1.本实用新型涉及隧道技术领域，尤其涉及一种隧道钢架加强结构。
背景技术：
2.随着我国经济的快速发展和城市建设的大力推进，城市交通量大幅上升，城市隧道工程不断推进发展。城市连拱隧道作为城市隧道工程的典型代表，具有断面大、地质条件差、埋深浅、周边环境复杂等特点，施工风险极高。
3.目前，大断面连拱隧道往往采用三导洞（中导洞+侧壁导坑）的开挖方式，该方式便于大型机械进入作业，采用机械开挖，核心土可以预留住，然而，富水土质隧道的台阶分界处在施工过程中非常容易发生沉降导致隧道开裂，目前在施工过程中大多采用钢筋焊接的方式连接锁脚锚杆和隧道钢架，然而该方式对隧道内壁面的支撑力有限，在隧道开挖过程中隧道钢架非常容易发生沉降，不能对隧道土质围岩进行有效可靠地支撑，因而隧道在台阶分界处容易发生沉降，由此造成的工程事故时有发生。
4.鉴于此，有必要提出一种隧道钢架加强结构以解决或至少缓解上述缺陷。
技术实现要素：
5.本实用新型的主要目的在于提供一种隧道钢架加强结构，以解决现有技术中采用三台阶预留核心土法存在隧道钢架容易发生沉降，对隧道内壁面的支撑力有限以致于隧道在台阶分界处容易发生沉降造成隧道开裂的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种隧道钢架加强结构，包括设置于隧道钢架的台阶分界连接处的防沉降组件，所述防沉降组件与所述隧道钢架的接头固定连接；其中，所述防沉降组件包括沿隧道方向延伸且抵持于已开挖隧道内壁面的支撑件以及至少两个第一锁脚锚杆排；
7.其中，所述支撑件包括用于抵持于所述已开挖隧道内壁面的支撑板以及与所述隧道钢架的接头固定连接的连接部；所述第一锁脚锚杆排包括相对设置的支撑端与支地端，所述支撑端支撑于所述支撑件的上方的所述隧道钢架上，所述第一锁脚锚杆排的支撑方向为自所述隧道外侧斜向上支撑所述隧道钢架；每个所述第一锁脚锚杆排包括至少两根第一锁脚锚杆。
8.优选地，所述防沉降组件还包括固定于所述连接部的顶部的第一连接板和固定于所述连接部的底部的第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板相对应地设置，所述第一连接板和所述第二连接板分别与所述连接部两侧的所述隧道钢架固定连接。
9.优选地，所述支撑件为槽钢，所述槽钢的开口向上设置，所述槽钢的延伸方向沿隧道延伸方向设置，所述支撑板为所述槽钢的靠近所述隧道的内壁面一侧的侧板，所述连接部为所述槽钢的底板；其中，所述槽钢的宽度大于所述隧道钢架的厚度；所述槽钢的底板开设有至少一个供螺栓贯穿的第一连接孔，所述第一连接板和所述第二连接板分别开设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔，所述第一连接板和所述第二连接板分别通过螺栓贯
穿所述第二连接孔以及所述第一连接孔与所述槽钢固定连接。
10.优选地，所述槽钢的长度大于所述隧道钢架的宽度。
11.优选地，所述支撑件为h型钢，所述h型钢的开口沿竖向设置，所述h型钢的延伸方向沿隧道延伸方向设置，所述支撑板为所述h型钢的靠近所述隧道的内壁面一侧的侧板，所述连接部为所述h型钢的底板；其中，所述h型钢的宽度大于所述隧道钢架的厚度，所述h型钢的底板开设有至少一个供螺栓贯穿的第三连接孔，所述第一连接板和所述第二连接板分别开设有与所述第三连接孔相对应的第四连接孔，所述第一连接板和所述第二连接板分别通过螺栓贯穿所述第四连接孔以及所述第三连接孔与所述h型钢固定连接。
12.优选地，所述第一连接板和所述第二连接板的长度均大于所述隧道钢架的宽度，所述第一连接板和所述第二连接板的宽度均大于所述隧道钢架的厚度。
13.优选地，所述隧道钢架加强结构还包括至少两个支撑于下台阶的拱脚处的第二锁脚锚杆排，所述第二锁脚锚杆排的支撑端支撑于所述下台阶的拱脚处的所述隧道钢架上，所述第二锁脚锚杆排的支撑方向为自所述隧道外侧斜向上支撑所述隧道钢架，每个所述第二锁脚锚杆排包括至少两根第二锁脚锚杆。
14.优选地，所述第一锁脚锚杆排和所述第二锁脚锚杆排的数量均为两个，每个所述第一锁脚锚杆排包括两根所述第一锁脚锚杆，每个所述第二锁脚锚杆排包括两根所述第二锁脚锚杆，两个所述第一锁脚锚杆排之间的间隔距离以及两个所述第二锁脚锚杆排之间的间隔距离均设置在50cm-80cm之间；所述第一锁脚锚杆和所述第二锁脚锚杆的直径均设置在40mm-45mm之间，所述第一锁脚锚杆和所述第二锁脚锚杆的长度均设置在400mm-500mm之间。
15.优选地，所述第一连接板与所述第二连接板的长度和宽度均设置在220mm-300mm之间，所述第一连接板和第二连接板的厚度均设置在10mm-20mm之间。
16.与现有技术相比，本实用新型所提供的具有如下的有益效果：
17.本实用新型提供的一种隧道钢架加强结构通过在隧道钢架的台阶分界连接处设置防沉降组件，所述防沉降组件与隧道钢架的接头固定连接，并且防沉降组件沿隧道方向延伸且抵持于已开挖隧道内壁面，同时设置至少两个第一锁脚锚杆排和第二锁脚锚杆排对隧道钢架进行进一步地支撑；此外，通过设置将第一连接板和第二连接板通过螺栓固定于所述防沉降组件的连接部，如此能够大幅增加隧道钢架的受力面积，有效防止了隧道在台阶分界处容易发生沉降的问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型一个实施例中的应用场景图；
20.图2为图1中的a处放大示意图；
21.图3为本实用新型一个实施例中的支撑件布置的立体结构示意图；
22.图4为本实用新型一个实施例中的支撑件布置的侧面结构示意图。
23.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
24.附图标号说明：
25.10、隧道；110、上台阶；120、中台阶；130、下台阶；140、预留核心土；20、隧道钢架；30、隧道钢架加强结构；310、防沉降组件；320、支撑件；330、第一锁脚锚杆排；340、第一连接板；350、第二连接板；360、槽钢；361、槽钢的侧板；362、槽钢的底板；370、螺栓；380、第二锁脚锚杆排。
具体实施方式
26.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
30.请参阅附图1-4，本实用新型提供的一实施例中的一种隧道钢架加强结构，包括设置于隧道钢架20的台阶分界连接处的防沉降组件310，所述防沉降组件310与所述隧道钢架20的接头固定连接。首先需要明确的是，本技术的隧道10开挖方法采用中导洞加三台阶预留核心土140开挖方法替代传统的三导洞开挖，该方式便于大型机械进入作业，施工便捷；土质隧道10无需爆破，采用机械开挖，核心土能够预留住，主动采用三台阶预留核心土140能够有效地控制地表沉降，避免了浅埋塌方风险。此外，本领域技术人员可以理解的是，采用三台阶预留核心土法形成有上台阶110、中台阶120以及下台阶130，本技术所指的台阶分界处为上台阶110与中台阶120的分界过渡处以及中台阶120与下台阶130的分界连接处。
31.其中，所述防沉降组件310的数量可以根据实际需要设定，例如，本技术中在每个隧道10的左右两侧均设置了所述防沉降组件310，并且每一侧的隧道钢架20在上台阶110与中台阶120的分界过渡处，以及中台阶120与下台阶130的分界过渡处均设置了一个所述防沉降组件310，并且通过设置所述防沉降组件310并将所述防沉降组件310与隧道钢架20固定连接，以此增加了隧道钢架20的多个支撑点位置，改善了隧道钢架20的受力形式，能够提高隧道钢架20对隧道10壁面的支撑作用，有效防止了隧道10在台阶分界处容易发生沉降的问题。
32.其中，所述防沉降组件310包括沿隧道10方向延伸且抵持于已开挖隧道10内壁面
的支撑件320以及至少两个第一锁脚锚杆排330。值得注意的是，防沉降组件310沿隧道10延伸方向设置并且与隧道10的内壁面相抵持，也就是说采用三台阶预留核心土法的方式进行开挖时，随着隧道10开挖的进行，利用隧道钢架20对隧道10内壁面进行支护，通过延长了支撑件320的长度，能够间接增大隧道钢架20与隧道10内壁的接触面积，进而减小了隧道10沉降。另外，第一锁脚锚杆排330的个数可以根据实际需要进行设定，第一锁脚锚杆排330能够防止隧道钢架20拱脚收缩和掉拱。
33.具体的，所述支撑件320包括用于抵持于所述已开挖隧道10内壁面的支撑板（图未标示）以及与所述隧道钢架20的接头固定连接的连接部（图未标示）；所述第一锁脚锚杆排330包括相对设置的支撑端（图未标示）与支地端（图未标示），所述支撑端支撑于所述支撑件320的上方的所述隧道钢架20上，所述第一锁脚锚杆排330的支撑方向为自所述隧道10外侧斜向上支撑所述隧道钢架20；每个所述第一锁脚锚杆排330包括至少两根第一锁脚锚杆（图未标示）。其中，第一锁脚锚杆排330的支地端打入至土质围岩内部，所述第一锁脚锚杆排330的支撑端固定于支撑于隧道钢架20上，并且支撑方向为斜向上，保证对隧道钢架20具有向上支撑的分力。
34.作为本实用新型一优选的实施方式，所述防沉降组件310还包括固定于所述连接部的顶部的第一连接板340和固定于所述连接部的底部的第二连接板350，所述第一连接板340和所述第二连接板350相对应地设置，所述第一连接板340和所述第二连接板350分别与所述连接部两侧的所述隧道钢架20固定连接。
35.本实施例中，在隧道钢架20在上台阶110的拱脚处以及中台阶120的拱脚处设置有所述第一连接板340和第二连接板350，其中，第一连接板340和第二连接板350可以选择为连接钢板，换而言之，隧道钢架20子段在台阶分界位置处通过第一连接板340以及第二连接板350进一步地将其连接，其中，第一连接板340和第二连接板350与所述隧道钢架20的固定连接方式可以选择为焊接或者通过螺栓370连接的方式，如此，利用第一连接板340和第二连接板350、支撑件320以及隧道钢架20的相互牵制作用，能够大幅度增加隧道钢架20的受力面积，增加隧道钢架20自身的结构强度，有效减小隧道10在台阶分界处容易发生沉降的问题。
36.作为一较佳的实施方式，所述支撑件320为槽钢360，所述槽钢360的开口向上设置，所述槽钢360的延伸方向沿隧道10延伸方向设置，所述支撑板为所述槽钢360的靠近所述隧道10的内壁面一侧的侧板361，所述连接部为所述槽钢的底板362；其中，所述槽钢360的宽度大于所述隧道钢架20的厚度；所述槽钢的底板362开设有至少一个供螺栓370贯穿的第一连接孔（图未示出），所述第一连接板340和所述第二连接板350分别开设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔（图未示出），所述第一连接板340和所述第二连接板350分别通过螺栓370贯穿所述第二连接孔以及所述第一连接孔与所述槽钢360固定连接。
37.需要注意的是，本实施例中将支撑件320选用为槽钢360，具有力学性能优，经济适用性好，将所述槽钢360的开口向上设置，所述槽钢360的延伸方向沿隧道10延伸方向设置，能够充分利用槽钢的侧板361较宽的受力面积对隧道10内壁面进行支撑，优选地，所述槽钢360的长度大于所述隧道钢架20的宽度，其具体长度可以根据实际需要选定，需要注意的是，本技术中所指的隧道钢架20的宽度指的是沿隧道10延伸的方向。隧道钢架20的厚度方向为沿隧道10的横向尺寸，相较于传统仅仅在隧道10间隔布设隧道钢架20的方式，本实施
例能够利用槽钢360对隧道10内壁的支撑作用，能够有效地防止土质围岩遇水软化导致承载力下降而引起的沉降，同时减小隧道10开挖时隧道钢架20的沉降。另外，通过螺栓370将第一连接板340和第二连接板350固定于所述槽钢的底板362上，能够有效地将上下隧道钢架20的子段之间进行充分连接，并且能够有效增大连接面积，利用槽钢360、第一连接板340、第二连接板350以及隧道钢架20的相互牵制作用，能够增大隧道钢架20自身的结构强度，能够有效地缓解隧道10开挖时隧道钢架20的沉降问题。
38.作为另一较佳的实施方式，所述支撑件320为h型钢，所述h型钢的开口沿竖向设置，所述h型钢的延伸方向沿隧道10延伸方向设置，所述支撑板为所述h型钢的靠近所述隧道10的内壁面一侧的侧板（图未示出），所述连接部为所述h型钢的底板（图未示出）；其中，所述h型钢的宽度大于所述隧道钢架20的厚度，所述h型钢的底板开设有至少一个供螺栓370贯穿的第三连接孔（图未示出），所述第一连接板340和所述第二连接板350分别开设有与所述第三连接孔相对应的第四连接孔（图未示出），所述第一连接板340和所述第二连接板350分别通过螺栓370贯穿所述第四连接孔以及所述第三连接孔与所述h型钢固定连接。
39.需要注意的是，将支撑件320选用为h型钢，并将h型钢的侧板抵持于隧道10的内壁面，一方面通过h型钢的侧板较宽的接触面积，相较于槽钢360，其侧板具有更宽的受力面积，另一方面将h型钢沿隧道10的延伸方向延伸设置，相较于传统仅仅在隧道10间隔布设隧道钢架20的方式，本实施例能够利用隧道10内壁对h型钢的支撑作用，能够有效地防止土质围岩遇水软化导致承载力下降而引起的沉降，同时减小隧道10开挖时隧道钢架20的沉降。另外，通过螺栓370将第一连接板340和第二连接板350固定于所述h型钢的底板362上，能够有效地将上下隧道钢架20的子段之间进行充分连接，并且能够有效增大连接面积，利用h型钢、第一连接板340、第二连接板350以及隧道钢架20的相互牵制作用，增加了隧道钢架20自身的强度，能够有效地缓解隧道10开挖时隧道钢架20的沉降问题。
40.进一步地，所述第一连接板340和所述第二连接板350的长度均大于所述隧道钢架20的宽度，所述第一连接板340和所述第二连接板350的宽度均大于所述隧道钢架20的厚度。需要注意的是，本实施例中的第一连接板340和第二连接板350的面积大于所述隧道钢架20的横截面积，保证第一连接板340和第二连接板350能够覆盖隧道钢架20，以通过第一连接板340和第二连接板350增加隧道钢架20的结构强度，减小隧道10开挖时隧道钢架20的沉降。
41.作为一优选的实施方式，所述隧道钢架加强结构30还包括至少两个支撑于下台阶130的拱脚处的第二锁脚锚杆排380，所述第二锁脚锚杆排380的支撑端支撑于所述下台阶130的拱脚处的所述隧道钢架20上，所述第二锁脚锚杆排380的支撑方向为自所述隧道10外侧斜向上支撑所述隧道钢架20，每个所述第二锁脚锚杆排380包括至少两根第二锁脚锚杆（图未标示）。本实施例通过在下台阶130的拱脚处设置有第二锁脚锚杆排380，并且第二锁脚锚杆排380的数量不少于两排，每排所述第二锁脚锚杆排380包括至少两根第二锁脚锚杆，然后将第二锁脚锚杆与所述隧道钢架20固定连接，例如将第二锁脚锚杆焊接在所述隧道钢架20上，如此能够进一步的提高整个隧道钢架20的支撑强度，并且能够有效防止土质围岩雨水软化导致承载力下降而引起的沉降，同时减小开挖时隧道钢架20的沉降。
42.进一步地，所述第一锁脚锚杆排330和所述第二锁脚锚杆排380的数量均为两个，每个所述第一锁脚锚杆排330包括两根所述第一锁脚锚杆，每个所述第二锁脚锚杆排380包
括两根所述第二锁脚锚杆，两个所述第一锁脚锚杆排330之间的间隔距离以及两个所述第二锁脚锚杆排380之间的间隔距离均设置在50cm-80cm之间；所述第一锁脚锚杆和所述第二锁脚锚杆的直径均设置在40mm-45mm之间，所述第一锁脚锚杆和所述第二锁脚锚杆的长度均设置在400mm-500mm之间。可以理解的是，在其他实施例中，还可以将第一锁脚锚杆排330和第二锁脚锚杆排380的数量设置为其它值，例如可以设置成三排或者四排等，但考虑到经济性问题，建议设置两排数量为佳。同样的，每个所述第一锁脚锚杆排330、第二锁脚锚杆排380包括的根数、直径、长度等值均可以根据实际需要进行设定，
43.作为具体的示例，所述第一连接板340与所述第二连接板350的长度和宽度均在220mm-300mm之间，所述第一连接板340和第二连接板350的厚度均设置在10mm-20mm之间。可以理解的是，本领域技术人员还可以根据实际需要将第一连接板340、第二连接板350的长度、宽度、厚度尺寸设置为其它值，以增强设置所述防沉降组件310位置的结构强度。
44.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。