隧道工程钢拱架固定装置的制作方法

本实用新型涉及隧道工程技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种隧道工程钢拱架固定装置。

背景技术：

在隧道建设过程中，控制沉降和大变形是软弱围岩隧道的难点，许多隧道工程建设过程中都因穿越软弱地层而发生了沉降和大变形，造成巨大的灾害。随着地下工程理论的发展，在软弱地层中复合式衬砌结构是最为适合的结构形式，其能充分适应围岩受力后的时空效应。实践与理论均证明，钢拱架支护能增强初期支护能力，也在大量的隧道工程中得到广泛的应用。钢拱架通常采用L、U、I字型等型钢，加工成所需形状进行支护。在对钢拱架进行支撑时，常在钢拱架拱脚位置处打设锁脚锚杆进行固定，但在工程实践中也会出现锁脚锚杆固定效果较差，钢拱架失稳情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种隧道工程钢拱架固定装置，其对安装好的两排钢拱架的上部分进行固定，能提高支护结构的稳定性，且部分部件能反复使用，节约了成本。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种隧道工程钢拱架固定装置，在挖去上部分的岩土，安装好两排钢拱架的上部分，且下部分的岩土和前方的岩土还未开挖时，用于固定两排钢拱架的上部分，包括：

支撑板，其为长方形，所述支撑板沿水平方向设置，当所述支撑板沿水平方向铺设在下部分的岩土上时，所述支撑板的两端分别与两侧的围岩相抵；

两根连接杆，其分别设置在所述支撑板上沿其长度方向的两端，并与所述支撑板的顶部可拆卸地连接，所述连接杆的长度大于或等于两排钢拱架间的距离；

至少一个套筒，套筒的数量为奇数个，当套筒的数量为一个时，套筒固设在所述支撑板的顶部的中央，当套筒的数量大于或等于三个时，其中一个套筒固设在所述支撑板的顶部的中央，其余的套筒固设在所述支撑板的顶部，且相对于所述支撑板上沿其宽度方向的中心线两两对称，所述套筒上沿所述支撑板的宽度方向设置有一个通孔，所述通孔为圆柱体形；

至少一根插杆，其与所述套筒的数量相等，且一一对应，所述插杆为圆柱体形，所述插杆的外径与所述通孔的直径相等，所述插杆插入所述通孔中，所述插杆的长度大于所述通孔的长度。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，所述连接杆与所述支撑板的顶部可拆卸地连接的具体方式为：

所述支撑板上沿其长度方向的两端分别固设有一对固定板，所述固定板和所述连接杆分别与所述支撑板上沿其宽度方向的中心线平行，所述连接杆卡在一对固定板之间，且所述支撑板上沿其长度方向的中心线穿过所述连接杆的中部。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，所述套筒的数量为三个。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，所述插杆的一端设置有一个尖部。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，所述插杆的另一端设置有一个限位块，所述限位块为圆柱体形，且与所述插杆同轴设置，所述限位块的外径大于所述插杆的外径。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，还包括：

两块定位板，其相对于所述支撑板上沿其宽度方向的中心线对称设置，所述定位板为L形，且与所述插杆不干涉，所述定位板由第一板体和第二板体组成，所述第一板体沿水平方向设置，所述第二板体设置在所述第一板体的上方，所述第一板体上远离所述第二板体的一端与所述支撑板上沿其宽度方向的一端固定连接，当所述支撑板铺设在下部分的岩土上时，所述第二板体与前方的岩土相抵。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，还包括：

定向板，其沿竖直方向设置在所述支撑板的底部，并与所述支撑板的底部的中央固定连接。

优选的是，所述的隧道工程钢拱架固定装置中，当所述支撑板铺设在下部分的岩土上时，位于外侧的两块固定板分别与两侧的围岩相抵。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型优化了钢拱架支护结构的固定方式，解决了传统固定方法可能出现的支撑作用不够的问题。

本实用新型在使用时，将连接杆的两端分别与两根钢拱架固定连接，之后再将连接杆与支撑板连接，通过支撑板支撑连接杆，并将插杆打入前方的岩土中，使得钢拱架与固定装置组成一个整体，提高了支护结构的整体刚度。

本实用新型的支撑板在支撑连接杆时，采用了杠杆原理，当支撑板铺设在下部分的岩土上时，位于外侧的两块固定板分别与两侧的围岩相抵，能防止支撑板左右移动，因而提高了支撑板的稳定性，使得两排钢拱架的固定更稳。

本实用新型在支撑板上沿其宽度方向的一端固设有两块定位板，当支撑板铺设在下部分的岩土上时，第二板体与前方的岩土相抵，在将插杆打入前方的岩土中时，能保证支撑板的两端始终位于两排钢拱架的中间，提高了固定装置的稳定性。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的隧道工程钢拱架固定装置的主视图；

图2为本实用新型所述的隧道工程钢拱架固定装置的俯视图；

图3为本实用新型所述的隧道工程钢拱架固定装置的左视图；

图4为本实用新型所述的支撑板和定向板的结构示意图；

图5为本实用新型所述的隧道工程钢拱架固定装置固定相邻的两排钢拱架时的结构示意图；

图6为本实用新型所述的两排钢拱架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图6所示，本实用新型提供一种隧道工程钢拱架110固定装置，在挖去上部分的岩土100，安装好两排钢拱架110的上部分，且下部分的岩土120(相邻的两排钢拱架的下方的岩土)和前方的岩土130(相邻的两排钢拱架的前方的岩土)还未开挖时，用于固定两排钢拱架110的上部分，隧道工程钢拱架110固定装置包括：

支撑板140，其为长方形，所述支撑板140沿水平方向设置，当所述支撑板140沿水平方向铺设在下部分的岩土120上时，所述支撑板140的两端分别与左右两侧的围岩相抵，这样支撑板140无法左右移动太多；

两根连接杆150，其分别设置在所述支撑板140上沿其长度方向的两端，并与所述支撑板140的顶部可拆卸地连接，所述连接杆150的长度大于或等于两排钢拱架110间的距离；这样连接杆150的两端能与两排钢拱架110固定连接，固定连接的方式可为焊接或机械连接。

至少一个套筒160，套筒160的数量为奇数个，当套筒160的数量为一个时，套筒160固设在所述支撑板140的顶部的中央，当所述套筒160的数量大于或等于三个时，其中一个套筒160固设在所述支撑板140的顶部的中央，其余的套筒160固设在所述支撑板140的顶部，且相对于所述支撑板140上沿其宽度方向的中心线两两对称，所述套筒160上沿所述支撑板140的宽度方向设置有一个通孔161，所述通孔161为圆柱体形；套筒160用于固定插杆170，又使插杆170能打入前方的岩土130中。

至少一根插杆170，其与所述套筒160的数量相等，且一一对应，所述插杆170为圆柱体形，所述插杆170的外径与所述通孔161的直径相等，所述插杆170插入所述通孔161中，所述插杆170的长度大于所述通孔161的长度。在下部分的岩土120被挖掉后，能支撑和固定支撑板140，使支撑板140仍保持水平，甚至悬空。

隧道开挖后，先挖空上部分的岩土100，此时，其下部分的岩土120和前方的岩土130还未开挖，之后架设一榀钢拱架110的上部分，随着开挖面向前推进，再架设下一榀钢拱架110的上部分，并使初次架设的两榀钢拱架110的底部悬空，在下部分的岩土120上铺设石块，将初次架设的两榀钢拱架110的(上部分的)底部垫在石块上，通过石块和下部分的岩土120临时支撑初次架设的两榀钢拱架110的上部分，此时初次架设的两榀钢拱架110承载能力有限，需安装固定装置，待固定装置安装好后，再开挖下部分的岩土120，之后安装初次架设的两榀钢拱架110的下部分，并使初次架设的两榀钢拱架110的下部分与上部分固定连接，通过初次架设的两榀钢拱架110的下部分支撑上部分，接着再挖前方的岩土130，向前挖的深度为刚好可以架设后两榀钢拱架110，开挖时先挖上部分的岩土100，架设后两榀钢拱架110的上部分，并使其底部悬空，再通过石块和下部分的岩土120临时支撑后两榀钢拱架110，此时后两榀钢拱架110承载能力有限，再在后两榀钢拱架110间安装固定装置，并在前两榀钢拱架中靠后设置的一榀钢拱架和后两榀钢拱架中靠前设置的一榀钢拱架(两者相邻)间设置连接杆，该连接杆的两端分别与对应的两榀钢拱架固定连接，接着开挖下部分的岩土，安装后两榀钢拱架的下部分，随着隧道向前开挖，不断重复。

如图1所示，本方案提供的隧道工程钢拱架110固定装置，在使用时，将支撑板140沿水平方向铺设在下部分的岩土120上，使支撑板140的两端分别与隧道两侧的围岩相抵，并使支撑板140的两端位于两榀钢拱架110的中间，这样隧道两侧的岩土能限制支撑板140的左右移动，之后将两根连接杆150搁置或固定在支撑板140的两端，并使两根连接杆150的两端分别与已架设好的两榀钢拱架110的上部分固定连接，通过支撑板140支撑两根连接杆150，进而支撑两榀钢拱架110，之后将插杆170沿水平方向打入前方的岩土130中，并使插杆170仍穿设在套筒160内，通过插杆170固定支撑板140，将钢拱架110与固定装置组成一个整体。

固定装置将两排钢拱架110的上部分固定好后，开挖下部分的岩土120，开挖时可从支撑板140的两端的底部向着中间开挖，在架设完钢拱架110的下部分后，再挖去中间的岩土，因插杆170能给予支撑板140向上的力，尤其在插杆170的数量大于或等于三根时，在开挖下部分的岩土120时，也可以任意方向开挖。

本方案提供的固定装置在使用后，两根连接杆150固定在钢拱架110上，插杆170可从前方的岩土130中取出，待挖空下部分的岩土120后，除连接杆150外的其他部分可随着支撑板140向下取出，且可反复使用，待所有钢拱架110架设完成后，隧道两侧的各个连接杆150组成相互平行的两条直线，两条连接杆150将各个钢拱架110连接成整体，也提高了钢拱架110的稳定性。

本实用新型所述的前方指隧道的开挖方向，左右和上下方向指站在隧道的中部，向着隧道围岩的两侧为左右，向着隧道的顶部为上，向着隧道的底部为下。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，所述连接杆150与所述支撑板140的顶部可拆卸地连接的具体方式为：

所述支撑板140上沿其长度方向的两端分别固设有一对固定板180，所述固定板180和所述连接杆150分别与所述支撑板140上沿其宽度方向的中心线平行，所述连接杆150卡在一对固定板180之间，且所述支撑板140上沿其长度方向的中心线穿过所述连接杆150的中部。方便取出、安装和固定连接杆。

本方案提供的隧道工程钢拱架110固定装置，在使用时，将支撑板140沿水平方向铺设在下部分的岩土120上，并使连接杆150的两端分别与两榀钢拱架110固定连接，且固定连接后，连接杆150仍位于一对固定板180之间，再将插杆170打入前方的岩土130中，因连接杆150与两榀钢拱架110固定连接后，仍卡在一对固定板180之间，能防止支撑板140的两端在外力的作用下插入两侧的岩土中，即在外力使插杆松动后，能防止支撑板140左右移动。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，所述套筒160的数量为三个。这样对支撑板140的固定和支撑更稳。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，所述插杆170的一端设置有一个尖部。在将插杆170打入前方的岩土130中时，使尖部与前方的岩土130相对，这样有利于将插杆170打入前方的岩土130中。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，所述插杆170的另一端设置有一个限位块171，所述限位块171为圆柱体形，且与所述插杆170同轴设置，所述限位块171的外径大于所述插杆170的外径。限位块171能限制插杆170过多地打入前方的岩土130中，使得插杆170的一部分位于前方的岩土130中，另一部分位于通孔161中。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，还包括：

两块定位板190，其相对于所述支撑板140上沿其宽度方向的中心线对称设置，所述定位板190为L形，且与所述插杆170不干涉，这样定位板190不会限制插杆170的移动，所述定位板190由第一板体191和第二板体192组成，所述第一板体191沿水平方向设置，所述第二板体192设置在所述第一板体191的上方，所述第一板体191上远离所述第二板体192的一端与所述支撑板140上沿其宽度方向的一端固定连接，当所述支撑板140铺设在下部分的岩土120上时，所述第二板体192与前方的岩土130相抵。这样在打设插杆170时，第二板体192能限制支撑板140向前移动，使支撑板140的两端一直位于两排钢拱架110的中间。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，还包括：

定向板200，其沿竖直方向设置在所述支撑板140的底部，并与所述支撑板140的底部的中央固定连接，也可在定向板200的底部设置尖部。当支撑板140沿水平方向铺设在下部分的岩土120上时，定向板200插入下部分的岩土120中，在打设插杆170时，也能限制支撑板140的前后移动。

所述的隧道工程钢拱架110固定装置中，当所述支撑板140铺设在下部分的岩土120上时，位于外侧的两块固定板180(即最左端和最右端的两块固定板180)分别与两侧的围岩相抵。这样能进一步地限制支撑板140的左右移动，防止支撑板140的两端在外力的作用下插入两侧的岩土中。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。