敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统的制作方法

本实用新型涉及一种隧道施工时钢拱架安装与水平撑紧系统，具体的说是一种敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统。

背景技术：

目前，隧道施工主要有钻爆法和隧道掘进机施工两种方法。其中隧道掘进机施工方法因施工速度快、连续作业性强、机械化程度高、通风环保效果好、施工安全性高、质量控制性强等优点而占据主导地位。隧道开挖后，岩体的应力状态发生改变，岩体产生了趋向隧道内的变形收敛，当围岩变形量过大时，会造成围岩失稳，直至塌方。所以当围岩强度低、自稳能力差、塌方、收敛变形大等因素危及施工人员与机械设备安全时，为确保施工安全，需使用钢拱架进行初期支护。

针对钢拱架进行初期支护的要求，设计敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统，面临以下难题：

1、目前我们敞开式TBM拱架作业是由人工配合拱架安装器来完成的，需要很强的可操作性。

2、拱架安装器自带撑紧油缸只能保证隧道上部及左右两侧的拱架能够撑紧而贴紧岩面，隧道底部拱架悬空贴不紧岩面。

3、当上部及左右两侧油缸收回时，钢拱架会整体下落，严重影响支护强度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统，采用水平张紧装置将两侧的拱架撑紧，有效地解决了拱架底部不能紧贴岩面的问题，拱圈完整性得到保障。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统，包括水平张紧装置，所述水平张紧装置一端与第一拱架可拆卸连接，水平张紧装置另一端与第二拱架可拆卸连接；所述第一拱架底部和第二拱架底部之间连接有活动夹板，水平张紧装置带动第一拱架和第二拱架移动以完成撑紧。活动夹板将第一拱架和第二拱架连接成为一个整体，通过水平张紧装置可以撑紧第一拱架和第二拱架，形成更好的支护强度，能使刚拱架提供更好的初期支护。

所述水平张紧装置两端均连接卡扣，所述卡扣与第一拱架或第二拱架相连接。卡扣可根据需要更换尺寸，通过设置卡扣，可以方便快速完成水平张紧装置与拱架间的连接。

所述活动夹板一端通过第一活动连接件与第一拱架连接，活动夹板另一端通过第二活动连接件与第二拱架连接。活动夹板通过活动连接件与拱架连接，可根据现场需求，确定活动夹板与第一拱架和第二拱架的连接位置。

所述活动夹板上设置多个开口，所述第一活动连接件和第二活动连接件配合设置于开口处。第一活动连接件穿过开口与第一拱架连接，第二活动连接件穿过开口与第二拱架连接。设置多个开口，可以调整活动连接件与拱架的连接位置，从而调整活动夹板的位置，以更好的保证拱架底部能紧贴岩面。

优选的，所述开口为长条形。活动连接件可以固定于长条形开口的任意位置，可以满足活动连接件在小范围内调整位置，使活动夹板连接于拱架上的位置更加符合要求。

优选的，所述活动夹板为圆弧形。与拱架的形状相匹配，圆弧形的活动夹板与拱架的连接更可靠。

优选的，所述活动夹板两端分别插设于第一拱架和第二拱架内。活动夹板插设在拱架内，拱架对活动夹板起到一定的限位和固定作用，再通过活动连接件使得活动夹板与拱架的连接更可靠。

所述水平张紧装置为水平设置的液压伸缩装置。

敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统的操作方法，包括以下步骤：

采用活动夹板将第一拱架和第二拱架连接成整体，并固定住活动夹板在第一拱架和第二拱架上的位置；

将水平张紧装置连接在第一拱架和第二拱架上，水平张紧装置将第一拱架和第二拱架撑紧；

撑紧完成后，取下水平张紧装置。

优选的，在取下水平张紧装置前，将活动夹板两端分别与第一拱架和第二拱架焊接紧固。保证活动夹板在拱架安装完成后不会发生错动。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过活动夹板将两侧拱架连接，可以有效地解决拱架底部不能紧贴岩面的问题，拱圈完整性得到保障，保证了钢拱架的支护效果。

本实用新型进行撑紧所涉及的器械小巧轻便，能留出空间，安全有保障。

本实用新型的操作步骤简单，人员不需要花费过多的学习成本，即可熟练进行操作。

附图说明

图1为本实用新型水平撑紧系统示意图；

图2为撑紧后的拱架示意图；

图中，1为活动夹板，2为固定螺栓，3为卡扣，4为水平张紧装置，5为第一拱架，6为第二拱架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-图2所示，敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统，包括水平张紧装置4，水平张紧装置4一端与第一拱架5可拆卸连接，水平张紧装置4另一端与第二拱架6可拆卸连接，第一拱架5和第二拱架6为待连接的拱架；第一拱架5底部和第二拱架6底部之间连接有活动夹板1，水平张紧装置4带动第一拱架5和第二拱架6移动以完成撑紧。第一拱架5和第二拱架6是完整拱架结构下部两侧的拱架，活动夹板1将第一拱架5和第二拱架6连接起来，能使拱架底部可以很好的紧贴岩面，拱架完整性和支护效果都有进一步提升。

水平张紧装置4两端均连接卡扣3，卡扣3与第一拱架5或第二拱架6相连接。卡扣3采用3cm分厚的钢板焊接而成，钢拱架为I16工字钢(宽88mm)，卡扣大小为96mm，其中卡扣与拱架使用M24螺栓固定。可根据现场拱架规格更换卡扣。

活动夹板1一端通过第一活动连接件与第一拱架5连接，活动夹板1另一端通过第二活动连接件与第二拱架6连接。本实施例中，第一活动连接件和第二活动连接件均采用固定螺栓2。固定螺栓2位置可根据拱架张紧情况进行环向移动，不影响拱架收缩扩张。

活动夹板1上设置多个长条形开口，第一活动连接件和第二活动连接件配合设置于长条形开口处。第一活动连接件穿过长条形开口与第一拱架5连接，第二活动连接件穿过长条形开口与第二拱架6连接。活动连接件可以固定于长条形开口的任意位置，可以满足活动连接件在小范围内调整位置，使活动夹板连接于拱架上的位置更加符合要求。

活动夹板1为圆弧形。与拱架的形状相匹配，圆弧形的活动夹板与拱架的连接更可靠。

活动夹板1两端分别插设于第一拱架5和第二拱架6内。活动夹板插设在拱架内，拱架对活动夹板起到一定的限位和固定作用，再通过活动连接件使得活动夹板与拱架的连接更可靠。

水平张紧装置4为水平设置的液压伸缩装置，水平张紧装置4油缸油路可以连接到拱架安装器上，共用一座泵站，安装阀块控制，便于现场操作。根据液压原理，使用液压油缸提供张紧力，在拱架安装器自身的油缸全部撑紧后，用卡扣将水平紧张装置与两侧钢拱架连接，启动水平张紧装置，达到拱架水平撑紧目的，然后通过活动夹板以及螺栓固定拱架，完成拱架的安装。

敞开式TBM钢拱架安装水平撑紧系统的操作方法，包括以下步骤：

当拱架拼装完成后，确定立拱架位置，利用拱架安装器自带的油缸将拱架上部撑紧；

采用活动夹板1在第一拱架5和第二拱架6底部将第一拱架5和第二拱架6连接成整体，并拧紧固定螺栓2，以固定住活动夹板1在第一拱架5和第二拱架6上的位置；

将水平张紧装置4连接在第一拱架5和第二拱架6上，水平张紧装置4将第一拱架5和第二拱架6撑紧，将活动夹板1两端分别与第一拱架5和第二拱架6焊接紧固；

撑紧完成后，取下水平张紧装置4，完成拱架安装。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。