CN106677805B - 一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其包括带有导向孔的导向钢板；导向钢板中的导向孔上安装有锚固接头；锚固接头由锚头专用螺栓、螺母和两组楔形垫片组成；锚头专用螺栓穿过导向孔，两组楔形垫片套在锚头专用螺栓上并分别位于导向钢板内外两面，螺母拧紧在锚头专用螺栓上，将两组楔形垫片与导向钢板内外两面紧密贴合，锚头专用螺栓的中心轴线与导向钢板的端面倾斜；锚头专用螺栓的轴线方向设置有贯穿注浆管道；锚头专用螺栓的内端与锁脚锚管相连。本发明结构简单、安装使用方便，钢架与锁脚锚管之间通过拼装连接，免除了焊接，避免了焊接引起的施工速度慢、污染、质量难保证等相关问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道钢架的锁脚装置，属于隧道钢架与锁脚锚管技术领域，具体涉及一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置。
背景技术
锁脚是指隧道每台阶开挖完成架设钢架后，将钢架脚部固定的措施。在软弱地层中，通过施作锁脚锚管并与钢架进行牢固的连接，使锁脚锚管与钢架连成整体，将钢架锚固在围岩深部，在一定程度上可限制钢架的位移，充分发挥钢架的刚度和强度。现有技术中的钢架与锁脚锚管之间采用焊接连接，如在中国发明专利说明书CN104234724B中公开了一种用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，在型钢钢架上，焊接右垫板、左上垫板、左下垫板，在右垫板的两端分别制作前孔洞、后孔洞，在左上垫板上预留中孔洞，在左下垫板上预留下孔洞；上锁脚锚管从前孔洞和中孔洞中穿过形成20°的设计外插角，下锁脚锚管从后孔洞和下孔洞中穿过形成40°的设计外插角，穿过上锁脚锚管、下锁脚锚管尾部的钢栓与右垫板密贴并通过焊接连接。该发明的锁脚锚管能按设计角度准确定位同时又能保证锁脚锚管能与钢架有效成为一体。但是其存在以下问题：
1、焊接产生大量有毒气体，污染环境，不利于施工人员的职业健康；
2、由于现场焊接有仰焊、且作业空间狭窄，焊接质量难以保证；
3、若焊接存在质量问题而导致焊缝强度不足，当承受一定围岩压力时，锁脚锚管和钢架本身还未达到承载力极限时，焊接部位却因超过焊接强度而破坏，钢架失去锁脚的约束，过早丧失其设计承载能力；
4、瓦斯隧道中进行焊接作业对通风要求较高，存在一定安全隐患。
在中国实用新型专利说明书CN 202991079U中公开了一种锚杆或锚管与型钢钢架的垫板式连接装置，其包括垫板、锚管、型钢钢架，所述的锚管和型钢钢架通过垫板连接，垫板与型钢钢架采取焊接形成的焊接接头连接成整体，锚管与垫板通过焊接形成的焊缝连接。虽然该实用新型提供了一种型钢钢架与锚杆或锚管的非焊接连接方式，但是该发明通用性较差、不能根据锁脚锚管的实际工况调整锚管与型钢钢架之间的倾角、同时不能保证锚管与型钢钢架的稳定连接。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其不仅能够免除隧道钢架与锁脚锚管焊接连接，而且可以根据不同要求快速高效地锁脚锚管连接角度的调整，同时保证隧道钢架与锁脚锚管的连接稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其包括固接在隧道钢架上的导向钢板，所述导向钢板上设有供锁脚锚管穿过的导向孔；所述导向钢板中的导向孔上安装有锚固接头；所述锚固接头由锚头专用螺栓、螺母和两组楔形垫片组成；所述锚头专用螺栓穿过导向孔，所述两组楔形垫片套在锚头专用螺栓上并分别位于导向钢板内外两面，所述螺母拧紧在锚头专用螺栓上，将两组楔形垫片与导向钢板内外两面紧密贴合，所述锚头专用螺栓的中心轴线与所述导向钢板的端面倾斜；所述锚头专用螺栓的轴线方向设置有贯穿注浆管道；所述锚头专用螺栓的内端与锁脚锚管相连。
在本发明的一种优选实施方案中，所述每组楔形垫片包括楔形橡胶垫板和平钢垫板；所述楔形橡胶垫板和所述平钢垫板同轴套装在所述锚头专用螺栓上；所述平钢垫板的一端面与所述楔形橡胶垫板的楔形端面贴合，所述平钢垫板的另一端面与所述导向钢板的导向孔端面贴合；所述楔形橡胶垫板的平端面通过连接在所述锚头专用螺栓上的螺母限位固定。
在本发明的一种优选实施方案中，所述楔形橡胶垫板内端面与垫板轴线倾斜，外端面与垫板轴线垂直。
在本发明的一种优选实施方案中，所述锚头专用螺栓包括六角螺栓头；所述六角螺栓头位于锚头专用螺栓外端；所述螺母与锚头专用螺栓内端外螺纹配合，所述两组楔形垫片和导向钢板的导向孔位于螺母与锚头专用螺栓的六角螺栓头之间。
在本发明的一种优选实施方案中，所述锚头专用螺栓的外端布置有与所述注浆管道连通的注浆接头。
在本发明的一种优选实施方案中，所述导向钢板预焊于所述隧道钢架的台阶脚部；所述导向孔对称设置于隧道钢架两旁的导向钢板上。
在本发明的一种优选实施方案中，所述锚头专用螺栓的内端的外螺纹与锁脚锚管外端的内螺纹相配合。
本发明的有益效果是：本发明结构简单、安装使用方便，钢架与锁脚锚管之间通过拼装连接，免除了焊接，避免了焊接引起的施工速度慢、污染、质量难保证等相关问题；同时通过在钢架台阶脚部预焊钢板，并在钢板上预留孔洞，可利用孔洞进行导向钻孔，方便施工；而专门设计的锚固接头可以根据具体要求替换楔度不同的楔形橡胶垫板从而实现钢架与锁脚锚管倾角的调整；通过设置锚固接头并在锚固接头内预留注浆孔，方便连接与施工，加快安装速度。
附图说明
图1是本发明实施例一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置的钢架与导向钢板连接示意图；
图2是本发明实施例一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置的钢架与锁脚之间连接示意图；
图3是图2中本发明实施例一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置的锚固接头示意图；
图4是图2中是本发明实施例一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置的锚头专用螺栓示意图；
图5是本发明实施例一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置的钢架与锁脚之间连接组装示意图；
图中：1—隧道钢架；2—导向钢板；2-1—导向圆孔；3—锚固接头；3-1—锚头专用螺栓；3-2—楔形橡胶垫板；3-3—平钢垫板；3-4—螺母；3-1-1—注浆接头；3-1-2—专用螺栓头部；3-1-3—预留中空注浆管道；3-1-4—专用螺栓螺纹；4—锁脚锚管；4-1—锁脚锚管端头设置内螺纹。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由图1至图5所示的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置的结构示意图可知，本发明包括隧道钢架1和锁脚锚管4；隧道钢架1上的台阶脚部预焊有导向钢板2，导向钢板2上设有供锁脚锚管4穿过的导向圆孔2-1，架设隧道钢架1后通过两侧导向圆孔2-1进行导向钻孔，然后在加工好的孔内下料锁脚锚管4；锁脚锚管4为现有技术中的中空锁脚锚管，锁脚锚管4端头的内壁上加工有内螺纹4-1；导向钢板2中的导向孔2-1上安装有锚固接头3；锚固接头3由锚头专用螺栓3-1、螺母3-4和两组楔形垫片组成；锚头专用螺栓3-1穿过导向孔2-1，两组楔形垫片套在锚头专用螺栓3-1上并分别位于导向钢板2的内外两面，螺母3-4拧紧在锚头专用螺栓3-1上，将两组楔形垫片与导向钢板2内外两面紧密贴合，锚头专用螺栓3-1的中心轴线与导向钢板2的端面倾斜；锚头专用螺栓3-1的轴线方向设置有贯穿注浆管道3-1-3；锚头专用螺栓3-1的内端与锁脚锚管4相连；每组楔形垫片包括楔形橡胶垫板3-2和平钢垫板3-3；楔形橡胶垫板3-2和平钢垫板3-3同轴套装在锚头专用螺栓3-1上；平钢垫板3-3的一端面与楔形橡胶垫板3-2的楔形端面贴合，平钢垫板3-3的另一端面与导向钢板2的导向孔2-1端面贴合；楔形橡胶垫板3-2的平端面通过连接在锚头专用螺栓3-1上的螺母3-4限位固定；楔形橡胶垫板3-2内端面与垫板轴线倾斜，外端面与垫板轴线垂直；锚头专用螺栓3-1包括六角螺栓头；六角螺栓头位于锚头专用螺栓3-1外端；螺母3-4与锚头专用螺栓3-1内端外螺纹配合，两组楔形垫片和导向钢板2的导向孔2-1位于螺母3-4与锚头专用螺栓3-1的六角螺栓头之间；所述锚头专用螺栓3-1的外端布置有与所述注浆管道3-1-3连通的注浆接头3-1-1；所述导向钢板2预焊于所述隧道钢架1的台阶脚部；所述导向孔2-1对称设置于隧道钢架1两旁的导向钢板2上；锚头专用螺栓3-1的内端的外螺纹与锁脚锚管4外端的内螺纹相配合。
本发明的使用步骤如下：
步骤一：加工过程：在加工厂内，加工导向钢板2并于两侧预留导向孔2-1，中空锁脚锚管4靠钢架侧端头设置内螺纹4-1，根据施工工法及台阶高度要求，在钢架1台阶脚部预焊导向钢板2。
步骤二：钻孔过程：施工现场开挖，开挖面超欠挖处理后，施作初喷混凝土，钢架2就位，安装纵向连接装置，安装质量检验合格后，利用导向钢板2上预留的导向孔2-1进行钻孔，一般按与水平方向30—45°角度向下打设，钻研深度大于锚管长度一定距离。
步骤三，装管过程：钻孔完成后，锁脚锚管4从导向孔2-1中穿过插入钻孔。
步骤四，拼装过程：锚头专用螺栓3-1先通过楔形橡胶垫板3-2、平钢垫板3-3、导向孔2-1、螺母3-4与导向钢板2拼装夹持，接着旋转专用螺栓头部3-1-2使螺栓底部与锁脚锚管4端头连接，然后旋转螺母3-4使锚头3与钢板2锁紧，最后通过设置锚头专用螺栓3-1上的注浆接头3-1-1进行注浆作业，最终完成锁脚锚管按设计位置及角度定位同时又能保证锁脚锚管能与钢架有效成为一体。
步骤五，复喷过程：完成上述作业后，经验收合格后按设计要求进行复喷作业，接着进行下循环开挖及支护作业。
本发明适用于铁路隧道、地铁隧道和公路隧道，并通过更换楔度不同的楔形橡胶垫板3-2可实现锁脚锚管相对隧道钢架的倾角调整，从而提高了本发明的通用性；通过设置锚固接头并在锚固接头内预留注浆孔，方便连接与施工，加快安装速度。
应当理解的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，包括固接在隧道钢架(1)上的导向钢板(2)，所述导向钢板(2)上设有供锁脚锚管(4)穿过的导向孔(2-1)；其特征在于：所述导向钢板(2)中的导向孔(2-1)上安装有锚固接头(3)；所述锚固接头(3)由锚头专用螺栓(3-1)、螺母(3-4)和两组楔形垫片组成；所述锚头专用螺栓(3-1)穿过导向孔(2-1)，所述两组楔形垫片套在锚头专用螺栓(3-1)上并分别位于所述导向钢板(2)的内外两面，所述螺母(3-4)拧紧在锚头专用螺栓(3-1)上，将两组楔形垫片与导向钢板(2)内外两面紧密贴合，所述锚头专用螺栓(3-1)的中心轴线与所述导向钢板(2)的端面倾斜；所述锚头专用螺栓(3-1)的轴线方向设置有贯穿注浆管道(3-1-3)；所述锚头专用螺栓(3-1)的内端与锁脚锚管(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其特征在于：每组所述楔形垫片包括楔形橡胶垫板(3-2)和平钢垫板(3-3)；所述楔形橡胶垫板(3-2)和所述平钢垫板(3-3)同轴套装在所述锚头专用螺栓(3-1)上；所述平钢垫板(3-3)的一端面与所述楔形橡胶垫板(3-2)的楔形端面贴合，所述平钢垫板(3-3)的另一端面与所述导向钢板(2)的导向孔(2-1)端面贴合；所述楔形橡胶垫板(3-2)的平端面通过连接在所述锚头专用螺栓(3-1)上的螺母(3-4)限位固定。
3.根据权利要求2所述的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其特征在于：所述楔形橡胶垫板(3-2)内端面与垫板轴线倾斜，外端面与垫板轴线垂直。
4.根据权利要求1所述的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其特征在于：所述锚头专用螺栓(3-1)包括六角螺栓头；所述六角螺栓头位于锚头专用螺栓(3-1)外端；所述螺母(3-4)与锚头专用螺栓(3-1)内端外螺纹配合，所述两组楔形垫片和导向钢板(2)的导向孔(2-1)位于螺母(3-4)与锚头专用螺栓(3-1)的六角螺栓头之间。
5.根据权利要求1所述的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其特征在于：所述锚头专用螺栓(3-1)的外端布置有与所述注浆管道(3-1-3)连通的注浆接头(3-1-1)。
6.根据权利要求1所述的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其特征在于：所述导向钢板(2)预焊于所述隧道钢架(1)的台阶脚部；所述导向孔(2-1)对称设置于隧道钢架(1)两旁的导向钢板(2)上。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种隧道钢架与锁脚锚管的连接装置，其特征在于：所述锚头专用螺栓(3-1)的内端的外螺纹与锁脚锚管(4)外端的内螺纹相配合。
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