一种用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架的制作方法

本实用新型涉及用于瓦斯隧道的初期支护钢架，尤其涉及一种用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架。

背景技术：

在瓦斯隧道的施工过程中，隧道洞内的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到火源则极易发生爆炸或者引起火灾，以致造成重大施工安全事故。由于现有瓦斯隧道施工所需要的初期支护钢架的锁脚和纵向钢架连接钢筋均是在隧道洞内进行焊接作业，这显然存在着重大安全隐患。因此，如何避免所述在高瓦斯隧道洞内的焊接作业并有力保障瓦斯隧道安全施工，就成为该技术领域亟待解决的技术课题。

专利号为ZL201620188615.6的中国实用新型专利公开了一种长大深埋瓦斯突出隧道无焊支护结构，由初期支护钢架和超前支护钢骨架构成，初期支护钢架由多榀拱架组成，拱架通过锚固在隧道壁上的锁脚锚杆和螺母固定连接；相邻拱架之间通过纵向连接拉杆和螺母固定连接；所述超前支护钢骨架包括多根前伸并灌浆锚固的无缝钢管形成管棚结构，每根无缝钢管对应一灌浆孔，多个灌浆孔沿隧道控制轮廓线的上部和左右帮分布成两排，两排灌浆孔相互错位，且无缝钢管在遇煤层时具有穿出煤层的部分，超前支护钢骨架还包括沿隧道壁向外倾斜40～50°插入岩层或煤层并灌浆锚固的多根花管结构的超前小导管。该实用新型的有益效果是，可有效减少隧道掘进动火频次及时间，隧道掘进安全，煤系地层通过快速。但该实用新型的支护结构复杂，且需要使用大量紧固件和无缝钢管，施工成本高，经济性较差，同时施工效率也较低，仍需进一步改进。

专利号为ZL201520181117.4的中国实用新型专利公开了一种斜井进正洞挑顶结构，至少包括棚架支护、混凝土回填区、棚架航道、支护钢架、正洞、钢支撑柱、斜井、钢支撑板、套拱拱架和钢架；所述扇形棚架支护下端设置棚架航道；所述棚架航道之间设置混凝土回填区且混凝土回填区上端被棚架支护覆盖；所述混凝土回填区下端设置支护钢架；所述支护钢架底端设置正洞且正洞一侧设置钢支撑柱；所述钢支撑柱一侧设置斜井且一端焊接钢支撑板；所述钢支撑板一侧设置有套拱拱架且套拱拱架外表面焊接棚架航道；所述套拱拱架顶端焊接钢架且钢架与弧形棚架支护紧密相连；该斜井进正洞挑顶结构简单，连接紧密，承载力高，施工方便，有良好的经济效益和社会效益，易于推广使用。但该实用新型的所述支护钢架仍需在隧道洞内进行焊接作业，存有重大安全隐患，特别是在瓦斯隧道的施工过程中，隧道洞内的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到如所述焊接作业产生的火花等火源则极易发生爆炸或者引起火灾，以致造成重大施工安全事故，故亟待改进。

专利号为ZL201510036482.0的中国发明专利公开了一种浅埋暗挖隧道上台阶中隔壁施工方法，该方法步骤流程包括超前地质预报、测量放线、上台阶拱部超前支护、上台阶留核心土开挖、上台阶施作初期支护、下台阶留核心土开挖、上台阶中隔壁拆除、隧底开挖、临时仰拱拆除、仰拱及仰拱混凝土填充、拱墙二衬施工。该发明简化了施工工序，节约了临时支护材料，使施工进度提高到45～60m/月，减少了劳动力成本，有效地缩短了施工工期，节省了工程造价，解决了浅埋暗挖隧道施工辅助工序多、施工进度慢、结构受力复杂等诸多难题，减小了对周边环境的影响，取得了良好的社会和经济效益。但该发明的所述上台阶施作初期支护结构仍需在隧道洞内进行焊接作业，存在着重大安全隐患，特别是在瓦斯隧道的施工过程中，隧道洞内的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到如所述焊接作业产生的火花等火源则极易发生爆炸或者引起火灾，以致造成重大施工安全事故，故亟待改进。

专利号为ZL201510104292.8的中国发明专利公开了一种小净距立体交叉隧道环形导坑施工方法，通过超前地质预报、测量放线、拱部超前支护、上部环形导坑开挖、上部环形导坑初期支护、中下部环形导坑开挖、中下部环形导坑初期支护、核心土开挖、底部及仰拱开挖、仰拱超前支护、底部及仰拱初期支护、注浆和监控量测进行施工，有效的强化了隧道围岩的受力能力，保证了立体交叉影响区段的安全跨越。但该发明的所述上部环形导坑初期支护结构仍需在隧道洞内进行焊接作业，仍存在着重大安全隐患，特别是在瓦斯隧道的施工过程中，隧道洞内的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到如所述焊接作业产生的火花等火源则极易发生爆炸或者引起火灾，以致造成重大施工安全事故，故亟待改进。

技术实现要素：

为了解决上述现有用于瓦斯隧道的初期支护钢架存在的技术缺陷，本实用新型的连接钢筋安装不动火施工技术方案如下：

一种用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架，包括钢架腹板和连接钢筋，所述钢架腹板包括第一预制钢架腹板和第二预制钢架腹板，所述第一预制钢架腹板上焊接有第一钢花管，所述第二预制钢架腹板上焊接有第二钢花管，所述连接钢筋采用预制连接钢筋，所述预制连接钢筋采用U字形，所述预制连接钢筋的两端分别套装在所述第一钢花管和第二钢花管内。

优选的是，所述第一钢花管的内径大于所述预制连接钢筋的外径2-5mm。

在上述任一方案中优选的是，所述第二钢花管的内径大于所述预制连接钢筋的外径2-5mm。

在上述任一方案中优选的是，所述焊接作业均在隧道洞外进行。

本实用新型的锁脚安装不动火施工技术方案如下：

一种用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架，包括钢架腹板、钢架翼板、第一L形筋板、第二L形筋板、第一锁脚锚管和第二锁脚锚管，所述第一L形筋板和第二L形筋板紧邻并焊接在所述钢架翼板上，所述第一L形筋板上焊接有第三钢花管，所述第二L形筋板上焊接有第四钢花管，所述第三钢花管的两端和第四钢花管的两端均为开口结构且在管内分别套装有第一锁脚锚管和第二锁脚锚管，在所述钢花管内壁与锁脚锚管外壁之间的空隙内填充有锚固剂。

优选的是，所述第三钢花管的内径大于所述第一锁脚锚管的外径2-5mm。

在上述任一方案中优选的是，所述第四钢花管的内径大于所述第二锁脚锚管的外径2-5mm。

在上述任一方案中优选的是，所述第三钢花管长度至少为20cm。

在上述任一方案中优选的是，所述第四钢花管长度至少为20cm。

在上述任一方案中优选的是，所述焊接作业均在隧道洞外进行。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型将现有需在瓦斯隧道洞内进行焊接作业的初期支护钢架中的纵向钢架连接钢筋和锁脚改进为在洞外加工完成预制件，随后再运输到洞内进行拼合安装，从而大幅减少了洞内焊接作业，使得所述初期支护钢架在洞内的焊接点减少约90%左右，此举大幅降低了因在高瓦斯隧道洞内进行焊接所存在的爆炸或火灾事故的安全隐患，有效保障了瓦斯隧道的施工安全。

附图说明

图1作为按照本实用新型的用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架的连接钢筋安装不动火施工一优选实施例的结构示意图；

图2作为按照本实用新型的用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架的图1所示实施例中的预制连接钢筋一优选实施例的结构示意图；

图3为现有技术中的连接钢筋安装洞内动火施工的结构示意图；

图4作为按照本实用新型的用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架的锁脚安装不动火施工一优选实施例的结构示意图；

图5作为按照本实用新型的用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架的图4所示实施例中的L形筋板一优选实施例的结构示意图；

图6作为按照本实用新型的用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架的图4所示实施例的侧向结构示意图；

图7为现有技术中的锁脚安装洞内动火施工的结构示意图；

图8为现有技术中的L形筋板的结构示意图；

图9为现有技术中的锁脚安装洞内动火施工图7所示实施例的侧向结构示意图。

附图标记说明：

1第一预制钢架腹板；2第二预制钢架腹板；3预制连接钢筋；4第一钢花管；5第二钢花管；6第一焊接钢架腹板；7第二焊接钢架腹板；8现场焊接连接钢筋；9第一焊接翼板；10第二焊接翼板；11第三焊接翼板；12第四焊接翼板；13钢架翼板；14第一L形筋板；15第三钢花管；16第二L形筋板；17第四钢花管；18翼板焊接面；19钢花管焊接面；20钢架腹板；21第一锁脚锚管；22第二锁脚锚管；23锚固剂；24锚管焊接面。

具体实施方式

本实施例仅为一优选技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于该实施例所描述的以下这一种实施方案，该优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。

本实用新型的连接钢筋安装不动火施工技术方案如图1-2所示，一种用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架，包括钢架腹板和连接钢筋，所述钢架腹板包括第一预制钢架腹板1和第二预制钢架腹板2，第一预制钢架腹板1上焊接有第一钢花管4，第二预制钢架腹板2上焊接有第二钢花管5，所述连接钢筋采用预制连接钢筋3，预制连接钢筋3采用U字形，预制连接钢筋3的两端分别套装在第一钢花管4和第二钢花管5内。第一钢花管4的内径大于预制连接钢筋3的外径2-5mm，第二钢花管5的内径大于预制连接钢筋3的外径2-5mm。所述焊接作业均在隧道洞外进行。

该连接钢筋安装不动火施工技术方案是将现有初期支护钢架的连接钢筋洞内焊接作业改进为在洞外先行加工预制件并完成相关的焊接作业，之后运输到洞内进行组装，从而大幅减少了洞内焊接工序，使洞内火源显著降低，有效保障瓦斯隧道的施工安全。

现有的连接钢筋安装洞内动火施工方案如图3所示，包括第一焊接钢架腹板6、第二焊接钢架腹板7、现场焊接连接钢筋8、第一焊接翼板9、第二焊接翼板10、第三焊接翼板11和第四焊接翼板12，由于现场焊接连接钢筋8与两侧的第一焊接钢架腹板6和第二焊接钢架腹板7之间没有设置套装结构件，因此只能在瓦斯隧道洞内进行焊接安装连接钢筋8，致使洞内动火施工存在重大安全事故隐患。

本实用新型的锁脚安装不动火施工技术方案如图4-6所示，一种用于瓦斯隧道的不动火预制初期支护钢架，包括钢架腹板20、钢架翼板13、第一L形筋板14、第二L形筋板16、第一锁脚锚管21和第二锁脚锚管22，第一L形筋板14和第二L形筋板16紧邻并焊接在钢架翼板13上，第一L形筋板14上焊接有第三钢花管15，第二L形筋板16上焊接有第四钢花管17，第三钢花管15的两端和第四钢花管17的两端均为开口结构且在管内分别套装有第一锁脚锚管21和第二锁脚锚管22，在所述钢花管内壁与锁脚锚管外壁之间的空隙内填充有锚固剂23。第三钢花管15的内径大于第一锁脚锚管21的外径2-5mm，第四钢花管17的内径大于第二锁脚锚管22的外径2-5mm。第三钢花管15长度至少为20cm，第四钢花管17长度至少为20cm。所述焊接作业均在隧道洞外进行。

该锁脚安装不动火施工技术方案是将现有初期支护钢架的锁脚洞内焊接作业改进为在洞外先行加工预制件并完成相关的焊接作业，之后运输到洞内进行组装，钢架立架后顺着第三钢花管15和第四钢花管17的管口方向分别安装第一锁脚锚管21和第二锁脚锚管22即可，此举大幅减少了洞内焊接工序，使洞内火源显著降低，有效保障瓦斯隧道的施工安全。

现有的锁脚安装洞内动火施工方案如图7-9所示，包括钢架腹板20、钢架翼板13、第一L形筋板14、第二L形筋板16、第一锁脚锚管21和第二锁脚锚管22，由于第一锁脚锚管21和第二锁脚锚管22与两侧的第一焊接钢架腹板6和第二焊接钢架腹板7与钢架腹板20以及钢架翼板13之间没有设置套装结构件，因此只能在瓦斯隧道洞内进行焊接安装第一锁脚锚管21和第二锁脚锚管22，致使洞内动火施工存在重大安全事故隐患。

在采用矿山法进行暗挖施工时，围岩支护一般分为初期支护和二次衬砌，二次衬砌一般是混凝土或钢筋混凝土结构。在二次衬砌施作之前，刚开挖之后立即进行的支护形式称之为初期支护，一般有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等形式。隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层。

所述锚固剂在建筑行业中又称为结构锚固胶，用于钢筋、螺栓的锚固。所述锚固剂的主要技术性能：早期强度高，半小时强度可达12—18MPa，4小时达25—30MPa，28天可达50—60MPa；施工性能好，不受场地限制；对钢筋没有锈蚀作用，抗渗性良好。