适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架的制作方法

本实用新型涉及地下工程施工领域，具体涉及一种适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架。

背景技术：

城区建筑物密集使得明挖施工受限，拱盖法由于爆破次数少、支护简单，能够快速形成比较大的开挖空间等优点，在地下工程的修建中得到了广泛的应用。现有拱盖法施工中，拱架的荷载主要集中在拱脚钢架的底端，对拱脚钢架以及与拱脚钢架底部连接的边墙钢架的结构强度和刚度要求较高，且未充分利用隧道外的围岩以传递荷载。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供的适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架，解决了现有拱盖法施工中，拱架的荷载主要集中在拱脚钢架的底端，对拱脚钢架以及与拱脚钢架底部连接的边墙钢架的结构强度要求较高，且未充分利用隧道外的围岩以传递荷载的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现：

一种适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架，包括拱顶钢架、拱脚钢架和边墙钢架，所述拱脚钢架设置在所述拱顶钢架和边墙钢架之间，所述拱脚钢架从靠近所述拱顶钢架的一端向靠近所述边墙钢架的一端逐渐扩大，所述拱脚钢架底面靠近隧道一侧与所述边墙钢架顶面抵接，所述拱脚钢架底面远离所述隧道一侧与所述隧道外部的围岩抵接，所述隧道的一侧设有至少两个所述拱脚钢架，两个所述拱脚钢架依次连接。

可选地，所述拱脚钢架包括第一钢板、第二钢板、主筋和辅筋，所述第一钢板设置在所述拱脚钢架顶面，所述第二钢板设置在所述拱脚钢架底面，所述主筋的一端与所述第一钢板抵接，所述主筋的另一端与所述第二钢板抵接，所述主筋有多个，所述辅筋设置在多个所述主筋之间以固定所述主筋间相互位置。

可选地，所述第一钢板底面设有第一角钢，所述第二钢板顶面设有第二角钢，所述第一角钢和第二角钢均分别垂直于所述隧道开挖方向。

可选地，所述第一角钢包括相互垂直的第一面和第二面，所述第一面与所述第一钢板底面抵接，所述第二面与所述主筋抵接。

可选地，相邻两个所述拱脚钢架连接处还设有第三钢板，所述第三钢板设置在所述拱脚钢架靠近所述隧道一侧，且所述第三钢板平行于所述隧道开挖方向。

可选地，所述第三钢板呈拱形瓦片状，所述第三钢板包括平底部和凸起部，所述平底部与相邻两个所述拱脚钢架分别连接，所述凸起部上设有两个通孔，所述通孔用于安装锚杆。

可选地，所述拱脚钢架的底面宽度比顶面宽度为2：1~3：1。

可选地，所述拱脚钢架的最小弧长值比底面宽度为6：1~13：1。

可选地，所述边墙钢架竖直设置，且所述边墙钢架至少包括第一边墙钢架和第二边墙钢架，所述第一边墙钢架顶面与所述拱脚钢架底面抵接，所述第一边墙钢架底面靠近所述隧道一侧与所述第二边墙钢架顶面抵接，且所述第一边墙钢架底面远离所述隧道一侧与围岩抵接。

可选地，所述第一边墙钢架底面宽度比所述第二边墙钢架顶面宽度为15：13~15：14。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架，包括拱顶钢架、拱脚钢架和边墙钢架，所述拱脚钢架设置在所述拱顶钢架和边墙钢架之间，所述拱脚钢架从靠近所述拱顶钢架的一端向靠近所述边墙钢架的一端逐渐扩大，所述拱脚钢架底面靠近隧道一侧与所述边墙钢架顶面抵接，所述拱脚钢架底面远离所述隧道一侧与所述隧道外部的围岩抵接，所述隧道的一侧设有至少两个所述拱脚钢架，两个所述拱脚钢架依次连接。本实用新型提供的适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架，通过阶梯式设置多个大拱脚钢架，将整个拱架的荷载向隧道四周围岩逐级传递，以减轻拱脚钢架底端荷载集中问题，降低了拱脚钢架和边墙钢架的结构强度和刚度要求，提高了工程质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为隧道施工截面图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为拱脚钢架的立体结构示意图；

图4为拱脚钢架的爆炸图；

图5为图4中b处的放大图；

图6为拱脚钢架的主视图；

附图标记：

1-拱脚钢架、2-拱顶钢架、3-边墙钢架、4-围岩、6-锚杆；

11-第一钢板、12-第二钢板、13-第三钢板、14-主筋、15-辅筋、31-第一边墙钢架、32-第二边墙钢架、51-第一角钢、52-第二角钢；

131-平底部、132-凸起部、133-通孔、511-第一面、512-第二面。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供的适用于扩大拱脚初支拱盖法的异型拱架，包括拱顶钢架2、拱脚钢架1和边墙钢架3，所述拱脚钢架1设置在所述拱顶钢架2和边墙钢架3之间，所述拱脚钢架1从靠近所述拱顶钢架2的一端向靠近所述边墙钢架3的一端逐渐扩大，所述拱脚钢架1底面靠近隧道一侧与所述边墙钢架3顶面抵接，所述拱脚钢架1底面远离所述隧道一侧与所述隧道外部的围岩4抵接，通过围岩4分担部分荷载以减轻拱脚钢架与边墙钢架间荷载集中问题，所述隧道的一侧设有至少两个所述拱脚钢架1，两个所述拱脚钢架1依次连接。具体地，请参阅图6，所述拱脚钢架1的底面宽度比顶面宽度为2：1~3：1；所述拱脚钢架1的最小弧长值比底面宽度为6：1~13：1。一个实施例，所述隧道一侧设有三个依次连接的所述拱脚钢架1，每个所述拱脚钢架1的底面均与所述围岩4抵接以使得围岩4分担部分荷载。通过阶梯式设置多个大拱脚钢架，将整个拱架的荷载向隧道四周围岩逐级传递，以减轻拱脚钢架底端荷载集中问题，降低了拱脚钢架和边墙钢架的结构强调要求，提高了工程质量，提高了施工效率。

作为对上述方案的进一步改进，所述拱脚钢架1包括第一钢板11、第二钢板12、主筋14和辅筋15，所述第一钢板11设置在所述拱脚钢架1顶面，所述第二钢板12设置在所述拱脚钢架1底面，所述主筋14的一端与所述第一钢板11抵接，所述主筋14的另一端与所述第二钢板12抵接，所述主筋14有多个，所述辅筋15设置在多个所述主筋14之间以固定所述主筋14间相互位置。一个实施例，请参阅图3-5，所述拱脚钢架由6根主受力钢筋、多根辅助钢筋和连接钢板组成，能适应大拱脚初支的截面变化，有效提高初支大拱脚的强度和刚度，大面积架立钢板能均匀有效的将荷载传递至拱脚围岩处，同时也为整个初支拱盖提供足够的稳定性，充分发挥大拱脚初支的优势。特别地，所述主筋14也可以是型钢，如工字钢，以进一步提高拱脚钢架的抗形变能力。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图3-5，所述第一钢板11底面设有第一角钢51，所述第二钢板12顶面设有第二角钢52，所述第一角钢51和第二角钢52均分别垂直于所述隧道开挖方向。优选地，所述第一角钢51包括相互垂直的第一面511和第二面512，所述第一面511与所述第一钢板11底面抵接，所述第二面512与所述主筋14抵接。通过角钢与钢板的连接以增强钢板的抗形变能力，待角钢与主筋14抵接后即将二者焊接牢固以进一步固定主筋之间的相互位置，进而提高整个钢架稳定性。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图5，相邻两个所述拱脚钢架1连接处还设有第三钢板13，所述第三钢板13设置在所述拱脚钢架1靠近所述隧道一侧，且所述第三钢板13平行于所述隧道开挖方向，第三钢板13的设置增强了所述连接处的结构强度。所述第三钢板13呈拱形瓦片状，所述第三钢板13包括平底部131和凸起部132，所述平底部131与相邻两个所述拱脚钢架1分别连接，一个实施例，所述第一角钢51和第二角钢52两端均设加强筋以形成封口，在封口和平底部上分别开设安装孔，以便于将第三钢板13便捷的安装至所述连接处。所述凸起部132上设有两个通孔133，所述通孔133用于安装锚杆6，具体通过螺栓锁紧锚杆6，并可通过螺栓调节锚杆受力，凸起部132即起到锚杆托盘的作用，具体地，两个通孔133需保证一根锚杆穿过一个拱脚钢架，对拱脚钢架提供径向拉力，两根锚杆结合第三钢板将相邻两个所述拱脚钢架1牢固地固定至围岩上，使得相邻两个拱脚钢架的连接整体性好。值得注意的是，在拱脚钢架与边墙钢架的连接处，拱脚钢架与拱顶钢架的连接处均可设置类似的拱形瓦片和锚杆的结构，以增强连接的整体性结构。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图2，所述边墙钢架3竖直设置，且所述边墙钢架3至少包括第一边墙钢架31和第二边墙钢架32，所述第一边墙钢架31顶面与所述拱脚钢架1底面抵接，所述第一边墙钢架31底面靠近所述隧道一侧与所述第二边墙钢架32顶面抵接，且所述第一边墙钢架31底面远离所述隧道一侧与围岩4抵接，以使得围岩4分担部分荷载，通过多个边墙钢架的阶梯式设置以将荷载向隧道四周围岩逐级传递，进一步降低边墙钢架的强度设计要求。具体地，请参阅图2，所述第一边墙钢架31底面宽度比所述第二边墙钢架32顶面宽度为15：13~15：14。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。