工的模块化围檩结构，其包括：

拱部模块，其包括两侧的多个支架和顶部的弧形架，所述弧形架由多个弧形单元拼接而成；

支撑模块，其设置有多组尺寸不同的长方体框架形的模块单元，多组模块单元对称叠加支撑设置在拱部模块包围的空间内，每组模块单元均由多个横杆和多个立杆围成，每个立杆的两端外周均对焊有两个“[”形的槽钢，任一横杆的两端垂直焊接于相对的两个立杆的槽钢上，且每个横杆分别部分超出两个立杆的端部形成限位沿；

其中，相邻的模块单元之间分别通过多组连接件连接，每组连接件包括钢板和多个焊管，多个焊管分别焊接在钢板的单侧或两侧，任一焊管与任一立杆的端部插接焊接，并使所述钢板边缘卡嵌在相邻横杆的限位沿内侧。

优选的是，多组连接件按焊管的数量分为单销管、双销管、四销管和八销管，分别用于与相应数量的立杆焊接。

优选的是，所述支撑模块的底部设置有多个模块底座，每个模块底座包括金属板和多个钢管，多个钢管的一端焊接在金属板的顶部，另一端与对应数量的多个立杆插接焊接，且金属板的边缘卡嵌在相邻横杆的限位沿内侧。

优选的是，所述支撑模块的两侧与相邻的支架之间均设置有多个侧向顶托件，每个侧向顶托件包括与支架焊接的第一方钢、与任一横杆侧壁焊接的限位块、以及设置在第一方钢与限位块之间的丝杠和脚手管，所述第一方钢和限位块相靠近的一侧分别焊接有第一托板和第二托板，所述脚手管内壁设置有内螺纹，所述丝杠的一端匹配旋接入脚手管内，另一端与第一托板转动连接，所述脚手管的另一端与第二托板焊接。

优选的是，所述拱部模块的每个支架的侧壁上均焊接有多个“几”字形的钢筋拉环，所述支撑模块的两侧与相邻的支架上的多个钢筋拉环通过钢丝绳和花篮螺丝连接。

优选的是，所述支撑模块的顶部设置有多个拱部顶托件顶托所述弧形架，所述拱部顶托件包括与任一立杆的顶部焊接的固定板，所述固定板上开设有与立杆同轴的螺纹孔，螺纹孔内匹配旋接有螺杆，所述螺杆的顶部旋转设置有第三托板，所述第三托板上焊接有第二方钢，所述第二方钢的顶部与弧形架的底部之间通过钢楔塞实。

优选的是，相邻的模块单元之间固定连接有多个“U”形螺栓，所述骑马螺栓环绕紧固在相邻的多个横杆或多个立杆外周。

优选的是，每个弧形单元的两端分别设置为相互匹配的楔形切口。

优选的是，上述模块化围檩结构的安装过程为：

步骤一、对隧道施工的作业场地地面利用碎石预留调平层调平，夯实，清理洞内两侧，确定拱部模块的两侧的支架位置，设置定位钢筋，根据定位钢筋的位置将支架依次放置到位，调整支架的垂直度、间距和顶部高度，将支架与定位钢筋焊接固定，在每个支架的侧壁上焊接多个“几”字形的钢筋拉环，并在支架的两侧做斜向临时支撑；

步骤二、安装模块底座，即在预留调平层上沿线路方向放置多个枕木，枕木上定位安装多个金属板，金属板上焊接多个钢管，根据洞内各断面的跨度和高度，确定多组模块单元的组合形式，将预先组装好的相应的模块单元运输至施工作业点，采用叉车举升到位，人工辅助定位，利用多组连接件焊接进行固定安装，并在相邻的模块单元的中间处，利用“U”形螺栓进行连接固定；

步骤三、将加工合格的各弧形单元吊运至动作位，先利用无缝钢管或工字钢临时支撑，再依次利用螺栓与支架连接，对弧形架的位置进行复核，利用螺栓紧固各弧形单元，在支撑模块的顶部安装多个拱部顶托件顶托所述弧形架，在支撑模块的两侧与相邻的支架之间安装多个侧向顶托件，并利用钢丝绳和花篮螺丝将所述支撑模块的两侧与相邻的支架上的多个钢筋拉环连接固定。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过多种不同尺寸的模块单元进行灵活组合，适用于多种隧道断面；相邻长方体模块之间采用具有不同焊管数量的连接件连接，结构稳定性好，保证了后期混凝土振捣过程中结构的整体稳定性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一种技术方案的结构示意图；

图2为本发明的一种技术方案中立杆的端部加工示意图；

图3为本发明另一种技术方案中横杆和立杆的连接示意图；

图4为本发明另一种技术方案中弧形单元的连接示意图；

图5为本发明另一种技术方案中钢筋拉环的结构示意图；

图6为本发明另一种技术方案中连接件的俯视图；

图7为本发明另一种技术方案中连接件的主视图；

图8为本发明另一种技术方案中模块底座的结构示意图；

图9为本发明另一种技术方案中“U”形螺栓的结构示意图；

图10为本发明另一种技术方案中拱部顶托件的结构示意图；

图11为本发明另一种技术方案中侧向顶托件的结构示意图；

图12为拱部模板拼装示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～12所示，本发明提供了用于隧道施工的模块化围檩结构，包括：

拱部模块，其包括两侧的多个支架100和顶部的弧形架101，所述弧形架101由多个弧形单元102拼接而成；

支撑模块，其设置有多组尺寸不同的长方体框架形的模块单元200，多组模块单元200对称叠加支撑设置在拱部模块包围的空间内，每组模块单元200均由多个横杆201和多个立杆202围成，每个立杆202的两端外周均对焊有两个“[”形的槽钢203，任一横杆201的两端垂直焊接于相对的两个立杆202的槽钢203上，且每个横杆201分别部分超出两个立杆202的端部形成限位沿；

其中，相邻的模块单元200之间分别通过多组连接件连接，每组连接件包括钢板300和多个焊管301，多个焊管301分别焊接在钢板300的单侧或两侧，任一焊管301与任一立杆202的端部插接焊接，并使所述钢板300边缘卡嵌在相邻横杆201的限位沿内侧。

本技术方案中，所述用于隧道施工的模块化围檩结构设置有拱部模块和支撑模块，所述拱部模块包括与隧道顶部匹配的弧形架101、以及设置在隧道两侧的多个支架100，支撑模块支撑设置在拱部模块围成的空间内，由多组尺寸不同的模块单元200叠加排列组装而成。每个模块单元200均为由多个立杆202和横杆201围成的长方体形框架结构，其中立杆202和横杆201分别采用尺寸不同的无缝钢管，每个立杆202的两端用15cm长双[12槽钢203对焊加固，再将横杆201的端部焊接在槽钢203外侧，焊接时横杆201高出立杆2025mm，作为连接件的限位沿。相邻的模块单元200之间通过连接件连接，所述连接件为自制的钢管插销，由20mm的钢板300与多个焊管301焊接而成，焊管301的高度为5cm，根据各模块单元200连接需要，选择不同数量的焊管301焊接，焊管301可焊接在钢板300单侧或对称设置在双侧，分为单销管、双销管、四销管和八销管。本技术方案中各模块单元200和弧形单元102提前在工厂加工预制，并运输至施工现场进行组装拼接，有效提高了施工效率；可根据不同隧道的断面尺寸，选择不同尺寸的模块单元200，进行不同的组装，使多种断面通用，也能适用于连续长度较短的标准断面以及交叉口等异形断面，灵活性强；利用不同的连接件连接不同的模块单元200，拆卸方便，且利用横杆201自身的超出部分作为限位沿，结构的稳定性强。

在另一些技术方案中，多组连接件按焊管301的数量分为单销管、双销管、四销管和八销管，分别用于与相应数量的立杆202焊接。本技术方案中，多个焊管301或设置在钢板300单侧，或对称设置在钢板300的两侧，满足不同的施工需求。

在另一些技术方案中，所述支撑模块的底部设置有多个模块底座209，每个模块底座209包括金属板210和多个钢管211，多个钢管211的一端焊接在金属板210的顶部，另一端与对应数量的多个立杆202插接焊接，且金属板210的边缘卡嵌在相邻横杆201的限位沿内侧。本技术方案中，为保证支撑模块安装精确，在作业场地地面铺设40mm的碎石预留调平层212，在预留调平层212上沿线路方向铺设枕木213，枕木213顶标高控制在-0.08m(地坪完成面下8cm)，枕木213上安装金属板210，金属板210为20mm厚钢板，厚钢板顶部焊接钢管211，将钢管211插接入对应立杆202的底部，金属板210卡嵌在相邻横杆201的限位沿内侧，并焊接固定。

在另一些技术方案中，所述支撑模块的两侧与相邻的支架100之间均设置有多个侧向顶托件219，每个侧向顶托件219包括与支架100焊接的第一方钢220、与任一横杆201侧壁焊接的限位块221、以及设置在第一方钢220与限位块221之间的丝杠222和脚手管223，所述第一方钢220和限位块221相靠近的一侧分别焊接有第一托板224和第二托板225，所述脚手管223内壁设置有内螺纹，所述丝杠的一端匹配旋接入脚手管内，另一端与第一托板224转动连接，所述脚手管的另一端与第二托板225焊接。本技术方案中，支架100与相邻的模块单元200之间采用侧向顶托件219顶紧，在支架上焊接方钢，在相邻的横杆上焊接[12槽钢作为限位块，限位块和方钢之间通过丝杠顶紧，提高结构稳定性。

在另一些技术方案中，所述拱部模块的每个支架100的侧壁上均焊接有多个“几”字形的钢筋拉环110，所述支撑模块的两侧与相邻的支架100上的多个钢筋拉环110通过钢丝绳和花篮螺丝连接。本技术方案中，所述支架100的侧壁设置多个“几”字形的钢筋拉环110，支架100可以为工字钢，钢筋拉环110设置在工字钢的腹板上，如图5所示，再利用钢丝绳穿过钢筋拉环110并与相邻模块的立杆202缠绕，钢丝绳的两端利用花篮螺丝连接并调节松紧，提高结构稳定性。

在另一些技术方案中，所述支撑模块的顶部设置有多个拱部顶托件229顶托所述弧形架101，所述拱部顶托件229包括与任一立杆202的顶部焊接的固定板230，所述固定板230上开设有与立杆202同轴的螺纹孔，螺纹孔内匹配旋接有螺杆231，所述螺杆231的顶部旋转设置有第三托板232，所述第三托板232上焊接有第二方钢233，所述第二方钢223的顶部与弧形架101的底部之间通过钢楔234塞实。本技术方案中，所述拱部顶托件229可通过螺杆231旋转调整长度，以适应支撑模块不同位置与弧形架101之间不同的距离，同时利用钢楔234塞实空隙，保证支撑模块对弧形架101的支撑力，提高结构稳定性。

在另一些技术方案中，相邻的模块单元200之间固定连接有多个“U”形螺栓240，所述“U”形螺栓240环绕紧固在相邻的多个横杆201或多个立杆202外周。本技术方案中，“U”形螺栓240又称骑马螺栓，环绕在多个平行且相邻的横杆201或立杆202外周，旋紧螺母进行固定，提高结构的稳定性。

在另一些技术方案中，每个弧形单元102的两端分别设置为相互匹配的楔形切口。本技术方案中，设置呈楔形切口，方便拆卸。

在另一些技术方案中，上述模块化围檩结构的安装过程为：

步骤一、对隧道施工的作业场地地面利用碎石预留调平层调平，夯实，清理洞内两侧，确定拱部模块的两侧的支架位置，设置定位钢筋，根据定位钢筋的位置将支架依次放置到位，调整支架100的垂直度、间距和顶部高度，将支架100与定位钢筋焊接固定，在每个支架100的侧壁上焊接多个“几”字形的钢筋拉环，并在支架100的两侧做斜向临时支撑；

步骤二、安装模块底座209，即在预留调平层上沿线路方向放置多个枕木，枕木上定位安装多个金属板，金属板上焊接多个钢管，根据洞内各断面的跨度和高度，确定多组模块单元200的组合形式，将预先组装好的相应的模块单元200运输至施工作业点，采用叉车举升到位，人工辅助定位，利用多组连接件焊接进行固定安装，并在相邻的模块单元200的中间处，利用“U”形螺栓进行连接固定；

步骤三、将加工合格的各弧形单元102吊运至动作位，先利用无缝钢管或工字钢临时支撑，再依次利用螺栓与支架100连接，对弧形架101的位置进行复核，利用螺栓紧固各弧形单元102，在支撑模块的顶部安装多个拱部顶托件229顶托所述弧形架101，在支撑模块的两侧与相邻的支架100之间安装多个侧向顶托件219，并利用钢丝绳和花篮螺丝将所述支撑模块的两侧与相邻的支架100上的多个钢筋拉环连接固定。

上述技术方案中，定位钢筋的锚入深度不小于40cm，外露不小于20cm，枕木顶标高按-0.08(地坪完成面下8cm)控制。另外在步骤三拱部模块和支撑模块安装完成后，为防止混凝土浇筑过程中钢模板中间受力变形，在相邻拱部模块间增设副拱架，副拱架采用

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。