[实用新型]一种3D打印钢纤维混凝土隧道初支格栅拱架

说明书

一种3D打印钢纤维混凝土隧道初支格栅拱架，沿拱架延伸方向分成若干单元节，每个单元节由3D打印设备整体打印形成；单元节包括3D打印外支护板、3D打印加强撑、3D打印内侧支撑和3D打印螺栓连接板；3D打印螺栓连接板设于每个单元节的首尾两端，相邻两个单元节同侧的两个L形板的横板互相连接，形成整体拱架。本实用新型钢纤维混凝土外支护板，受力面积大，比格栅钢架主筋能更有效承受围岩压力，可有效保证初期支护构件的受力性能；采用3D打印机打印的形式整体制作，相对于格栅钢拱架初期支护构件自重较轻，故便于吊装及安装可有效降低吊装成本，同时避免传统初期支护现场人工焊接及加工格栅钢架，降低人工费用及工期。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种可以用于暗挖隧道施工的3D打印钢纤维混凝土隧道初支格栅拱架，适用于各类需要采用初期支护的暗挖隧道施工。

背景技术

随着经济的飞速发展和城市化水平的不断提高，地下空间的开发成为目前城市空间开发的主要方向之一，暗挖结构也越来越多，暗挖隧道作为城市地下空间开发的主要组成部分，占据了重要地位，目前暗挖隧道初期支护大部分均采用格栅钢架施工，存在如下问题：

一、格栅钢架施工精度差，钢筋强度损失严重：目前格栅钢架均在施工现场进行加工制作，施工精度难以保证，经常出现格栅钢架两部分连接板错位，导致螺栓难以拧进去的情况，同时在加工格栅钢架内部支撑筋时，现场直接采用压弯成型，钢筋强度降低严重，从而增加了施工风险；

二、格栅钢架自重大，工人施工困难：架设格栅钢架时，由于每榀格栅钢架分节重量较大，工人调整架设困难，施工速度降低；近期出现了一种分段设置的钢格栅，虽然搬运方便，但增加了施工的繁琐性；

三、格栅钢架均采用钢筋加工而成，工程造价高：由于格栅钢架主筋、之字筋、螺栓连接板等材料均采用钢筋及钢材，导致工程造价较高。

同时，国内目前也进行了大量的初期支护工厂预制的研究，但是初期支护预制只能预制成混凝土板，自重大，吊装运输及安装均很困难。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种3D打印钢纤维混凝土隧道初支格栅拱架，目的在于解决格栅钢架作为隧道初期支护拱架施工精度差、钢筋强度损失严重、自重大、工人施工困难、造价高的技术难题，以及现有混凝土预制拱架只能预制成板、自重大、吊装运输及安装均很困难的技术问题。

随着3D打印技术也在建筑工程中的广泛应用，与传统建筑行业相比，3D打印的建筑可节约建筑材料30%-60%、缩短工期50%-70%、减少人工50%-80%，但目前3D打印混凝土结构存在抗裂性能差，耐久性差等缺陷，不适用于结构外墙等永久性构件，不过隧道初期支护拱架作为临时构件，对抗裂性能要求低，造型复杂，虽然难以在工厂完成预制，但3D打印技术可完美打印成型，规避3D打印的缺陷。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种3D打印钢纤维混凝土隧道初支格栅拱架，其特征在于：

沿拱架延伸方向分成若干单元节，每个单元节由3D打印设备整体打印形成；

所述单元节包括3D打印外支护板、3D打印加强撑、3D打印内侧支撑和3D打印螺栓连接板；

所述3D打印外支护板为板条结构，设于最外侧；

所述3D打印内侧支撑包括两根平行设置的支撑杆，设于内侧，两根支撑杆形成的面与3D打印外支护板的板面平行；

所述3D打印加强撑也包括并行设置的两条，内侧分别与3D打印外支护板的两侧边沿一体连接，外侧分别与两根3D打印内侧支撑一体连接，所在两个平行平面均与3D打印外支护板的板面垂直；

所述3D打印螺栓连接板设于每个单元节的首尾两端，包括对应设置在两侧的两个L形板，相邻两个单元节同侧的两个L形板的横板互相连接，形成整体拱架。