一种波纹钢与拱架连接转换结构及其施作方法与流程

本发明涉及隧道与地下工程，具体的说是一种波纹钢与拱架连接转换结构及其施作方法。

背景技术：

1、目前暗挖地铁隧道、山岭隧道及施工横通道初期支护主要的施作方式为“钢拱架/钢格栅+喷射混凝土结构”，施工中由于喷射混凝土施工质量等问题会造成支护结构变形破坏，从而导致安全事故的发生，因此，为了提高初期支护结构的强度，开始采用波纹钢板作为隧道初期支护结构，然而波纹钢对于拼装精度和姿态要求较高，很容易因拱架变形、拼装误差等原因造成初期支护结构拼装后断面里程不一致等问题，无法保障拱架与波纹钢的连接强度、波纹钢的拼装姿态。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种波纹钢与拱架连接转换结构及其施作方法，该连接转换结构可通过调整螺杆、螺母及球铰等结构，实现拱架与定位法兰板的连接，确保定位法兰板断面在同一里程，且拼装轮廓线与设计断面一致。通过该连接转换结构能够解决因拱架支护结构变形、拼装误差等原因造成的初期支护结构拼装后断面里程不一致等问题，从而保障拱架与波纹钢的连接强度、波纹钢结构的拼装姿态。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

3、一方面，本发明提供了一种波纹钢与拱架连接转换结构，所述波纹钢安装于定位法兰板上，所述连接转换结构包括连接拱架和定位法兰板的调节组件；

4、所述调节组件包括两端均设有球铰件的球铰连杆，所述球铰连杆的一端通过一个球铰件铰接有螺杆i，所述螺杆i能够与限位螺母相配合，通过螺杆i与限位螺母相配合能够将调节组件与拱架相连接；所述球铰连杆的另一端通过另一个球铰件铰接有连接杆，所述连接杆远离球铰件的一端设有定位板，通过紧固件能够将定位板与定位法兰板相连接。

5、进一步地，所述连接转换结构还包括用于将调节到位的调节组件进行位置锁定的第一锁死组件和第二锁死组件。

6、进一步地，所述第一锁死组件包括呈板状的第一锁紧件、以及呈l型的第二锁紧件，第一锁紧件和第二锁紧件均能够紧固于球铰件的两侧，第一锁紧件与第二锁紧件的竖直部平行设置，第一锁紧件上连接有螺杆ii，螺杆ii上连接有紧固螺母，第二锁紧件的水平部上设有与螺杆ii相配合的安装孔，通过螺杆ii与紧固螺母相配合能够将第一锁紧件与第二锁紧件相连接。

7、进一步地，两个锁紧件分别紧固于螺杆i和连接杆上。

8、进一步地，所述第一锁紧件和第二锁紧件的竖直部上均设有一具有缺口的通孔，第一锁紧件和第二锁紧件上于缺口的两侧分别向外伸出有带螺纹孔的肋板，两侧的所述肋板通过穿过两者的螺栓夹紧。

9、进一步地，球铰件的内球上临近球铰连接处均匀分布有若干t型弧面槽，所述第二锁死组件包括用于对球铰件进行二次限位的限位块、用于压紧限位块的锁紧套管、以及与锁紧套管相配合以对移动至锁紧球铰件位置的限位块进行限位的锁紧螺母，锁紧套管中部设有能够与锁紧螺母相配合的外螺纹，初始状态时，限位块紧贴球铰连杆设置且依靠锁紧套管限位，手动将限位块移动至锁紧位置后，通过锁紧套管能够将限位块压紧在球铰连杆上或t型弧面槽内，利用锁紧螺母能够将限位块固定在目标位置，进而对球铰件进行锁死。

10、进一步地，锁紧套管的两端沿轴向开有若干导向槽，所述限位块包括弧形段和垂直设于弧形段上的垂直段，所述垂直段能够穿过锁紧套管上的导向槽延伸至锁紧套管的外部。

11、进一步地，所述定位板上设有腰形孔，定位法兰板上设有定位孔，定位板与定位法兰板通过紧固件相连接。

12、一方面，本发明提供了一种波纹钢与拱架连接转换结构施作方法，主要包括如下步骤：

13、（1）、将连接转换结构的一端与拱架相连接，组成组合件；

14、（2）、将若干组合件中的拱架依照设计拼装顺序进行拼接施工，获得拼装成型的拱架支护结构；

15、（3）、将各个组合件中连接转换结构的另一端与定位法兰板相连接，若干定位法兰板围成环状，相邻两个定位法兰板之间具有间隙；

16、（4）、采用全站仪进行定位法兰板姿态的测量调整，通过球铰连杆和螺杆i实现定位法兰板在x、y、z三个方向的微调，使得若干定位法兰板位于同一里程；

17、（5）、通过两个锁死组件锁定调节组件；

18、（6）、通过喷射混凝土对拱架进行覆盖；

19、（7）、将波纹钢与定位法兰板相连接。

20、进一步地，步骤（5）中，待调节组件调节好后，推动限位块沿锁紧套管上导向槽运动，以限定球铰件的活动，然后旋转锁紧螺母，以在环向和径向两个方向上压紧限位块，从而锁死球铰件，实现调节组件的第一次锁紧；然后再通过第一锁紧件、第二锁紧件、紧固螺母和螺杆ii ，对调节组件进行二次锁紧。

21、有益效果：

22、1）、本发明的连接转换结构包括螺杆i、限位螺母、球铰连杆和定位板，通过螺杆i与限位螺母相配合能够将调节组件与拱架相连接；通过紧固件能够将定位板与定位法兰板相连接。通过该连接转换结构提高了结构的连接强度，保障了隧道结构的安全。解决了因拱架支护结构变形、拼装误差等原因造成的初期支护结构拼装后断面里程不一致等问题，从而保障拱架与波纹钢的连接强度、波纹钢结构的拼装姿态。同时，该连接转换结构也可用于波纹钢或拱架结构拼装过程中的姿态调整等方面。

23、2）、本发明的连接转换结构还包括两个锁死组件，两个锁死组件相互配合能够将调节到位的调节组件进行位置锁定，使得波纹钢在拼装时能够位于同一断面里程。

技术特征：

1.一种波纹钢与拱架连接转换结构，所述波纹钢安装于定位法兰板上，其特征在于，所述连接转换结构包括连接拱架和定位法兰板的调节组件；

2.根据权利要求1所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，所述连接转换结构还包括用于将调节到位的调节组件进行位置锁定的第一锁死组件和第二锁死组件。

3.根据权利要求2所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，所述第一锁死组件包括呈板状的第一锁紧件、以及呈l型的第二锁紧件，第一锁紧件和第二锁紧件均能够紧固于球铰件的两侧，第一锁紧件与第二锁紧件的竖直部平行设置，第一锁紧件上连接有螺杆ii，螺杆ii上连接有紧固螺母，第二锁紧件的水平部上设有与螺杆ii相配合的安装孔，通过螺杆ii与紧固螺母相配合能够将第一锁紧件与第二锁紧件相连接。

4.根据权利要求3所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，两个锁紧件分别紧固于螺杆i和连接杆上。

5.根据权利要求3所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，所述第一锁紧件和第二锁紧件的竖直部上均设有一具有缺口的通孔，第一锁紧件和第二锁紧件上于缺口的两侧分别向外伸出有带螺纹孔的肋板，两侧的所述肋板通过穿过两者的螺栓夹紧。

6.根据权利要求2所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，球铰件的内球上临近球铰连接处均匀分布有若干t型弧面槽，所述第二锁死组件包括用于对球铰件进行二次限位的限位块、用于压紧限位块的锁紧套管、以及与锁紧套管相配合以对移动至锁紧球铰件位置的限位块进行限位的锁紧螺母，锁紧套管中部设有能够与锁紧螺母相配合的外螺纹，初始状态时，限位块紧贴球铰连杆设置且依靠锁紧套管限位，手动将限位块移动至锁紧位置后，通过锁紧套管能够将限位块压紧在球铰连杆上或t型弧面槽内，利用锁紧螺母能够将限位块固定在目标位置，进而对球铰件进行锁死。

7.根据权利要求6所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，锁紧套管的两端沿轴向开有若干导向槽，所述限位块包括弧形段和垂直设于弧形段上的垂直段，所述垂直段能够穿过锁紧套管上的导向槽延伸至锁紧套管的外部。

8.根据权利要求1所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构，其特征在于，所述定位板上设有腰形孔，定位法兰板上设有定位孔，定位板与定位法兰板通过紧固件相连接。

9.一种波纹钢与拱架连接转换结构施作方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种波纹钢与拱架连接转换结构施作方法，其特征在于，步骤（5）中，待调节组件调节好后，推动限位块沿锁紧套管上导向槽运动，以限定球铰件的活动，然后旋转锁紧螺母，以在环向和径向两个方向上压紧限位块，从而锁死球铰件，实现调节组件的第一次锁紧；然后再通过第一锁紧件、第二锁紧件、紧固螺母和螺杆ii ，对调节组件进行二次锁紧。

技术总结
本发明公开了一种波纹钢与拱架连接转换结构及其施作方法，连接转换结构包括连接拱架和用于安装波纹钢的定位法兰板的调节组件；所述调节组件包括球铰连杆，球铰连杆的一端通过一个球铰件铰接有螺杆I，螺杆I能够与限位螺母相配合，通过螺杆I与限位螺母相配合能够将调节组件与拱架相连接；所述球铰导杆的另一端通过另一个球铰件铰接有连接杆，所述连接杆远离球铰件的一端设有定位板，通过紧固件能够将定位板与定位法兰板相连接。通过该连接转换结构能够解决因拱架支护结构变形、拼装误差等原因造成的初期支护结构拼装后断面里程不一致等问题，从而保障拱架与波纹钢的连接强度、波纹钢结构的拼装姿态。

技术研发人员：黄昌富,杨宇友,徐鹏飞,周雄,焦雷,孙丹丹,田予东,付海南,徐小寓,王清
受保护的技术使用者：中铁十五局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5