一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的制作方法

本实用新型涉及隧道施工领域，特别涉及一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架及其施工方法。

背景技术：

目前，我国高速铁路山岭隧道基本采用复合式衬砌支护结构，即包括初期支护与二次衬砌，这是基于新奥法发展起来的一种有效的支护方法。其中，初期支护结构在施工过程中极为重要，直接影响到施工安全，一般采用喷锚网组合结构形式，在iv、v级围岩地段设置格栅钢架或型钢钢架加强支护。但传统隧道修建过程中，受限于理论、技术、工艺、装备的影响，大多采用人工多台阶分部施工工法，即将隧道断面分为多个部分、多个台阶进行开挖、支护，施工时开挖一部分支护一部分。在安装初期支护钢架时一般采用人工作业，即将隧道整环钢架分成多个单元，每个单元采用接头连接成一个整体，接头一般由钢板和螺栓组成。

目前，隧道钢架安装时，由于钢架重量较大，人工安装时劳动力强度限制，不得不将整环钢架分成多个单元，一般拱墙钢架分为7个单元以上，每个单元都采用人工作业施工。

1、从受力角度，钢架单元及连接结构过多，破坏了钢架的整体性，削弱了钢架的支护强度，易在连接结构处发生变形甚至破坏。

2、钢架安装时，由于重量较大，通常需要多个作业人员一同作业，作业环境极差，施工安全难以保障。

目前尽管极少数情况试验了钢架安装台车机械化施工作业，即采用多个机械臂分别独立举升钢架单元，通过定位系统，将各钢架单元连接结构对准，再将作业人员举升进行接头处螺栓连接，以完成整环钢架的拼装作业。但该施工方法对机械施工的精度要求高，导致施工效率低，单工序作业时间较长，经济性较差，且成本较高，无法发挥机械化施工的优势。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的隧道施工初期支护钢架通过机械臂配合人工安装，施工的精度要求高，施工效率低，单工序时间较长，经济性较差，成本较高的上述不足，提供一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架及其施工方法。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，包括拱部格栅钢架单元和位于其两端的侧部格栅钢架单元，所述拱部格栅钢架单元和所述侧部格栅钢架单元工厂预制成整体结构；

所述拱部格栅钢架单元端部设有第一连接钢板，所述第一连接钢板连接若干个第一格栅主筋，相邻两个所述第一格栅主筋之间连接一个第一u型筋，每个所述第一u型筋底部连接于所述第一连接钢板；

所述侧部格栅钢架单元的一端设有第二连接钢板，所述第二连接钢板连接若干个第二格栅主筋，相邻两个所述第二格栅主筋之间连接一个第二u型筋，每个所述第二u型筋底部连接于所述第二连接钢板；

还包括铰接部件和锁定部件，所述铰接部件连接于所述第一连接钢板和所述第二连接钢板，所述锁定部件用于所述第一连接钢板和所述第二连接钢板转动抵接后的锁定连接，所述侧部格栅钢架单元能够相对所述拱部格栅钢架单元朝拱内侧转动0°至150°。

从受力角度，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，大幅减少钢架单元及连接接头数量，尽最大程度减少对钢架整体受力强度的削弱，保证了钢架支护强度，钢架形成整体，举升后定位难度低、效率高，能够通过多臂钢架安装台车直接整体举升钢架，机械化作业，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

优选地，所述拱部格栅钢架单元的长度等于所述侧部格栅钢架单元的长度。

优选地，所述第一格栅主筋焊接于所述第一连接钢板。

优选地，所述第一u型筋分别焊接于所述第一格栅主筋和所述第一连接钢板。

优选地，所述第二格栅主筋焊接于所述第二连接钢板。

优选地，所述第二u型筋分别焊接于所述第二格栅主筋和所述第二连接钢板。

优选地，所述第一连接钢板的厚度大于或者等于1cm。

优选地，所述第二连接钢板的厚度大于或者等于1cm。

优选地，所述第一连接钢板的厚度等于所述第二连接钢板的厚度。

优选地，所述铰接部件包括第一套筒和第二套筒，所述第二套筒的两端分别对齐设有两个所述第一套筒，所述第一套筒和所述第二套筒中设有转轴，所述第一套筒连接于所述第一连接钢板，所述第二套筒连接于所述第二连接钢板，所述铰接部件位于拱内侧，即位于该钢架靠衬砌一侧。

进一步优选地，所述第一套筒和所述第二套筒的总长度大于或者等于5cm。

进一步优选地，所述第一套筒和所述第二套筒的管径尺寸为所述第一连接钢板厚度或者所述第二连接钢板厚度的2-4倍。

进一步优选地，所述第一套筒长度为la，所述第二套筒长度为lb，且la＜lb＜2la。

进一步优选地，所述转轴包括连接螺杆和与其适配的螺母及垫片，所述第二套筒和两个所述第一套筒形成的套筒的两端分别设置两个所述垫片。

进一步优选地，所述第一套筒焊接于所述第一连接钢板。

进一步优选地，所述第二套筒焊接于所述第二连接钢板。

进一步优选地，所述第一套筒和所述第一连接钢板之间设有第一套筒加劲肋，所述第二套筒和所述第二连接钢板之间设有第二套筒加劲肋。

进一步优选地，所述第一套筒加劲肋分别焊接于所述第一套筒和所述第一连接钢板。

进一步优选地，所述第二套筒加劲肋分别焊接于所述第二套筒和所述第二连接钢板。

优选地，所述锁定部件包括若干个螺栓和与其适配的螺母。

进一步优选地，所述第一连接钢板上均匀设有若干个第一通孔，所述第二连接钢板上设有与所述第一通孔适配的第二通孔，所述第一连接钢板和所述第二连接钢板转动抵接后，所述螺栓穿过所述第一通孔和所述第二通孔并由所述螺母锁紧。

进一步优选地，所述螺栓为高强螺栓。

本实用新型还提供了一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，包括拱部型钢钢架单元和位于其两端的侧部型钢钢架单元，所述拱部型钢钢架单元和所述侧部型钢钢架单元工厂预制成整体结构；

所述拱部型钢钢架单元端部设有第三连接钢板，所述第三连接钢板连接第一型钢，所述第一型钢长度方向的两侧分别连接有第一加劲肋，每个所述第一加劲肋底部连接于所述第三连接钢板；

所述侧部型钢钢架单元的一端设有第四连接钢板，所述第四连接钢板连接第二型钢，所述第二型钢长度方向的两侧分别连接有第二加劲肋，每个所述第二加劲肋底部连接于所述第四连接钢板；

还包括铰接部件和锁定部件，所述铰接部件连接于所述第三连接钢板和所述第四连接钢板，所述锁定部件用于所述第三连接钢板和所述第四连接钢板转动抵接后的锁定连接，所述侧部型钢钢架单元能够相对所述拱部型钢钢架单元朝拱内侧转动0°至150°。

从受力角度，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，大幅减少钢架单元及连接接头数量，尽最大程度减少对钢架整体受力强度的削弱，保证了钢架支护强度，钢架形成整体，举升后定位难度低、效率高，能够通过多臂钢架安装台车直接整体举升钢架，机械化作业，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

优选地，所述拱部型钢钢架单元的长度等于所述侧部型钢钢架单元。

优选地，所述第一型钢焊接于所述第三连接钢板。

优选地，所述第一加劲肋分别焊接于所述第一型钢和所述第三连接钢板。

优选地，所述第二型钢焊接于所述第四连接钢板。

优选地，所述第二加劲肋分别焊接于所述第二型钢和所述第四连接钢板。

优选地，所述第一加劲肋和所述第二加劲肋均为角钢。

优选地，所述第三连接钢板的厚度大于或者等于1cm。

优选地，所述第四连接钢板的厚度大于或者等于1cm。

优选地，所述第三连接钢板的厚度等于所述第四连接钢板的厚度。

优选地，所述铰接部件包括第一套筒和第二套筒，所述第二套筒的两端分别对齐设有两个所述第一套筒，所述第一套筒和所述第二套筒中设有转轴，所述第一套筒连接于所述第三连接钢板，所述第二套筒连接于所述第四连接钢板，所述铰接部件位于拱内侧，即位于该钢架靠衬砌一侧。

进一步优选地，所述第一套筒和所述第二套筒的总长度大于或者等于5cm。

进一步优选地，所述第一套筒和所述第二套筒的管径尺寸为所述第三连接钢板厚度或者所述第四连接钢板厚度的2-4倍。

进一步优选地，所述第一套筒长度为la，所述第二套筒长度为lb，且la＜lb＜2la。

进一步优选地，所述转轴包括连接螺杆和与其适配的螺母及垫片，所述第二套筒和两个所述第一套筒形成的套筒的两端分别设置两个所述垫片。

进一步优选地，所述第一套筒焊接于所述第三连接钢板。

进一步优选地，所述第二套筒焊接于所述第四连接钢板。

进一步优选地，所述第一套筒和所述第三连接钢板之间设有第一套筒加劲肋，所述第二套筒和所述第四连接钢板之间设有第二套筒加劲肋。

进一步优选地，所述第一套筒加劲肋分别焊接于所述第一套筒和所述第三连接钢板。

进一步优选地，所述第二套筒加劲肋分别焊接于所述第二套筒和所述第四连接钢板。

优选地，所述锁定部件包括若干个螺栓和与其适配的螺母。

进一步优选地，所述第三连接钢板均匀设有若干个第三通孔，所述第四连接钢板上设有与所述第三通孔适配的第四通孔，所述第三连接钢板和所述第四连接钢板转动抵接后，所述螺栓穿过所述第三通孔和所述第四通孔并由所述螺母锁紧。

进一步优选地，所述螺栓为高强螺栓。

本实用新型还提供了一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的施工方法，包括以下步骤：

a、工厂预制拱部钢架单元和位于其两端的侧部钢架单元，所述拱部钢架单元端部的拱内侧设有铰接部件，所述铰接部件连接所述侧部钢架单元的一端，所述侧部钢架单元能够相对所述拱部钢架单元朝拱内侧转动0°至150°，其中0°时所述拱部钢架单元和所述侧部钢架单元端部对齐并抵接，所述拱部钢架单元和所述侧部钢架单元转至0°时通过锁定部件将所述拱部钢架单元和所述侧部钢架单元锁定连接，检验是否达到设计轮廓要求；

b、将两个所述侧部钢架单元沿所述铰接部件向拱内侧转动折叠，缩小占地空间，将两个所述侧部钢架单元交叉处可拆卸固定；

c、运输该钢架至全断面开挖的掌子面处；

d、解除固定，将折叠的所述侧部钢架单元转动展开，使所述侧部钢架单元重心与连接处的连线与隧道中线平行，减小起吊时的晃动；

e、抓举所述拱部钢架单元的拱顶，将所述侧部钢架单元抓举并逐渐顶撑到设计区域，使所述拱部钢架单元和所述侧部钢架单元对齐；

f、采用所述锁定部件将所述拱部钢架单元和所述侧部钢架单元相对锁定，使所述拱部钢架单元和所述侧部钢架单元形成一个整体进行受力。

其中，所述拱部钢架单元为拱部格栅钢架单元时、所述侧部钢架单元为侧部格栅钢架单元，所述拱部钢架单元为拱部型钢钢架单元时，所述侧部钢架单元为侧部型钢钢架单元。

本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的施工方法，工厂整体预制，拱部钢架单元和侧部钢架单元之间能够折叠方便运输，侧部钢架单元转动展开到期重心与连接处的连线与隧道中线平行，减小起吊晃动，保证起吊安全，通过多臂钢架安装台车直接整体举升定位钢架，机械化作业，效率高，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

优选地，所述步骤e中，采用多臂钢架安装台车，利用其中一个机械臂抓举所述拱部钢架单元的拱顶，各利用一个机械臂将所述侧部钢架单元抓举并逐渐顶撑到设计区域。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、从受力角度，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，大幅减少钢架单元及连接接头数量，尽最大程度减少对钢架整体受力强度的削弱，保证了钢架支护强度，钢架形成整体，举升后定位难度低、效率高，能够通过多臂钢架安装台车直接整体举升钢架，机械化作业，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本；

2、本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的施工方法，工厂整体预制，拱部钢架单元和侧部钢架单元之间能够折叠方便运输，侧部钢架单元转动展开到期重心与连接处的连线与隧道中线平行，减小起吊晃动，保证起吊安全，通过多臂钢架安装台车直接整体举升定位钢架，机械化作业，效率高，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

附图说明

图1为实施例1所述的钢架的结构示意图；

图2为实施例1中拱部格栅钢架单元和侧部格栅钢架单元的结构示意图；

图3为实施例1中拱部格栅钢架单元和侧部格栅钢架单元的连接示意图；

图4为实施例1中拱部格栅钢架单元和侧部格栅钢架单元的转动示意图；

图5为实施例1中拱部格栅钢架单元的平面结构示意图；

图6为实施例1中侧部格栅钢架单元的平面结构示意图；

图7为实施例1中转轴的结构示意图；

图8为实施例1中第一套筒和第二套筒的连接示意图；

图9为实施例2所述的钢架的结构示意图；

图10为实施例2中拱部型钢钢架单元和侧部型钢钢架单元的结构示意图；

图11为实施例2中拱部型钢钢架单元和侧部型钢钢架单元的连接示意图；

图12为实施例2中拱部型钢钢架单元和侧部型钢钢架单元的转动示意图；

图13为实施例2中拱部型钢钢架单元的平面结构示意图；

图14为实施例2中侧部型钢钢架单元的平面结构示意图；

图15为实施例2中转轴的结构示意图；

图16为实施例2中第一套筒和第二套筒的连接示意图；

图17为实施例3中拱部钢架单元和侧部钢架单元折叠的结构示意图；

图18为实施例3中拱部钢架单元和侧部钢架单元展开的结构示意图；

图19为实施例3中拱部钢架单元和侧部钢架单元顶撑连接的结构示意图；

图20为实施例4中拱部钢架单元和侧部钢架单元折叠的结构示意图；

图21为实施例4中拱部钢架单元和侧部钢架单元展开的结构示意图；

图22为实施例4中拱部钢架单元和侧部钢架单元顶撑连接的结构示意图。

图中标记：1-拱部格栅钢架单元，11-第一连接钢板，12-第一格栅主筋，13-第一u型筋，2-侧部格栅钢架单元，21-第二连接钢板，22-第二格栅主筋，23-第二u型筋，3-铰接部件，31-第一套筒，32-第二套筒，33-转轴，34-第一套筒加劲肋，35-第二套筒加劲肋，4-锁定部件，5-拱部型钢钢架单元，51-第三连接钢板，52-第一型钢，53-第一加劲肋，6-侧部型钢钢架单元，61-第四连接钢板，62-第二型钢，63-第二加劲肋，7-拱部钢架单元，8-侧部钢架单元。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1-8所示，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，包括拱部格栅钢架单元1和位于其两端的侧部格栅钢架单元2、以及铰接部件3和锁定部件4，所述拱部格栅钢架单元1和所述侧部格栅钢架单元2工厂预制成整体结构，所述拱部格栅钢架单元1的长度等于所述侧部格栅钢架单元2的长度；

如图2-4所示，所述拱部格栅钢架单元1端部设有第一连接钢板11，如图5所示，所述第一连接钢板11焊接有四个第一格栅主筋12，相邻两个所述第一格栅主筋12之间焊接一个第一u型筋13，每个所述第一u型筋13底部焊接于所述第一连接钢板11，具体地，所述第一连接钢板11的厚度等于1cm；

如图2-4所示，所述侧部格栅钢架单元2的一端设有第二连接钢板21，如图6所示，所述第二连接钢板21焊接有四个第二格栅主筋22，相邻两个所述第二格栅主筋22之间焊接一个第二u型筋23，每个所述第二u型筋23底部焊接于所述第二连接钢板21，具体地，所述第二连接钢板21的厚度等于所述第一连接钢板11的厚度；

如图2-8所示，所述铰接部件3连接于所述第一连接钢板11和所述第二连接钢板21，所述铰接部件3包括第一套筒31和第二套筒32，所述第二套筒32的两端分别对齐设有两个所述第一套筒31，所述第一套筒31和所述第二套筒32中设有转轴33，所述第一套筒31焊接于所述第一连接钢板11，所述第二套筒32焊接于所述第二连接钢板21，所述铰接部件3位于拱内侧，即位于该钢架靠衬砌一侧；所述第一套筒31和所述第二套筒32的总长度大于或者等于5cm，所述第一套筒31长度为la，所述第二套筒32长度为lb，且la＜lb＜2la，所述第一套筒31和所述第二套筒32的管径尺寸为所述第一连接钢板11厚度或者所述第二连接钢板21厚度的2倍；所述第一套筒31和所述第一连接钢板11之间设有第一套筒加劲肋34，所述第二套筒32和所述第二连接钢板21之间设有第二套筒加劲肋35，所述第一套筒加劲肋34分别焊接于所述第一套筒31和所述第一连接钢板11，所述第二套筒加劲肋35分别焊接于所述第二套筒32和所述第二连接钢板21；具体地，所述转轴33包括连接螺杆和与其适配的螺母及垫片，所述第二套筒32和两个所述第一套筒31形成的套筒的两端分别设置两个所述垫片。

如图2-8所示，所述锁定部件4用于所述第一连接钢板11和所述第二连接钢板21转动抵接后的锁定连接，所述侧部格栅钢架单元2能够相对所述拱部格栅钢架单元1朝拱内侧转动0°至150°，具体地，所述锁定部件4包括若干个螺栓和与其适配的螺母，所述第一连接钢板11上均匀设有若干个第一通孔，所述第二连接钢板21上设有与所述第一通孔适配的第二通孔，所述第一连接钢板11和所述第二连接钢板21转动抵接后，所述螺栓穿过所述第一通孔和所述第二通孔并由所述螺母锁紧，所述螺栓为高强螺栓。

从受力角度，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，大幅减少钢架单元及连接接头数量，尽最大程度减少对钢架整体受力强度的削弱，保证了钢架支护强度，钢架形成整体，举升后定位难度低、效率高，能够通过多臂钢架安装台车直接整体举升钢架，机械化作业，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

实施例2

如图9-16所示，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，包括拱部型钢钢架单元5和位于其两端的侧部型钢钢架单元6、以及铰接部件3和锁定部件4，所述拱部型钢钢架单元5和所述侧部型钢钢架单元6工厂预制成整体结构，所述拱部型钢钢架单元5的长度等于所述侧部型钢钢架单元6；

如图10-12所示，所述拱部型钢钢架单元5端部设有第三连接钢板51，所述第三连接钢板51焊接第一型钢52，所述第一型钢52长度方向的两侧分别焊接有第一加劲肋53，每个所述第一加劲肋53底部焊接于所述第三连接钢板51，所述第一加劲肋53为角钢，所述第三连接钢板51的厚度等于1cm；

如图10-12所示，所述侧部型钢钢架单元6的一端设有第四连接钢板61，所述第四连接钢板61焊接第二型钢62，所述第二型钢62长度方向的两侧分别焊接有第二加劲肋63，每个所述第二加劲肋63底部焊接于所述第四连接钢板61，所述第二加劲肋63为角钢，所述第四连接钢板61的厚度等于所述第三连接钢板51的厚度；

如图10-16所示，所述铰接部件3连接于所述第三连接钢板51和所述第四连接钢板61，所述铰接部件3包括第一套筒31和第二套筒32，所述第二套筒32的两端分别对齐设有两个所述第一套筒31，所述第一套筒31和所述第二套筒32中设有转轴33，所述第一套筒31焊接于所述第三连接钢板51，所述第二套筒32焊接于所述第四连接钢板61，所述铰接部件3位于拱内侧，即位于该钢架靠衬砌一侧；所述第一套筒31和所述第二套筒32的总长度大于或者等于5cm，所述第一套筒31长度为la，所述第二套筒32长度为lb，且la＜lb＜2la，所述第一套筒31和所述第二套筒32的管径尺寸为所述第三连接钢板51厚度或者所述第四连接钢板61厚度的2倍；所述第一套筒31和所述第一连接钢板11之间设有第一套筒加劲肋34，所述第二套筒32和所述第二连接钢板21之间设有第二套筒加劲肋35，所述第一套筒加劲肋34分别焊接于所述第一套筒31和所述第三连接钢板51，所述第二套筒加劲肋35分别焊接于所述第二套筒32和所述第四连接钢板61；具体地，所述转轴33包括连接螺杆和与其适配的螺母及垫片，所述第二套筒32和两个所述第一套筒31形成的套筒的两端分别设置两个所述垫片。

如图10-16所示，所述锁定部件4用于所述第三连接钢板51和所述第四连接钢板61转动抵接后的锁定连接，所述侧部型钢钢架单元6能够相对所述拱部型钢钢架单元5朝拱内侧转动0°至150°，具体地，所述锁定部件4包括若干个螺栓和与其适配的螺母，所述第三连接钢板51均匀设有若干个第三通孔，所述第四连接钢板61上设有与所述第三通孔适配的第四通孔，所述第三连接钢板51和所述第四连接钢板61转动抵接后，所述螺栓穿过所述第三通孔和所述第四通孔并由所述螺母锁紧，所述螺栓为高强螺栓。

从受力角度，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架，大幅减少钢架单元及连接接头数量，尽最大程度减少对钢架整体受力强度的削弱，保证了钢架支护强度，钢架形成整体，举升后定位难度低、效率高，能够通过多臂钢架安装台车直接整体举升钢架，机械化作业，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

实施例3

如图17-19所示，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的施工方法，包括以下步骤：

a、工厂预制拱部钢架单元7和位于其两端的侧部钢架单元8，其中，所述拱部钢架单元7采用如实施例1所述的拱部格栅钢架单元1、所述侧部钢架单元8采用如实施例1所述的侧部格栅钢架单元2；

所述拱部钢架单元7端部的拱内侧设有铰接部件3，所述铰接部件3连接所述侧部钢架单元8的一端，所述侧部钢架单元8能够相对所述拱部钢架单元7朝拱内侧转动0°至150°，其中0°时所述拱部钢架单元7和所述侧部钢架单元8端部对齐并抵接，所述拱部钢架单元7和所述侧部钢架单元8转至0°时通过锁定部件4将所述拱部钢架单元7和所述侧部钢架单元8锁定连接，检验是否达到设计轮廓要求；

b、如图17所示，将两个所述侧部钢架单元8沿所述铰接部件3向拱内侧转动折叠，缩小占地空间，将两个所述侧部钢架单元8交叉处用钢筋捆绑固定，防止所述侧部钢架单元8自由活动，具体地，所述钢筋直径为6-8mm；

c、运输该钢架至全断面开挖的掌子面处，卸载该钢架；

d、如图18所示，解除钢筋捆绑固定，将折叠的所述侧部钢架单元8转动展开，使所述侧部钢架单元8重心a与连接处的连线与隧道中线平行，减小起吊时的晃动；

e、如图19所示，采用多臂钢架安装台车，利用其中一个机械臂抓举所述拱部钢架单元7的拱顶，如图19中b区域，各利用一个机械臂抓举所述侧部钢架单元8，如图19中c区域，并逐渐顶撑所述侧部钢架单元8到设计区域，使所述拱部钢架单元7和所述侧部钢架单元8对齐；

f、采用所述锁定部件4将所述拱部钢架单元7和所述侧部钢架单元8相对锁定，使所述拱部钢架单元7和所述侧部钢架单元8形成一个整体进行受力。

运用本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的施工方法，工厂整体预制，拱部钢架单元7和侧部钢架单元8之间能够折叠方便运输，侧部钢架单元8转动展开到期重心与连接处的连线与隧道中线平行，减小起吊晃动，保证起吊安全，通过多臂钢架安装台车直接整体举升定位钢架，机械化作业，效率高，减少了施工作业人员数量，提高了施工安全性，施工人员作业环境良好，节约了人力成本及劳动强度，可大幅缩短单工序作业时间，整体上加快了隧道初支施工作业进度，经济效益明显，节约了施工成本。

实施例4

如图20-22所示，本实用新型所述的一种基于隧道机械化全断面开挖的钢架的施工方法，与实施例3的不同之处在于，本实施例中采用所述拱部钢架单元7采用如实施例2所述的拱部型钢钢架单元5，所述侧部钢架单元8采用如实施例2所述的侧部型钢钢架单元6。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。