隧道加固钢架结构的制作方法

1.本技术涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种隧道加固钢架结构。

背景技术：

2.隧道钢拱架安装过程，由于施工是一循环一循环进行施工，每循环进尺2-3榀拱架安装，安装过程钢拱架均为单独独立的，在围岩发生变形后，依靠单个拱架进行受力是存在安全隐患，无法形成合力，如何保证钢拱架形成整体受力，分摊围岩应力是值得探索的。

技术实现要素：

3.本技术的主要目的在于提供一种隧道加固钢架结构，以解决相关技术中钢拱架无法形成合力，存在安全隐患的问题。
4.为了实现上述目的，本技术提供了一种隧道加固钢架结构，该隧道加固钢架结构包括：若干钢拱架以及纵向连接筋；其中，
5.所述纵向连接筋的两端分别与相邻所述钢拱架固定连接，每两个所述钢拱架之间沿其周向分布有多个所述纵向连接筋，沿隧道轴向分布的所述纵向连接筋交错布置。
6.进一步的，钢拱架设置为工字钢，所述纵向连接筋设置为“u”型，所述纵向连接筋的开口朝下，纵向连接筋的两端与所述钢拱架的内端面焊接固定。
7.进一步的，钢拱架设置为工字钢，所述纵向连接筋设置为“z”型，所述纵向连接筋的两端与所述钢拱架的内侧面焊接固定。
8.进一步的，纵向连接筋包括顺直部和位于所述顺直部两端的连接部，所述连接部与所述顺直部之间具有120
°
的夹角，所述连接部与所述钢拱架的内侧面焊接固定。
9.进一步的，每两个所述钢拱架之间沿其周向分布的纵向连接筋形成“八”字型结构。
10.进一步的，钢拱架包括多个钢架单元，多个钢架单元首尾相接形成弧形的钢拱架结构；
11.所述钢筋单元包括内圈主筋、外圈主筋、第一加强筋和第二加强筋；其中，
12.所述内圈主筋和外圈主筋均设置为两根，两根所述内圈主筋沿围岩轴向分布，两根所述外圈主筋沿围岩轴向分布；
13.所述第一加强筋设置为若干个并分别连接于两根所述内圈主筋之间、两根所述外圈主筋之间、相邻所述内圈主筋和外圈主筋之间；
14.所述第二加强筋设置为若干个并分别连接于两根所述内圈主筋之间、两根所述外圈主筋之间、相邻所述内圈主筋和外圈主筋之间；
15.所述第一加强筋和所述第二加强筋沿围岩的周向交错分布；
16.所述纵向连接筋的两端分别与相邻钢拱架的内圈主筋固定连接。
17.进一步的，钢架单元还包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板固定在两所述外圈主筋的两端，所述第二连接板固定在两所述内圈主筋的两端；
18.相邻所述钢架单元之间的第一连接板通过螺栓固定连接，相邻所述钢架单元之间的第二连接板通过螺栓固定连接。
19.进一步的，第一连接板设置为l型，所述第二连接板设置为l型，所述第一连接板的一侧壁与所述外圈主筋焊接固定，所述第二连接板的一侧壁与所述内圈主筋焊接固定。
20.进一步的，第一加强筋设置为“∞”型。
21.进一步的，第二加强筋包括对称的内筋和外筋，所述内筋和所述外筋的相对侧焊接形成“k”型的结构。
22.在本技术实施例中，通过设置若干钢拱架以及纵向连接筋；其中，所述纵向连接筋的两端分别与相邻所述钢拱架固定连接，每两个所述钢拱架之间沿其周向分布有多个所述纵向连接筋，沿隧道轴向分布的所述纵向连接筋交错布置，有效使钢拱架连接成整体，使钢拱架整体受力，大大增加了钢拱架支撑强度及刚度，同时在中台阶和下台阶进行开挖时，上台阶拱架连接成整体，有效避免了钢拱架下沉的风险的技术效果，进而解决了相关技术中钢拱架无法形成合力，存在安全隐患的问题。
附图说明
23.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
24.图1是根据本技术实施例的结构示意图；
25.图2是根据本技术一实施例中纵向连接筋的连接结构示意图；
26.图3是根据本技术一实施例中纵向连接筋的结构示意图；
27.图4是根据本技术另一实施例的结构示意图；
28.图5是根据本技术另一实施例中纵向连接筋的连接结构示意图；
29.图6是根据本技术另一实施例中纵向连接筋的连接结构示意图
30.图7是根据本技术一实施例中钢拱架结构的结构示意图；
31.图8是根据本技术一实施例中钢拱架结构的局部结构示意图；
32.图9是根据本技术实施例中钢架单元连接处的结构示意图；
33.图10是根据本技术实施例中钢架单元连接处的剖视结构示意图；
34.图11是根据本技术实施例中钢架单元连接处的爆炸结构示意图；
35.其中，1钢架单元，2外圈主筋，3内圈主筋，4第二加强筋，5第一加强筋，6第一连接板，7初喷混凝土层，8模筑混凝土层，9防水层，10保护层，11纵向连接钢筋，12第二连接板，20钢拱架，21纵向连接筋，211顺直部，212连接部。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
37.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。
38.在本技术中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
39.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
40.此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
43.隧道钢拱架安装过程，由于施工是一循环一循环进行施工，每循环进尺2-3榀拱架安装，安装过程钢拱架均为单独独立的，在围岩发生变形后，依靠单个拱架进行受力是存在安全隐患，无法形成合力，如何保证钢拱架形成整体受力，分摊围岩应力是值得探索的。
44.为解决上述技术问题，如图1至图6所示，本技术实施例提供了一种隧道加固钢架结构，该隧道加固钢架结构包括：若干钢拱架20以及纵向连接筋21；其中，纵向连接筋21的两端分别与相邻钢拱架20固定连接，每两个钢拱架20之间沿其周向分布有多个纵向连接筋21，沿隧道轴向分布的纵向连接筋21交错布置。
45.在本实施例中，钢拱架20设置为多个并沿着隧道的轴向均匀分布，相邻钢拱架20之间保持一定的间距，且该间距与纵向连接筋21的长度匹配。纵向连接筋21在设置时按照钢拱架20间距进行钢筋加工，预留与钢拱架20焊接的长度，一般不小于10cm；对设计的钢拱架20现场进行安装，安装后进行固定；施工钢筋网片、锚杆及锁脚锚管，按照设计进行施工；焊接纵向连接筋21，环向间距1m或1.2m纵向连接筋21再用z字形或u型进行连接，使钢架连接成整体；钢拱架20连接后进行喷锚支护。本实施例中形成的钢架结构有效避免了钢拱架20下沉的风险，大大提高了钢拱架20整体受力，提高了钢架的强度及刚度，该改结构装置具有安全性高、经济性强、施工进度快的突出效果。
46.并且，该结构易加工、易生产，易安装，按照拱架均匀分布即可。该结构有效使钢拱架20连接成整体，使钢拱架20整体受力，大大增加了钢拱架20支撑强度及刚度；在中台阶和下台阶进行开挖时，上台阶拱架连接成整体，有效避免了钢拱架20下沉的风险。
47.钢拱架20根据不同的施工环境可设置为不同的结构，如图1至图3所示，在一种实施例中钢拱架20设置为工字钢，纵向连接筋21设置为“u”型，纵向连接筋21的开口朝下，纵向连接筋21的两端与钢拱架20的内端面焊接固定。
48.同时纵向连接筋21也可设置为不同的形式，例如，如图4至图6所示，钢拱架20设置为工字钢，纵向连接筋21设置为“z”型，纵向连接筋21的两端与钢拱架20的内侧面焊接固
定。
49.当纵向连接筋21设置为“z”型时，为适应弧形的钢拱架20结构其两端并非水平的结构，具体的，纵向连接筋21包括顺直部211和位于顺直部211两端的连接部212，连接部212与顺直部211之间具有120
°
的夹角，连接部212与钢拱架20的内侧面焊接固定。为进一步提高整体结构强度，每两个钢拱架20之间沿其周向分布的纵向连接筋21形成“八”字型结构。
50.如图7至图11，钢拱架20包括多个钢架单元1，多个钢架单元1首尾相接形成弧形的钢拱架20结构；
51.钢筋单元包括内圈主筋3、外圈主筋2、第一加强筋5和第二加强筋4；其中，
52.内圈主筋3和外圈主筋2均设置为两根，两根内圈主筋3沿围岩轴向分布，两根外圈主筋2沿围岩轴向分布；
53.第一加强筋5设置为若干个并分别连接于两根内圈主筋3之间、两根外圈主筋2之间、相邻内圈主筋3和外圈主筋2之间；
54.第二加强筋4设置为若干个并分别连接于两根内圈主筋3之间、两根外圈主筋2之间、相邻内圈主筋3和外圈主筋2之间；
55.第一加强筋5和第二加强筋4沿围岩的周向交错分布；
56.纵向连接筋21的两端分别与相邻钢拱架20的内圈主筋3固定连接。
57.在本实施例中，该加强钢拱架结构由多个可拼接的钢架单元1组成，各个钢架单元1的结构相同，每个钢架单元1整体呈一定的弧度，若干个钢架单元1按照设定的顺序进行拼接后能够形成弧形的钢拱架结构。每个钢架单元1中的两根内圈主筋3和两根外圈主筋2分别位于四个方向，主筋之间的连线可形成矩形结构。以钢架单元1的正面为例，左侧为外圈主筋2，内侧为内圈主筋3，内圈主筋3和外圈主筋2之间通过第一加强筋5和第二加强筋4进行连接，而第一加强筋5和第二加强筋4又沿着主筋的周向交错分布。同理钢架单元1的侧面和背面也为同样的结构，最终形成由多根不同结构的钢筋组成的弧形的钢拱架结构。外圈主筋2。内圈主筋3、第一加强筋5和第二加强筋4的布置使得该钢拱架结构整体具有较强的结构强度，同时由于各个结构均为钢筋，因此在施工成本上也显著降低，能够很好的应用在iii级围岩的支护中。
58.更为具体的，在本实施例中，内圈主筋3和外圈主筋2的结构相似，区别仅在于半径不同，其均可采用钢筋形成。
59.由于多个钢架单元1需要首尾相接才能形成最终的钢拱架结构，因此本实施例中为便于钢架单元1的连接，如图7至图11所示，钢架单元1还包括第一连接板6和第二连接板12，第一连接板6固定在两外圈主筋2的两端，第二连接板12固定在两内圈主筋3的两端；相邻钢架单元1之间的第一连接板6通过螺栓固定连接，相邻钢架单元1之间的第二连接板12通过螺栓固定连接。
60.具体的，每个钢架单元1的两端均设置有一个第一连接板6和第二连接板12，且第一连接板6和第二连接板12相对设置。相邻钢架单元1在对接后钢架单元1的左侧通过相邻的第一连接板6固定，右侧通过相邻的第二连接板12固定。
61.为便于相邻第一连接板6的连接，以及相邻第二连接板12的连接，如图11所示，本实施例中第一连接板6设置为l型，第二连接板12设置为l型，第一连接板6的一侧壁与外圈主筋2焊接固定，第二连接板12的一侧壁与内圈主筋3焊接固定。
62.由于第一加强筋5和第二加强筋4在保持钢拱架结构稳定性中起到较为关键的作用，因此为在低成本的前提下使钢拱架结构依然具有足够的结构强度，本实施例中将第一加强筋5设置为“∞”型。而第二加强筋4包括对称的内筋和外筋，内筋和外筋的相对侧焊接形成“k”型的结构。
63.为便于第一加强筋5和对应的主筋连接，以及第二加强筋4和对应的主筋连接，本实施例中第一加强筋5的两侧均具有至少一处与对应的外圈主筋2和内圈主筋3焊接固定的第一连接段，第一连接段的长度为50-60mm。第二加强筋4的两侧均具有至少一处与对应的外圈主筋2和内圈主筋3焊接固定的第二连接段，第二连接段的长度为50-60mm。
64.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种隧道加固钢架结构，其特征在于，包括：若干钢拱架以及纵向连接筋；其中，所述纵向连接筋的两端分别与相邻所述钢拱架固定连接，每两个所述钢拱架之间沿其周向分布有多个所述纵向连接筋，沿隧道轴向分布的所述纵向连接筋交错布置。2.根据权利要求1所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述钢拱架设置为工字钢，所述纵向连接筋设置为“u”型，所述纵向连接筋的开口朝下，纵向连接筋的两端与所述钢拱架的内端面焊接固定。3.根据权利要求1所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述钢拱架设置为工字钢，所述纵向连接筋设置为“z”型，所述纵向连接筋的两端与所述钢拱架的内侧面焊接固定。4.根据权利要求2或3所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述纵向连接筋包括顺直部和位于所述顺直部两端的连接部，所述连接部与所述顺直部之间具有120
°
的夹角，所述连接部与所述钢拱架的内侧面焊接固定。5.根据权利要求4所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：每两个所述钢拱架之间沿其周向分布的纵向连接筋形成“八”字型结构。6.根据权利要求5所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述钢拱架包括多个钢架单元，多个钢架单元首尾相接形成弧形的钢拱架结构；所述钢架单元包括内圈主筋、外圈主筋、第一加强筋和第二加强筋；其中，所述内圈主筋和外圈主筋均设置为两根，两根所述内圈主筋沿围岩轴向分布，两根所述外圈主筋沿围岩轴向分布；所述第一加强筋设置为若干个并分别连接于两根所述内圈主筋之间、两根所述外圈主筋之间、相邻所述内圈主筋和外圈主筋之间；所述第二加强筋设置为若干个并分别连接于两根所述内圈主筋之间、两根所述外圈主筋之间、相邻所述内圈主筋和外圈主筋之间；所述第一加强筋和所述第二加强筋沿围岩的周向交错分布；所述纵向连接筋的两端分别与相邻钢拱架的内圈主筋固定连接。7.根据权利要求6所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述钢架单元还包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板固定在两所述外圈主筋的两端，所述第二连接板固定在两所述内圈主筋的两端；相邻所述钢架单元之间的第一连接板通过螺栓固定连接，相邻所述钢架单元之间的第二连接板通过螺栓固定连接。8.根据权利要求7所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述第一连接板设置为l型，所述第二连接板设置为l型，所述第一连接板的一侧壁与所述外圈主筋焊接固定，所述第二连接板的一侧壁与所述内圈主筋焊接固定。9.根据权利要求8所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述第一加强筋设置为“∞”型。10.根据权利要求9所述的隧道加固钢架结构，其特征在于：所述第二加强筋包括对称的内筋和外筋，所述内筋和所述外筋的相对侧焊接形成“k”型的结构。

技术总结

本申请公开了一种隧道加固钢架结构，该隧道加固钢架结构包括：若干钢拱架以及纵向连接筋；其中，所述纵向连接筋的两端分别与相邻所述钢拱架固定连接，每两个所述钢拱架之间沿其周向分布有多个所述纵向连接筋，沿隧道轴向分布的所述纵向连接筋交错布置。本申请有效的使钢拱架连接成整体，使钢拱架整体受力，大大增加了钢拱架支撑强度及刚度，同时在中台阶和下台阶进行开挖时，上台阶拱架连接成整体，有效避免了钢拱架下沉的风险的技术效果，进而解决了相关技术中钢拱架无法形成合力，存在安全隐患的问题。患的问题。患的问题。