[发明专利]一种隧道支护用工字钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道建筑领域，具体涉及一种隧道支护用工字钢及其制造方法。

背景技术

目前，工字钢是一种常用的建筑材料，其英文名为steelbeam，也可称为钢梁，是一种断面形状为工字形的型钢。工字钢分为普通工字钢、轻型工字钢以及H型工字钢三种，广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等行业。普通工字钢、轻型工字钢翼缘是变截面靠腹板部厚，外部薄，普通工字轻型工字钢由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主袖的惯性矩相差较大，因此，一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件，对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用。H型钢：HW、HM、HN、HEA、HEB、HEM等工字钢的翼缘是等截面，H型钢属于高效经济裁面型材，由于截面形状合理，能使刚才更高的发挥效能，提高承载能力，不同于普通工字钢的是H型钢的翼缘进行了加宽，且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其它构件连接。

现在在隧道设计、施工过程中，对于洞口浅埋加强段和洞身围岩较差段或加宽段常采用工字钢作为初期支护加劲措施。常规的做法是用完整的工字钢或者用螺纹钢筋组合加工成钢格栅，常在工字钢边缘喷射混泥土与工字钢翼缘结合部，混凝土会将工字钢结合成一体。然而在实际的施工中发现，喷射混凝土与工字钢组合材料的受力性能不够好，工字钢稳定性也不高，容易出现环向开裂等常规病害，并且需要使用大量的工字钢，成本也较高。

发明内容

本发明目的是提供一种结构稳定性较高，能有效避免出现环向开裂等病害，且节约了制造成本的隧道支护用工字钢及其制造方法。

本发明的技术方案是：一种隧道支护用工字钢，包括一工字钢本体，所述工字钢本体为分体式结构，由上部及下部组成，所述上部与下部的连接处间设有通孔，所述通孔内填设有喷射混凝土。

一种隧道支护用工字钢制造方法，其步骤为：

①在工字钢本体中间横向沿分割线将工字钢本体分割为上部与下部，上部与下部的连接处分别被分割出相互咬合的凹槽及凸出；

②所述上部向左边或者右边移动后，再将上部与下部连接，上部的凹槽与下部的凹槽连接构成通孔，上部的凸出与下部的凸出相互抵触并焊接；

③所述通孔内经填塞的喷射混凝土和加工组合后的工字钢经喷射混凝土包裹后构成隧道用初期支护工字钢拱架组合体。

进一步的技术方案，所述分割线为锯齿状、波浪状或方形中的一种。

上述技术方案中，在现有普遍使用的工字钢结构上，在工字钢的中部横向沿着分割线将工字钢锯开分成上部及下部，该分割线可以为锯齿状、波浪状或方形的一种，分割后的上部与下部的连接处分别形成相互咬合的凹槽及凸出，再将上部向左边或者右边移动一定的距离，重新组合将上部与下部连接在一起，这个时候上部的凹槽会与下部的凹槽连接构成通孔，由于分割线的形状不同，会形成六边形通孔、圆形通孔或者方形通孔，尤其以六边形通孔最好，其结构最为稳定，上部与下部的凸出相互抵触。分割重组后的工字钢在隧道开挖、初期支护使用过程中，喷射混凝土可以从通孔中间穿过，将隧道纵向的各榀工字钢有效地连接起来，提高了工字钢整体的强度及稳定性，避免出现环向开裂等常规病害，并且由于通过增强喷射混凝土与工字钢连接的整体性，可以提高工字钢的整体刚度，节约了工字钢制造成本。

本发明的优点是：

1.本发明通过在工字钢中部沿分割线将工字钢分割成上部及下部，上部移动后与下部重新连接，两者之间形成通孔，通孔内设置喷射混凝土层，从而有效的提高了工字钢的稳定性，避免出现环向开裂等常规病害，且提高了工字钢的整体高度，提高了组合体整体刚度，节约了制造成本。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为现有工字钢结构示意图；

图2为现有工字钢侧视图；

图3为本发明实施例一中工字钢分割后结构示意图；

图4为本发明实施例一中工字钢分割后侧视图；

图5为本发明的隧道用初期支护工字钢拱架组合体(含喷射混凝土)的结构示意图；

图6为本发明的隧道的断面图；

图7为本发明实施例二的侧视图。

其中：1、本体；2、上部；3、下部；4、通孔；5、分割线；6、隧道用初期支护工字钢拱架组合体；7、混凝土。

具体实施方式