CN112983492B - 一种隧道初支钢拱架立设固定结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隧道初支钢拱架立设固定结构及其施工方法，其特征在于：包括若干钢拱架，连接在相邻钢拱架之间的连接板，所述钢拱架两侧竖直架上通过铰接块连接有钢拱架侧壁支撑结构，所述钢拱架两侧竖直架底部固定在预制板上表面，预制板底部通过固定板与隧道底面固定。本发明结构不仅可以保证钢拱架的受力稳定，而且能够避免钢拱架因固定支撑不稳定而发生沉降和变形等问题。

Description

一种隧道初支钢拱架立设固定结构及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种隧道初支钢拱架立设固定结构及其施工方法。

背景技术

目前，在隧道施工过程中，初支钢拱架作为隧道的第一受力结构，其主要作用有：1、在喷射混凝土发挥作用前支撑围岩；2、对喷射混凝土进行补强；3、作为超前支护的支点；4、与锚杆、喷射混凝土共同发挥初期支护的作用。但是在软岩和土质围岩隧道中，由于岩体承载能力差和拱架固定支撑受力面积小等原因，导致初支钢拱架易发生沉降或变形，加大隧道建设的危险性；隧道施工中钢拱架的拱脚主要采用预制块进行垫铺，预制块由于面积小，强度低，在软岩和土质围岩隧道很难承受钢拱架的荷载，而发生压碎和沉降，导致钢拱架的稳定性降低，危及隧道施工安全。因此，本发明拟设计一种新型钢拱架支撑系统，不仅可以保证钢拱架的受力稳定，而且能够避免钢拱架因固定支撑不稳定而发生沉降和变形等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：包括若干钢拱架，连接在相邻钢拱架之间的连接板，所述钢拱架两侧竖直架上通过铰接块连接有钢拱架侧壁支撑结构，所述钢拱架两侧竖直架底部固定在预制块上表面，预制块底部通过固定板与隧道底面固定。

所述连接板与钢拱架的拱形顶形状相适应，连接板位于钢拱架拱形顶底部，贴合拱顶设置，相邻连接板中部通过垂直于连接板的连接片贴合后由螺栓螺母连接固定。

所述连接板两侧拐角处分别对称设有卡块和卡槽，相邻连接板拼接在一起时，边缘卡块和卡槽配合连接，卡块内设有开口朝外贯通的凹槽，凹槽内设有弹簧A，弹簧A一端与凹槽内侧壁连接，另一端连接固定块，所述卡槽外侧壁对应卡块凹槽开口位置设有对应卡口，固定块尺寸与卡口尺寸相适应，当相邻连接板拼合时，先按压固定块使其压缩到卡块凹槽内，卡块完全插入卡槽后，在弹簧A弹力作用下，将固定块抵出凹槽和卡口，使得卡块无法轻易相对卡槽上下移动，需要分离卡块和卡槽时，按压固定块进入凹槽内后，将卡块从卡槽中抽出即可。

所述钢拱架侧壁支撑结构包括一端与铰接块连接的套杆，套杆内侧壁上下开设有滑轨，上下滑轨内均设有滑块，上下两个滑块之间设有滑动腔，滑动腔内设有齿轮条，滑动腔外侧连接有滑动杆，齿轮条与齿轮盘齿合，齿轮盘固定在套杆内，齿轮盘中部设有外伸的把手，通过转动把手可控制齿轮盘转动，从而带动齿轮条移动，进而带动滑动腔在套杆内左右移动，进而带动滑动杆水平移动。

所述预制块上方一侧通过铰接件与铰接杆连接，铰接杆另一端与钢拱架底部外侧铰接，预制块上方另一侧通过固定的三角侧面连接一根伸缩杆，通过预制块顶端的伸缩杆伸缩可带动铰接杆进行角度的改变，调节钢拱架和铰接杆之间的角度，以适应不同情况下拱脚装置的固定使用。

所述预制块所有两侧均连接有固定板，固定板为中部带直角弯折的板状结构，直角弯将固定板分为上下两块平板，上层平板连接在预制块侧面，下层平板底部设有吸盘，吸盘中部开设螺纹孔与固定板上螺纹孔对齐，通过螺纹杆贯通固定板和吸盘上的螺纹孔，所述固定板底面对应吸盘一侧上表面位置设有安装槽，安装槽内底面连接有弹簧B，弹簧B一端与安装槽连接，另一端连接密封块，在密封块的重力作用下，密封块自然下垂，一定程度向下拉伸弹簧B，密封孔与吸盘表面有一定距离，密封块正下方对应吸盘位置，开设有吸盘密封孔，密封块底部尺寸与吸盘密封孔尺寸相适应，当需要对吸盘进行密封时，将密封块向下拉插入密封孔内，堵住吸盘。

每一块所述预制块两侧均设有两块固定板，每一块所述固定板底部均对称设有两个吸盘。

一种隧道初支钢拱架立设固定结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、使用时，先通过预制块顶端的伸缩杆伸缩带动铰接杆进行角度的改变，调节钢拱架和铰接杆之间的角度，以适应不同情况下装置的固定使用；

步骤2、调整角度后再通过将吸盘向下压，将吸盘内部的空气排空，将密封块向下进行移动，用密封块堵住吸盘的密封孔，便于将吸盘进行固定定位，定位好后通过转动螺纹杆将螺纹杆与固定板和隧道底端进行固定，便于装置的固定和安装，从而有效的固定限位钢拱架，避免长时间支撑而出现松动；

步骤3、固定好钢拱架底部后，将钢拱架上方连接板连接，通过两侧卡块卡槽配合，以及中部螺栓螺母连接，将相邻连接板进行拼接，便于钢拱架的搭建，避免了装置松散的现象出现；

步骤4、拼接好后再通过把手带动齿轮盘转动，齿轮盘转动从而带动齿轮条进行前后移动，当齿轮条前后移动时能够将内部的滑动杆向外侧推动，通过滑动杆对隧道的侧壁进行支撑，不仅能固定支撑钢拱架，还能够对拱脚预制块进行减压，有效避免了钢拱架沉降的现象出现，提升隧道施工安全性。

本发明具有如下优点：

(1)通过安装有把手、齿轮盘、齿轮条和滑动杆，拼接好后再通过把手带动齿轮盘转动，齿轮盘转动从而带动齿轮条进行前后移动，当齿轮条前后移动时能够将内部的滑动杆向外侧推动，通过滑动杆对隧道的侧壁进行支撑，不仅能固定支撑钢拱架，还能够对拱脚预制块进行减压，有效避免了钢拱架沉降的现象出现，提高隧道建设的安全系数。

(2)通过卡块、卡槽、凹槽、弹簧A和固定块，拼接好连接板后，弹簧固定块从凹槽内部挤出，限制了卡块和卡槽之间的相对移动，使装置拼接更稳固，便于钢拱架的搭建，避免了装置松散的现象出现。

(3)通过预制块顶端的伸缩杆伸缩带动铰接杆进行角度的改变，调节钢拱架和铰接杆之间的角度，以适应不同情况下拱脚装置的固定使用；

(4)通过安装有吸盘、密封块、螺纹杆和固定板，通过将吸盘向下压，将吸盘内部的空气排空，将密封块向下移动堵住吸盘的密封孔，便于将吸盘进行固定定位，定位好后通过转动螺纹杆将螺纹杆与固定板和隧道底端进行固定，从而有效的固定限位钢拱架，避免长时间支撑而出现松动，保障隧道施工安全。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为图1中结构A放大示意图；

图4为图1中结构B放大示意图；

图5为图2中结构C放大示意图；

其中：1、套杆；2、铰接杆；3、吸盘；4、螺纹杆；5、固定板；6、密封块；7、预制块；8、伸缩杆；9、滑动杆；10、铰接块；11、连接板；12、钢拱架；13、卡块；14、凹槽；15、弹簧A；16、固定块；17、把手；18、密封孔；19、弹簧B；20、卡槽；21、安装槽；22、滑块；23、齿轮条；24、齿轮盘；25、滑轨。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图

一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：包括若干钢拱架12，连接在相邻钢拱架之间的连接板11，所述钢拱架两侧竖直架上通过交接块10连接有钢拱架侧壁支撑结构，所述钢拱架两侧竖直架底部固定在预制块7上表面，预制块7底部通过固定板5与隧道底面固定。

所述连接板11与钢拱架12的拱形顶形状相适应，连接板位于钢拱架拱形顶底部，贴合拱顶设置，相邻连接板中部通过垂直于连接板11的连接片贴合后由螺栓螺母连接固定。

所述连接板11两侧拐角处分别对称设有卡块13和卡槽20，相邻连接板拼接在一起时，边缘卡块和卡槽20配合连接，卡块13内设有开口朝外贯通的凹槽14，凹槽内设有弹簧A15，弹簧A15一端与凹槽14内侧壁连接，另一端连接固定块16，所述卡槽20外侧壁对应卡块凹槽开口位置设有对应卡口，固定块16尺寸与卡口尺寸相适应，当相邻连接板拼合时，先按压固定块使其压缩到卡块凹槽内，卡块完全插入卡槽后，在弹簧A弹力作用下，将固定块16抵出凹槽和卡口，使得卡块13无法轻易相对卡槽上下移动，需要分离卡块和卡槽时，按压固定块进入凹槽内后，将卡块从卡槽中抽出即可。

所述钢拱架侧壁支撑结构包括一端与铰接块10连接的套杆1，套杆1内侧壁上下开设有滑轨25，上下滑轨25内均设有滑块22，上下两个滑块之间设有滑动腔，滑动腔内设有齿轮条23，滑动腔外侧连接有滑动杆9，齿轮条与齿轮盘24齿合，齿轮盘固定在套杆内，齿轮盘中部设有外伸的把手17，通过转动把手可控制齿轮盘转动，从而带动齿轮条23移动，进而带动滑动腔在套杆内左右移动，进而带动滑动杆9水平移动。

所述预制块7上方一侧通过铰接件与铰接杆2连接，铰接杆2另一端与钢拱架12底部外侧铰接，预制块7上方另一侧通过固定的三角侧面连接一根伸缩杆8，通过预制块7顶端的伸缩杆8伸缩可带动铰接杆2进行角度的改变，调节钢拱架12和铰接杆2之间的角度，以适应不同情况下拱脚装置的固定使用。

所述预制块7所有两侧均连接有固定板5，固定板5为中部带直角弯折的板状结构，直角弯将固定板分为上下两块平板，上层平板连接在预制块7侧面，下层平板底部设有吸盘3，吸盘3中部开设螺纹孔与固定板5上螺纹孔对齐，通过螺纹杆14贯通固定板5和吸盘3上的螺纹孔，所述固定板底面对应吸盘一侧上表面位置设有安装槽21，安装槽内底面连接有弹簧B19，弹簧B一端与安装槽21连接，另一端连接密封块6，在密封块6的重力作用下，密封块自然下垂，一定程度向下拉伸弹簧B，密封孔与吸盘表面有一定距离，密封块正下方对应吸盘位置，开设有吸盘密封孔18，密封块6底部尺寸与吸盘密封孔18尺寸相适应，当需要对吸盘进行密封时，将密封块6向下拉插入密封孔18内，堵住吸盘。

每一块所述预制块7两侧均设有两块固定板，每一块所述固定板5底部均对称设有两个吸盘3。

一种隧道初支钢拱架立设固定结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、使用时，先通过预制块7顶端的伸缩杆8伸缩带动铰接杆2进行角度的改变，调节钢拱架12和铰接杆2之间的角度，以适应不同情况下装置的固定使用；

步骤2、调整角度后再通过将吸盘3向下压，将吸盘3内部的空气排空，将密封块6向下进行移动，用密封块6堵住吸盘3的密封孔，便于将吸盘3进行固定定位，定位好后通过转动螺纹杆4将螺纹杆4与固定板5和隧道底端进行固定，便于装置的固定和安装，从而有效的固定限位钢拱架，避免长时间支撑而出现松动；

步骤3、固定好钢拱架底部后，将钢拱架上方连接板连接，通过两侧卡块卡槽配合，以及中部螺栓螺母连接，将相邻连接板进行拼接，便于钢拱架的搭建，避免了装置松散的现象出现；

步骤4、拼接好后再通过把手17带动齿轮盘24转动，齿轮盘24转动从而带动齿轮条23进行前后移动，当齿轮条23前后移动时能够将内部的滑动杆9向外侧推动，通过滑动杆9对隧道的侧壁进行支撑，不仅能固定支撑钢拱架，还能够对拱脚预制块进行减压，有效避免了钢拱架沉降的现象出现，提升隧道施工安全性。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (7)

1.一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：包括若干钢拱架，连接在相邻钢拱架之间的连接板，所述钢拱架两侧竖直架上通过铰接块连接有钢拱架侧壁支撑结构，所述钢拱架两侧竖直架底部固定在预制块上表面，预制块底部通过固定板与隧道底面固定；

所述预制块两侧均连接有固定板，固定板为中部带直角弯折的板状结构，直角弯将固定板分为上下两块平板，上层平板连接在预制块侧面，下层平板底部设有吸盘，吸盘中部开设螺纹孔与固定板上螺纹孔对齐，通过螺纹杆贯通固定板和吸盘上的螺纹孔，所述固定板底面对应吸盘一侧上表面位置设有安装槽，安装槽内底面连接有弹簧B，弹簧B一端与安装槽连接，另一端连接密封块，在密封块的重力作用下，密封块自然下垂，一定程度向下拉伸弹簧B，密封孔与吸盘表面有一定距离，密封块正下方对应吸盘位置，开设有吸盘密封孔，密封块底部尺寸与吸盘密封孔尺寸相适应，当需要对吸盘进行密封时，将密封块向下拉插入密封孔内，堵住吸盘。

2.如权利要求1所述的一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：所述连接板与钢拱架的拱形顶形状相适应，连接板位于钢拱架拱形顶底部，贴合拱顶设置，相邻连接板中部通过垂直于连接板的连接片贴合后由螺栓螺母连接固定。

3.如权利要求2所述的一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：所述连接板两侧拐角处分别对称设有卡块和卡槽，相邻连接板拼接在一起时，边缘卡块和卡槽配合连接，卡块内设有开口朝外贯通的凹槽，凹槽内设有弹簧A，弹簧A一端与凹槽内侧壁连接，另一端连接固定块，所述卡槽外侧壁对应卡块凹槽开口位置设有对应卡口，固定块尺寸与卡口尺寸相适应。

4.如权利要求3所述的一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：所述钢拱架侧壁支撑结构包括一端与铰接块连接的套杆，套杆内侧壁上下开设有滑轨，上下滑轨内均设有滑块，上下两个滑块之间设有滑动腔，滑动腔内设有齿轮条，滑动腔外侧连接有滑动杆，齿轮条与齿轮盘齿合，齿轮盘固定在套杆内，齿轮盘中部设有外伸的把手。

5.如权利要求4所述的一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：所述预制块上方一侧通过铰接件与铰接杆连接，铰接杆另一端与钢拱架底部外侧铰接，预制块上方另一侧通过固定的三角侧面连接一根伸缩杆。

6.如权利要求5所述的一种隧道初支钢拱架立设固定结构，其特征在于：每一块所述预制块两侧均设有两块固定板，每一块所述固定板底部均对称设有两个吸盘。

7.如权利要求6所述的一种隧道初支钢拱架立设固定结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、使用时，先通过预制块顶端的伸缩杆伸缩带动铰接杆进行角度的改变，调节钢拱架和铰接杆之间的角度，以适应不同情况下装置的固定使用；

步骤2、调整角度后再通过将吸盘向下压，将吸盘内部的空气排空，将密封块向下进行移动，用密封块堵住吸盘的密封孔，便于将吸盘进行固定定位，定位好后通过转动螺纹杆将螺纹杆与固定板和隧道底端进行固定；

步骤3、固定好钢拱架底部后，将钢拱架上方连接板连接，通过两侧卡块卡槽配合，以及中部螺栓螺母连接，将相邻连接板进行拼接，便于钢拱架的搭建；

步骤4、拼接好后再通过把手带动齿轮盘转动，齿轮盘转动从而带动齿轮条进行前后移动，当齿轮条前后移动时能够将内部的滑动杆向外侧推动，通过滑动杆对隧道的侧壁进行支撑。

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