一种隧道钢拱架连接装置及钢拱架安装方法与流程

1.本发明涉及隧道工程施工技术领域，具体涉及一种隧道钢拱架连接装置及钢拱架安装方法。


背景技术：

2.隧道穿越软弱围岩段施工时，隧道初期支护主要由钢拱架和喷射混凝土组成，其中钢拱架作为主要的承力结构。隧道初期支护全环由多段钢拱架连接接合而成，连接部位是初支结构的薄弱环节，在复杂围岩压力作用下，容易造成接头处出现较大的应力集中而破坏，导致初支功能丧失。
3.钢拱架传统连接方法，通常是在钢拱架两端分别焊接一块钢板作为连接垫板，在现场安装钢拱架时，作业人员将相邻两节钢拱架依靠垫板完成拼接，并通过螺栓和垫板边缘焊接的形式进行固定。在传统钢拱架连接操作中，一方面，架设安装需要较多人工，且安装速度慢、施工安全性无法保障，操作不便；另一方面，受施工水平影响大，容易出现垫板不能紧密贴合、偏离合理拱轴线等现象，造成接头抗剪强度低、变形严重等诸多问题，严重削弱初期支护的承载能力。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题的缺陷和不足，本发明提供一种隧道钢拱架连接装置及钢拱架安装方法，能够实现隧道初支钢拱架的快速连接，提升钢拱架安装效率，缩短安装时间，减少工作人员长期暴露于掌子面附近，降低施工风险，同时及时使初期支护闭合成环，充分发挥钢拱架的承载作用。
5.一种隧道钢拱架连接装置，包括左连接件、右连接件，所述左连接件、右连接件的连接头一端均固定连接两节u型槽钢，两节u型槽钢的腹板背对设置，两节u型槽钢之间有间隙，所述左连接件、右连接件的连接头另一端为相互配合的凸、凹结构。
6.进一步的，所述左连接件、右连接件凸、凹结构的侧向配合面为斜面。
7.进一步的，所述左连接件、右连接件凸、凹结构下面有铰接结构。
8.进一步的，所述铰接结构为左连接件的连接头底部两侧对称设有两个外铰链座，所述外铰链座开设有插销孔，所述右连接件的连接头底部中心处设有内铰链座，所述内铰链座开设有插销孔，插销穿过外铰链座和内铰链座上的插销孔。
9.进一步的，所述左连接件的连接头顶部一角有凸块，所述凸块侧壁开设有螺栓通孔，所述右连接件的连接头顶部一角有凹台，所述凹台侧壁开设有螺栓通孔，所述凸块与凹台配合，高强螺栓穿过螺栓通孔。
10.进一步的，所述u型槽钢呈拱形，与钢拱架适配，所述钢拱架嵌入两个u型槽钢的间隙中，所述u型槽钢与钢拱架的工字板紧密贴合，所述连接头侧壁与钢拱架端面贴合。
11.一种使用上述隧道钢拱架连接装置的钢拱架安装方法，包括如下步骤：
12.步骤1，将钢拱架进行预处理，按照连接顺序与对应连接件固定连接；
13.步骤2，将相邻节段钢拱架的左连接件、右连接件通过插销初步连接后，运送至隧道安装现场；
14.步骤3，使用现场作业机械吊运已完成初步连接的钢拱架至隧道掌子面，并通过定位放样技术对钢拱架安装位置进行准确定位；
15.步骤4，通过吊运机械将钢拱架安装在设计位置，先对其中一节钢拱架进行固定，然后转动另一节钢拱架直至接头紧密贴合，并固定该节钢拱架；
16.步骤5，用高强螺栓插入螺栓通孔并紧固，同时紧固插销，完成此相邻两节段钢拱架的安装；
17.步骤6，重复步骤3-步骤5，直至隧道整环钢拱架安装完成。
18.进一步的，步骤1中按照连接顺序，每节钢拱架左端连接右连接件，右端连接左连接件。
19.进一步的，步骤1中，对钢拱架进行预处理，将钢拱架一端插入两节u型槽钢的间隙中，在钢拱架和u型槽钢的嵌合部位加工配套通孔，用螺栓固定连接。
20.进一步的，步骤2的插销处于活动状态，使相邻节段钢拱架可相对旋转。
21.本发明旨在提供一种适用于隧道钢拱架的连接装置及安装方法，提前将连接装置与两相邻节段的钢拱架连接，连接装置两端通过1对u型槽钢与钢拱架螺栓连接，由于u型槽钢与钢架的腹板嵌入式紧密贴合，能够解决垫板不贴合以及拱轴线偏移等问题，相邻节段的钢拱架铰接，现场连接时通过连接装置可快速完成钢拱架的连接，并通过高强螺栓连接固定。
22.因此，本发明的有益效果有：1、钢拱架节段初步连接，可节省大量的人力成本，运输方便；2、连接完成后连接头强度大、抗剪能力强，能够有效约束接头变形，保持钢拱架处于良好的受力形态；3、现场拱架连接可快速行进，施工效率高，施工安全性大幅提升。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为左连接件、右连接件的结构示意图；
25.图2为钢拱架连接后的结构示意图；
26.图3为钢拱架初步连接的示意图；
27.图4为钢拱架整体连接的效果示意图；
28.图中：1-钢拱架，2-u型槽钢，3-左连接件，4-右连接件，5-插销，6-螺栓，7-高强螺栓，8-外铰链座，9-内铰链座，10-凸块，11-凹台，12-通孔，13-间隙。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.如图所示，本发明提供一种隧道钢拱架连接装置，包括左连接件3、右连接件4，所述左连接件3、右连接件4的连接头一端均固定连接两节u型槽钢2，两节u型槽钢2的腹板背对设置，两节u型槽钢2之间有间隙13，所述左连接件3、右连接件4的连接头另一端为相互配合的凸、凹结构。所述u型槽钢2呈拱形，与钢拱架1适配，与钢拱架1适配，所述钢拱架1嵌入两个u型槽钢2的间隙13中，所述u型槽钢2与钢拱架1的工字板紧密贴合，所述连接头侧壁与钢拱架1端面贴合。
33.所述左连接件3、右连接件4凸、凹结构的侧向配合面为斜面。所述左连接件3、右连接件4凸、凹结构下面有铰接结构。所述铰接结构为左连接件3的连接头底部两侧对称设有两个外铰链座8，所述外铰链座8开设有插销孔，所述右连接件4的连接头底部中心处设有内铰链座9，所述内铰链座9开设有插销孔，插销5穿过外铰链座8和内铰链座9上的插销孔。所述左连接件3的连接头顶部一角有凸块10，所述凸块10侧壁开设有螺栓通孔，所述右连接件4的连接头顶部一角有凹台11，所述凹台11侧壁开设有螺栓通孔，所述凸块10与凹台11配合，高强螺栓7穿过螺栓通孔。
34.一种使用上述隧道钢拱架连接装置的钢拱架安装方法，包括如下步骤：
35.步骤1，将钢拱架1进行预处理，按照连接顺序与对应连接件固定连接；
36.步骤2，将相邻节段钢拱架1的左连接件3、右连接件4通过插销5初步连接后，运送至隧道安装现场；
37.步骤3，使用现场作业机械吊运已完成初步连接的钢拱架1至隧道掌子面，并通过定位放样技术对钢拱架安装位置进行准确定位；
38.步骤4，通过吊运机械将钢拱架安装在设计位置，先对其中一节钢拱架1进行固定，然后转动另一节钢拱架1直至接头紧密贴合，并固定该节钢拱架1；
39.步骤5，用高强螺栓7插入螺栓通孔并紧固，同时紧固插销5，完成此相邻两节段钢拱架1的安装；
40.步骤6，重复步骤3-步骤5，直至隧道整环钢拱架1安装完成。
41.进一步的，步骤1中按照连接顺序，每节钢拱架1左端连接右连接件4，右端连接左连接件3。
42.进一步的，步骤1对钢拱架1进行预处理，将钢拱架1一端插入两节u型槽钢2的间隙13中，在钢拱架1和u型槽钢2的嵌合部位加工配套通孔12，用螺栓6固定连接。
43.进一步的，步骤2的插销5处于活动状态，使相邻节段钢拱架1可相对旋转。
44.本发明通过连接装置将相邻节段的钢拱架1连接，连接装置两端分别通过u型槽钢2与钢拱架1嵌入式紧密连接，钢拱架1之间通过铰接进行初步连接，方便运输和后续安装，安装好后钢拱架1的各连接位置具有极强抗剪、抗变形能力。
45.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。