专利名称：隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隧道钢拱架支护装置，具体为一种隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置。
背景技术：
公知，隧道开挖后，会使原有的围岩平衡状态被打破，周边围岩和拱顶产生了塑性变化和松弛，为了阻止被开挖扰动后的围岩的过度位移和变形，减少下沉和收敛，必须有合理的支护结构来约束承受围岩的压力，钢拱架是软弱、黄土围岩隧道初期支护结构中重要的组成部分，也是隧道混凝土二衬施工前支护的重要内容，虽然拱架本身是有一定钢度、强度和承载能力，能在喷射混凝土未达到强度之前有效控制围岩变形，承担地层压力和约束变形。 但隧道开挖后围岩千变万化，为了及时快速满足隧道开挖后支护成环施工要求，防止隧道坍塌，必须抓住最佳时间完成开挖后软弱围岩的支护成环，拱架是支护成环的重要手段，锁脚锚管与钢拱架连接成整体加固技术是将锁脚锚管通过钢板孔中打入，使打入后的锚管充分发挥支撑作用，对周边围岩提供较大的支护抗力，阻止围岩产生过度变形。主要作用是尽可能的限制钢拱架的刚体位移，使其尽早承担围岩变形引起的压力，保证隧道初期的稳定性。传统的锁脚锚管打设方式为立拱架后把锁脚锚管紧贴拱架左右打入即可，左右锚管用钢筋焊接，这种加固方式的缺陷在于当围岩压力大时，锁脚锚管和拱架还没有达到承载力极限时已经断裂，锚管与钢拱架间没有形成整体，过早地丧失其作用，仅通过限制钢拱架位移来抵抗围岩变形，整体稳定性较差，降低了施工安全性。
发明内容本实用新型为了解决现有钢拱架和锁脚锚管加固连接结构整体稳定性较差、施工安全性差等问题，提供一种隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置。本实用新型是采用如下技术方案实现的隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，包括支设好的钢拱架以及位于钢拱架两侧的锁脚锚管，本实用新型的创新点在于钢拱架上、并且靠贴围岩一侧间隔固定有定位钢板，每个定位钢板两端分别开有位于钢拱架两侧的定位孔，打入围岩的锁脚锚管贯穿于定位孔内，位于钢拱架两侧的锁脚锚管露出端采用环形连接件连接并与钢拱架卡固。所述定位钢板的数量及间隔距离可根据施工现场需求确定。为了进一步优化该装置的结构，完善其设计，所述锁脚锚管打入端为马蹄形，更有利于将锁脚锚管打入围岩中，减少阻力；锁脚锚管与水平方向的夹角为15 20°，定位钢板上的定位孔为纵向椭圆形孔，由于锁脚锚管是斜向打入钢拱架两侧的围岩中，所以定位孔为纵向椭圆形孔；所述环形连接件是由两根直钩钢筋活动连接而成的环形结构，可调整间距，以方便施工作业。[0008]与现有技术相比，本实用新型结构简单、设计合理、加工简便，通过定位孔、定位钢板及环形连接件使钢拱架与锁脚锚管固定更加牢固，形成整体，极限承载能力进一步提高，使打入后的锁脚锚管充分发挥支撑作用，对周边围岩提供较大的支护抗力，阻止围岩产生过度变形，尽可能的限制钢拱架的刚体位移，使其尽早承担围岩变形引起的压力，保证隧道初期的稳定性，尤其适合铁路、公路软弱、黄土围岩隧道钢拱架锁脚锚管的加固连接。
图I为本实用新型的正面结构示意图；图2为本实用新型的侧面结构示意图；图3为本实用新型所述环形连接件的结构示意图；图中1-钢拱架；2_锁脚锚管；3_定位钢板；4_定位孔；5_环形连接件。
具体实施方式
隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，如图1、2所示，包括支设好的钢拱架I以及位于钢拱架两侧的锁脚锚管2，钢拱架I上、并且靠贴围岩一侧间隔固定有定位钢板3，每个定位钢板两端分别开有位于钢拱架两侧的定位孔4，打入围岩的锁脚锚管2贯穿于定位孔4内，位于钢拱架两侧的锁脚锚管露出端采用环形连接件5连接并与钢拱架I卡固，如图3所示，环形连接件5是由两根直钩钢筋连接成环型而成，为方便施工作业，可调整间距。锁脚锚管2打入端为马蹄形，锁脚锚管2与水平方向的夹角为15 20°，定位钢板3上的定位孔4为纵向椭圆形孔。具体制作时，钢拱架I支立后将定位钢板焊在钢拱架靠贴围岩端，锁脚锚管长度不小于3. 5 4m，用Φ42πιπι小导管加工而成，打人端用切割机成马蹄形，加固连接时锁脚锚管用ΥΤ-28风枪打入，锁脚锚管露出端头用环形件连接堆焊满，连接环形件由Φ22πιπι钢筋弯曲而成。定位钢板是由上下两块组成，间距15cm,每块长45cm、宽25cm、厚16mm ;锁脚锚管长度为3. 5 4m，用风枪打设时要有一定的角度，一般控制在15 20°，共打设4根；定位孔的孔径为50mm，用氧气割成椭圆形(或钻床打孔)，长控制在13cm范围，钢拱架下端连接端与中导或下导拱架连接板，预留连接螺栓孔。
权利要求1.一种隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，包括支设好的钢拱架(I)以及位于钢拱架两侧的锁脚锚管(2)，其特征是钢拱架(I)上、并且靠贴围岩一侧间隔固定有定位钢板(3)，每个定位钢板两端分别开有位于钢拱架两侧的定位孔(4)，打入围岩的锁脚锚管(2)贯穿于定位孔(4)内，位于钢拱架两侧的锁脚锚管露出端采用环形连接件(5)连接并与钢拱架(I)卡固。
2.根据权利要求I所述的隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，其特征是锁脚锚管(2)打入端为马蹄形。
3.根据权利要求I或2所述的隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，其特征是锁脚锚管(2)与水平方向的夹角为15 20°，定位钢板(3)上的定位孔(4)为纵向椭圆形孔。
4.根据权利要求I或2所述的隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，其特征是环形连接件(5)是由两根直钩钢筋活动连接而成的环形结构。
专利摘要本实用新型涉及一种隧道钢拱架支护装置，具体为一种隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，解决现有结构整体稳定性差、施工安全性差等问题，包括钢拱架、锁脚锚管，钢拱架上、并且靠贴围岩一侧固定有定位钢板，定位钢板两端开定位孔，锁脚锚管贯穿定位孔，锁脚锚管露出端采用环形连接件连接并与钢拱架卡固。结构简单、设计合理、加工简便，通过定位孔、定位钢板及环形连接件使钢拱架与锁脚锚管固定，形成整体，极限承载能力进一步提高，使锁脚锚管阻止围岩产生过度变形，限制钢拱架的刚体位移，使其尽早承担围岩变形引起的压力，保证隧道初期的稳定性，尤其适合公路、铁路软弱、黄土围岩隧道钢拱架锁脚锚管的加固连接。
文档编号E21D11/18GK202659251SQ20122022327
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者史赵鹏, 张隽, 李峰, 邓伯科, 雷军, 赵香萍 申请人:中铁十二局集团有限公司, 中铁十二局集团第二工程有限公司