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制造方法
【专利摘要】本发明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（1）上，焊接右垫板（2）、左上垫板（3）、左下垫板（4），在右垫板（2）的两端分别制作前孔洞（7）、后孔洞（8），在左上垫板（3）上预留中孔洞（9），在左下垫板（4）上预留下孔洞（10）；上锁脚锚管（5）从前孔洞（7）和中孔洞（9）孔洞中穿过形成20°的设计外插角，下锁脚锚管（6）从后孔洞（8）和下孔洞（10）中穿过形成40°的设计外插角，穿过上锁脚锚管（5）、下锁脚锚管（6）尾部的钢栓（11）与右垫板（2）密贴并通过焊接连接。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。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于隧道锁脚锚管能按设计角度精准定位并与钢架有效成为一体的装置。
【背景技术】
[0002]随着高铁的快速发展，隧道工程也越来越多，与此同时遇到软弱破碎围岩、突泥突水等不良地质的情况也越来越多。由于不良地质的影响，初期支护变形后侵入衬砌断面而造成换拱的情况也屡见不鲜。仔细分析其中缘由，主要存在有三方面的原因。第一由于在不良地质中，围岩自稳能力较差，一旦临空面形成后或在水的诱因下，围岩内部的应力集中或持续释放后压迫拱架，造成拱架变形或下沉。第二在不良地质中，一般施工采用台阶法、“⑶”法或双侧壁导坑法，在以上工法施工的工程中，台阶分部处即下部连接上部拱架的过程中，围岩内部应力会集中释放，同时加上拱架及喷射混凝土的自重，拱架会发生变形或下沉。第三由于按照传统做法，是将“U型”卡、拱架和锁脚锚管通过焊接后连成一体，但实际施工过程中三者安装存在不可避免的较大偏差，因此就很难将三者焊接成为一体，造成焊接不牢或焊接困难甚至不能完成焊接。
[0003]综合以上造成换拱的原因，其实质在于拱架在变形或下沉的过程中，锁脚锚管未能有效的对拱架的下沉或变形起到较好的约束力。而一般设计锁脚锚管的外插角一根是20°另一根是40°，同时外插角分别是20°和40°时锁脚锚管对钢拱架的约束力才是最强的，然而常规的施工由于条件的限制，锁脚锚管的外插角均未能按照设计施工，同时锁脚锚管与钢拱架的连接也成问题，因此锁脚锚管对拱架的约束力大减折扣，这才是造成换拱的根本原因，同时锁脚锚管角度定位也是设计图纸上的空白。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供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，以克服现有技术锁脚锚管对钢架约束力不强，造成拱架沉降甚至换拱的不足，同时本装置能保证锁脚锚管的外插角能按照设计的角度准确定位施工，并确保锁脚锚管与钢架能有效成为一体。
[0005]本发明采用以下技术方案: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。按照不同拱架厚度及设计外插角度，计算出Iiph2,在加工厂按照计算的高度值Iiph2于拱架上焊接钢垫板，此时钢垫板和钢架就成为了一体，同时锁脚导管末端也提前钻好孔用于安设钢栓。施工现场拱架安装完成后，拱架钢垫板的孔洞作为导向孔，用于控制锁脚锚管外插角的钻孔，同时也作为插入锁脚锚管的导向装置。锁脚锚管插入钻好的孔内后，再进行注浆作业，完成注浆后在锁脚锚管末端的孔内插入钢栓，钢栓再与钢垫板有效焊接使锁脚锚管与钢架真正成为一体，有效的约束了拱架沉降与收敛。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明的侧面图；
图2为本发明的正面图；
图3为锁脚锚管平面图。
【具体实施方式】
[0007]本发明的实施例:本装置的结构如下所述:在型钢钢架I上，焊接右垫板2、左上垫板3、左下垫板4 (右垫板2、左上垫板3、左下垫板4的“左”、“右”，以图1为参照)，在右垫板2的两端分别预留前孔洞7、后孔洞8，在左上垫板3上预留中孔洞9，在左下垫板4上预留下孔洞10 ;上锁脚锚管5从前孔洞7和中孔洞9孔洞中穿过形成20°的设计外插角，下锁脚锚管6从后孔洞8和下孔洞10中穿过形成40°的设计外插角，穿过上锁脚锚管5、下锁脚锚管6尾部的钢栓11与右垫板2密贴并通过焊接连接。
[0008]右垫板2、左上垫板3、左下垫板4为钢垫板。
[0009]右垫板2上的前孔洞7、后孔洞8的中心与左上垫板3上的中孔洞9的中心高度差为Ii1,右垫板2上的前孔洞7、后孔洞8的中心与左下垫板4上的下孔洞10的中心高度差为h2。
[0010]上锁脚锚管5、下锁脚锚管6的直径相同。
[0011]前孔洞7、后孔洞8、中孔洞9和下孔洞10的直径相同。
[0012]前孔洞7、后孔洞8、中孔洞9和下孔洞10的直径大于上锁脚锚管5、下锁脚锚管6的直径5?10mm。
[0013]上锁脚锚管5、下锁脚锚管6的尾部有钻孔。
[0014]本发明的安装过程如下:
步骤一，加工过程:在加工厂房里，型钢钢架I上，按照计算所得的Iiph2高度值焊接右垫板2、左上垫板3、左下垫板4，在所述的钢垫板上根据相应的尺寸分别制作前孔洞7、后孔洞8、中孔洞9和下孔洞10，同时锁脚锚管末端也提前钻好孔，用于钢栓11的插入。
[0015]步骤二，钻孔过程:施工现场开挖爆破完成后，接着进行出碴作业，完成出碴作业后，按照测量放线进行拱架安装作业，拱架安装作业完成后，紧接着进行锁脚锚管钻孔作业。钻孔作业中，钢垫板上的前孔洞7、中孔洞9作为上锁脚锚管5钻孔的导向孔，风枪钻杆从7、9孔内穿过，进行钻孔形成20°的设计外插角孔洞。钢垫板上的后孔洞8、下孔洞10作为下锁脚锚管6钻孔的导向孔，风枪钻杆从8、10孔内穿过，进行钻孔形成40°的设计外插角孔洞。
[0016]步骤三，装管过程:完成锁脚锚管的钻孔工作后，上锁脚锚管5从7和9孔洞中穿过插入打好的孔内，形成20°的设计外插角；下锁脚锚管6从8和10孔洞中穿过插入打好的孔内形成40°的设计外插角。锁脚锚管插入时应注意尾部的孔(提前在加工厂已经钻好)应与钢垫板处于一个平面上(用于钢栓插入后能与钢垫板密贴便于焊接)，接着进行注浆作业。
[0017]步骤四，焊接过程:锁脚导管注浆前，采用略大于锁脚锚管直径的塑料管，套入锁脚导管尾部的钻孔(用于穿钢栓11)范围，并将塑料管的两端扎紧防止注浆漏浆现象。完成注浆作业后，取下塑料管从锁脚导管尾部的孔内穿入钢栓11，紧接着进行锁脚锚管与钢架的焊接作业。为了增加锁脚锚管与钢垫板的焊缝长度，钢栓11可适当加长，钢栓11再与钢垫板进行有效的焊接，最终完成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。
[0018]步骤五，喷锚过程:完成上述作业后，经验收合格接着进行喷锚作业，最终完成对围岩的初期支护，接着进行下道工序。
【权利要求】
1.一种用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:在型钢钢架(I)上，焊接右垫板(2 )、左上垫板(3 )、左下垫板(4 )，在右垫板(2 )的两端分别预留前孔洞(7)、后孔洞(8)，在左上垫板(3)上制作中孔洞(9)，在左下垫板(4)上预留下孔洞(10)；上锁脚锚管(5)从前孔洞(7)和中孔洞(9)孔洞中穿过形成20°的设计外插角，下锁脚锚管(6)从后孔洞(8)和下孔洞(10)中穿过形成40°的设计外插角，穿过上锁脚锚管(5)、下锁脚锚管(6 )尾部的钢栓(11)与右垫板(2 )密贴并通过焊接连接。
2.根据权利要求1所述的用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:右垫板(2)、左上垫板(3)、左下垫板(4)为钢垫板。
3.根据权利要求1所述的用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:右垫板(2)上的前孔洞(7)、后孔洞(8)的中心与左上垫板(3)上的中孔洞(9)的中心高度差为hu右垫板(2)上的前孔洞(7)、后孔洞(8)的中心与左下垫板(4)上的下孔洞(10)的中心高度差为h2。
4.根据权利要求1所述的用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:上锁脚锚管(5)、下锁脚锚管(6)的直径相同。
5.根据权利要求1所述的用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:前孔洞(7)、后孔洞(8)、中孔洞(9)和下孔洞(10)的直径相同。
6.根据权利要求1所述的用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:前孔洞(7)、后孔洞(8)、中孔洞(9)和下孔洞(10)的直径大于上锁脚锚管(5)、下锁脚锚管(6)的直径5?10mm。
7.根据权利要求1所述的用于隧道锁脚锚管精准定位并与钢架成为一体的装置，其特征在于:上锁脚锚管(5)、下锁脚锚管(6)的尾部有钻孔。
【文档编号】E21D21/00GK104234724SQ201410511930
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】解振乙, 陈明 申请人:中铁五局（集团）有限公司, 中铁五局集团第五工程有限责任公司