一种用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构的制作方法

本实用新型涉及隧道设计技术领域，尤其涉及一种用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构。

背景技术：

为适应各种地质条件，降低设计施工难度与风险，在符合功能要求的前提条件下取得最优的技术经济效果，公路山岭隧道一般优先采用两洞独立设置的分离式隧道或小净距隧道。为满足紧急情况下的逃生疏散与救援要求，一般需按一定的间距设置车行横通道与人行横通道。现阶段公路山岭隧道大多采用复合式衬砌进行设计和施工，以锚杆、钢筋网喷混凝土、钢拱架等组成初期支护，模筑(钢筋)混凝土为二次支护，共同组成永久承载结构。在工程实践中，一般是先施工主洞隧道，待主洞贯通后再在主洞侧壁上二次开挖进行横通道的施工。一般在进行横通道施工时，直接将主洞与横通道交叉口处的主洞初期支护拆除，而在隧道支护结构设计时未对此处做特殊考虑，且进行主洞初期支护施工时亦未考虑横通道开洞的不利影响。

随着公路隧道跨度与地质条件复杂程度的增加，隧道设计施工难度也随之加大。在隧道开挖时，隧道周边的应力状态极为复杂，稍有不慎，极易造成支护失稳，引起隧道塌方；而在隧道侧壁再开挖出横通道，受力关系更复杂，施工难度更高。在工程实践中，由于对主洞隧道在交叉口处的支护结构尤其是初期支护的拱架结构在隧道开洞后的处治缺乏有效措施，使得开洞后拱架结构处于无约束甚至失稳状态，无法与交叉口的复杂应力状态相适应，由此引发的结构破坏、隧道塌方等质量安全事故屡见不鲜。

现有的隧道支护设计与施工技术未能对隧道主洞与横通道交叉口部位的拱架结构进行有效处治，极易引起拱架变形、失稳、破坏，进而引发隧道塌方，形成各类质量安全事故。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构，隧道包括主洞、位于所述主洞一侧并与所述主洞连通的横洞以及位于所述主洞与所述横洞交叉位置处的隧道交叉口，所述可拆卸式拱架结构包括第一拱架、第二拱架和第三拱架，所述第一拱架与第二拱架之间以及所述第二拱架与第三拱架之间分别通过第一连接件和第二连接件可拆卸连接，并形成与隧道内壁相匹配的拱架结构，且所述第二拱架位于所述横洞的洞口位置处，在所述主洞外周的围岩内位于所述第一连接件和第二连接件对应位置处分别埋设有锁脚锚杆，且所述锁脚锚杆靠近隧道内部一端与对应的所述第一连接件或第二连接件固定连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构，所述第一拱架与第二拱架之间以及所述第二拱架与第三拱架之间分别通过第一连接件和第二连接件可拆卸连接，这样可以使得在开挖所述横洞时较为方便、快速地将所述第二拱架拆除，并由所述第一拱架和第三拱架配合对应的所述锁脚锚杆对隧道硐室周边围岩体进行有效支撑，这样可以尽可能避免所述横洞开挖时的不利影响，使得横洞在开挖后主洞结构及其周边岩体仍能保持稳定，并且拆除的所述第二拱架仍能保持结构完整，并可重复利用，这样可以在保证隧道施工安全的前提下有效降低隧道施工成本。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述第一连接件包括第一连接板、第二连接板、第三连接板和第一横梁，所述第一连接板的一侧表面与所述第一拱架的一端固定连接，所述第一连接板的另一侧表面与所述第一横梁的一端固定连接，所述第二连接板与所述第三连接板层叠设置，且所述第二连接板与所述第三连接板可拆卸连接，所述第二连接板的远离所述第三连接板一侧表面与所述第一横梁的另一端固定连接，所述第三连接板的另一侧表面与所述第二拱架的一端固定连接，与所述第一连接件对应的所述锁脚锚杆靠近隧道内部一端与所述第一横梁固定连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第一连接件可以使得所述第一拱架与所述第二拱架之间在保持连接稳定性的前提下，实现二者的可拆卸连接，便于后续再进行所述横洞的施工时拆除所述第二拱架，实现便捷施工。

进一步：所述第二连接板和第三连接板上设有数量相同并一一对应的第一螺栓孔，所述第二连接板和第三连接板通过与所述第一螺栓孔相匹配并穿过所述第一螺栓孔的第一螺栓连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第一螺栓可以将所述第二连接板和第三连接板牢固连接，并且在进行所述横洞开挖时可以通过拆除所述第一螺栓实现所述第一拱架与所述第二拱架之间的分离。

进一步：所述第二连接件包括第四连接板、第五连接板、第六连接板和第二横梁，所述第二拱架的另一端与所述第四连接板的一侧表面固定连接，所述第四连接板与所述第五连接板层叠设置，且所述第四连接板与所述第五连接板可拆卸连接，所述第五连接板的另一侧表面与所述第二横梁的一端固定连接，所述第二横梁的另一端与所述第六连接板的一侧表面固定连接，所述第六连接板的另一侧表面与所述第三拱架的一端固定连接，与所述第二连接件对应的所述锁脚锚杆靠近隧道内部一端与所述第二横梁固定连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第二连接件可以使得所述第二拱架与所述第三拱架之间在保持连接稳定性的前提下，实现二者的可以拆卸连接，便于后续再进行所述横洞的施工时拆除所述第二拱架，实现便捷施工。

进一步：所述第四连接板和第五连接板上设有数量相同并一一对应的第二螺栓孔，所述第四连接板和第五连接板通过与所述第二螺栓孔相匹配并穿过所述第二螺栓孔的第二螺栓连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第二螺栓孔可以将所述第四连接板和第五连接板牢固连接，并且在进行所述横洞开挖时可以通过拆除所述第二螺栓孔实现所述第二拱架与所述第三拱架之间的分离。

进一步：所述锁脚锚杆沿着与所述第一横梁或第二横梁垂直的方向埋设在所述主洞外周的围岩内。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述锁脚锚杆沿着与所述第一横梁或第二横梁垂直的方向埋设在所述主洞外周的土基内，可以使得所述锁脚锚杆能对对应所述第一横梁或第二横梁提供更好的支撑，避免隧道上方的围岩体变形造成整个拱架结构异位或者变形，从而增强支撑效果。

进一步：所述第一横梁和第二横梁均为工字钢或H型钢，且所述第一横梁和第二横梁的长度不小于所述隧道交叉口沿着隧道轴线方向的长度。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述第一横梁和第二横梁的长度设置为小于所述隧道交叉口沿着隧道轴线方向的长度，可以使得沿着隧道的轴线方向整个所述横洞的开挖口位置处得到有效的支撑，确保隧道结构的稳定性和施工的安全性。

进一步：所述第一拱架、第二拱架和第三拱架均为工字钢、H型钢或格栅钢架。

附图说明

图1为本实用新型的隧道交叉口平面示意图；

图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面结构示意图；

图3为图1的Ⅱ-Ⅱ剖面结构示意图；

图4为本实用新型的用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构的结构示意图；

图5为图4中A处局部放大结构示意图；

图6为图4中B处局部放大结构示意图；

图7为本实用新型中第一连接件与第二拱架的连接结构示意图；

图8为本实用新型中第二拱架与第二连接件的连接结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、主洞，2、横洞，3、隧道交叉口，4、第一拱架，5、第二拱架，6、第三拱架，7、第一连接件，8、第二连接件，9、锁脚锚杆；

71、第一连接板，72、第二连接板，73、第三连接板，74、第一横梁，75、第一螺栓，76、第一螺孔，77、第一安装孔，81、第四连接板，82、第五连接板，83、第六连接板，84、第二横梁，85、第二螺栓孔，86、第二螺栓，87、第二安装孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1、图2、图3所示，一种用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构，隧道包括主洞1、位于所述主洞1一侧并与所述主洞1连通的横洞2以及位于所述主洞1与所述横洞2交叉位置处的隧道交叉口3。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，在每一所述隧道交叉口3处沿着所述主洞3的轴向方向间隔设置有多榀可拆卸式的拱架结构。

如图4所示，所述可拆卸式拱架结构包括第一拱架4、第二拱架5和第三拱架6，所述第一拱架4与第二拱架5之间以及所述第二拱架5与第三拱架6之间分别通过第一连接件7和第二连接件8可拆卸连接，并形成与隧道内壁相匹配的拱架结构，且所述第二拱架5位于所述横洞2的洞口位置处，在所述主洞1外周的土基内位于所述第一连接件7和第二连接件8对应位置处分别埋设有锁脚锚杆9，且所述锁脚锚杆9靠近隧道内部一端与对应的所述第一连接件7或第二连接件8固定连接。

本实用新型的用于隧道交叉口的可拆卸式拱架结构，所述第一拱架4与第二拱架5之间以及所述第二拱架5与第三拱架6之间分别通过第一连接件7和第二连接件8可拆卸连接，这样可以使得在开挖所述横洞2时较为方便、快速地将所述第二拱架5拆除，并由所述第一拱架4和第三拱架6配合对应的所述锁脚锚杆9对隧道硐室周边围岩体进行有效支撑，这样可以尽可能避免所述横洞2开挖时的不利影响，使得横洞在开挖后主洞结构及其周边岩体仍能保持稳定，并且拆除的所述第二拱架5仍能保持结构完整，并可重复利用，这样可以在保证隧道施工安全的前提下有效降低隧道施工成本。

如图5和图7所示，在上述实施例中，所述第一连接件7包括第一连接板71、第二连接板72、第三连接板73和第一横梁74，所述第一连接板71的一侧表面与所述第一拱架4的一端固定连接，所述第一连接板71的另一侧表面与所述第一横梁74的一端固定连接，所述第二连接板72与所述第三连接板73层叠设置，且所述第二连接板72与所述第三连接板73可拆卸连接，所述第二连接板72的远离所述第三连接板(73)一侧表面与所述第一横梁74的另一端固定连接，所述第三连接板73的另一侧表面与所述第二拱架5的一端固定连接，与所述第一连接件7对应的所述锁脚锚杆9靠近隧道内部一端与所述第一横梁74固定连接。通过所述第一连接件7可以使得所述第一拱架4与所述第二拱架5之间在保持连接稳定性的前提下，实现二者的可拆卸连接，便于后续再进行所述横洞2的施工时拆除所述第二拱架5，实现便捷施工。

优选地，在上述实施例中，所述第二连接板72和第三连接板73上设有数量相同并一一对应的第一螺栓孔75，所述第二连接板72和第三连接板73通过与所述第一螺栓孔75相匹配并穿过所述第一螺栓孔75的第一螺栓76连接。通过所述第一螺栓76可以将所述第二连接板72和第三连接板73牢固连接，并且在进行所述横洞2开挖时可以通过拆除所述第一螺栓76实现所述第一拱架4与所述第二拱架5之间的分离。

需要指出的是，本实用新型的实施例中，所述第一横梁74上设有第一安装孔77，与所述第一连接件7对应的所述锁脚锚杆9靠近隧道内部一端与所述第一横梁74通过所述第一安装孔77固定连接。这里，所述第一安装孔77应能满足锁脚锚杆9的安装要求，可视具体条件采用工厂预制或现场加工，但其精度均需满足相关规范要求。

如图6和图8所示，在上述实施例中，所述第二连接件8包括第四连接板81、第五连接板82、第六一侧表面固定连接，所述第四连接板81与所述第五连接板82层叠设置，且所述第四连接板81与所述第五连接板82可拆卸连接，所述第五连接板82的另一侧表面与所述第二横梁84的一端固定连接，所述第二横梁84的另一端与所述第六连接板83的一侧表面固定连接，所述第六连接板83的另一侧表面与所述第三拱架6的一端固定连接，与所述第二连接件8对应的所述锁脚锚杆9靠近隧道内部一端与所述第二横梁84固定连接。通过所述第二连接件8可以使得所述第二拱架5与所述第三拱架6之间在保持连接稳定性的前提下，实现二者的可以拆卸连接，便于后续再进行所述横洞2的施工时拆除所述第二拱架5，实现便捷施工。

优选地，在上述实施例中，所述第四连接板81和第五连接板82上设有数量相同并一一对应的第二螺栓孔85，所述第四连接板81和第五连接板82通过与所述第二螺栓孔85相匹配并穿过所述第二螺栓孔85的第二螺栓86连接。通过所述第二螺栓孔85可以将所述第四连接板81和第五连接板82牢固连接，并且在进行所述横洞2开挖时可以通过拆除所述第二螺栓孔85实现所述第二拱架5与所述第三拱架6之间的分离。

需要指出的是，本实用新型的实施例中，所述第二横梁84上设有第二安装孔87，与所述第二连接件8对应的所述锁脚锚杆9靠近隧道内部一端与所述第二横梁84通过所述第二安装孔87固定连接。这里，所述第二安装孔87应能满足锁脚锚杆9的安装要求，可视具体条件采用工厂预制或现场加工，但其精度均需满足相关规范要求。

更优选地，在上述实施例中，所述锁脚锚杆9沿着与所述第一横梁74或第二横梁84垂直的方向埋设在所述主洞1外周的围岩内。通过将所述锁脚锚杆9沿着与所述第一横梁74或第二横梁84垂直的方向埋设在所述主洞1外周的围岩内，可以使得所述锁脚锚杆9能对对应所述第一横梁74或第二横梁84提供更好的支撑，避免隧道上方的围岩变形造成整个拱架结构异位或者变形，从而增强支撑效果。

优选地，本实用新型的实施例中，所述第一横梁74和第二横梁84均优选为工字钢或H型钢，且所述第一横梁74和第二横梁84的长度不小于所述隧道交叉口3沿着隧道轴线方向的长度。通过将所述第一横梁74和第二横梁84的长度设置为不小于所述隧道交叉口3沿着隧道轴线方向的长度，可以使得沿着隧道的轴线方向整个所述横洞2的开挖口位置处得到有效的支撑，确保隧道结构的稳定性和施工的安全性。

实际中，所述第一横梁74和第二横梁84的长度通常选择超过所述隧道交叉口3沿着隧道轴线方向不小于一倍的拱架结构之间的间距(沿着隧道轴向方向相邻两个拱架结构之间的距离)。

优选地，本实用新型的实施例中，所述第一拱架4、第二拱架5和第三拱架6均为工字钢、H型钢或格栅钢架。具体地，第一拱架4、第二拱架5和第三拱架6的规格及间距可根据地质条件、断面形状、隧道埋深等确定。

本实用新型中，所述锁脚锚杆9是由一定长度、具有一定壁厚的热轧无缝钢管构成，其间距应与交叉口3的拱架间距一致。

实际中，在进行所述横洞2施工前，需先拆除所述第一螺栓76和第二螺栓86，然后拆除所述第二拱架5，清理隧道交叉口3位置处的初期支护后，即可进行所述横洞2的施工。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。