[发明专利]钢拱架及其接头

说明书

本发明提供一种钢拱架及其接头，钢拱架接头包括第一外拱脚和仰拱钢架，第一外拱脚的上端部设置有连接部，连接部用于与下台阶钢架固定连接，仰拱钢架焊接在第一外拱脚的侧面。以及安装有钢拱架接头的钢拱架。通过将传统的下台阶钢架缩短至斜切连接标高以上，替换成钢拱架接头进行连接，简单包裹保护后便可避免出现喷射混凝土包裹连接部位的现象，钢拱架接头使用效果和操作性良好，在隧道施工中闭合环的整体质量有明显提高，且施工操作简单，应用效果极其显著。

技术领域

本发明主要涉及隧道工程建设领域，尤其涉及一种钢拱架和钢拱架接头。

背景技术

在隧道施工中，软弱围岩段落的初支钢拱架结构均采用闭合环设计，施工工法多采用台阶法由上而下进行开挖和封闭，如图1和图2所示，在钢拱架闭合环中，隧底钢拱架1的下台阶钢架11与仰拱钢架12，仰拱钢架12连接在下台阶钢架11的侧面，连接的方式采用双排6套螺栓进行固定或双排8套螺栓进行固定连接。

在实际施工中，由于采用台阶法开挖，初支闭合环也相应的分段安装，施工中的误差必将会累积至下台阶钢架11与仰拱钢架12的连接部位，另外隧道施工中有诸多不确定因素，如围岩变形等一系列原因必将导致该部位产生错台等情况，在这种情况下需要做到6孔或8孔，继而全部对齐并且完成螺栓连接，操作难度极大。而且在下台阶腿脚开挖中，其内倾角设置爆破控制难度大，腿脚部位普遍为超挖，留下初支背后脱空的隐患，并且在施工下台阶初支时，先安装的两侧下台阶钢架需进行喷射混凝土，预先焊接在下台阶钢架上的连接板13和螺栓14，很容易被混凝土包裹，近而导致仰拱钢架12无法与其连接形成闭环，如需连接，还需要人工凿出连接板13表面和背后的混凝土，方能实现螺栓14拧紧固定操作。

可见，现有的这种钢拱架设计在隧道施工中存在的问题较为普遍，导致很多施工单位在现场施工中，直接取消连接板和螺栓，直接将下台阶钢架和仰拱钢架焊接，焊接质量和结构稳定性导致大大降低，无法满足闭合环效应，质量安全隐患极大。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种实施性高、容易安装和受隧道施工误差影响较小的钢拱架接头。

本发明的第二目的是提供一种实施性高、容易安装和受隧道施工误差影响较小的钢拱架。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种钢拱架接头，包括第一外拱脚和仰拱钢架，第一外拱脚的上端部设置有连接部，连接部用于与下台阶钢架固定连接，仰拱钢架焊接在第一外拱脚的侧面。

由上述方案可见，通过在下台阶钢架的下方设置钢拱架接头，并利用第一外拱脚的上端部的连接部与下台阶钢架固定连接，以及该钢拱架接头在安装时已经将仰拱钢架焊接在第一外拱脚的侧面，本方案可避免出现喷射混凝土包裹连接部位的现象，并且改变传统与下台阶斜切连接接头的设计，本方案调整为上下连接，在施工下台阶中可轻松完成对连接部的保护措施，当对仰拱钢架施工连接时，由于预先焊接好已完成连接，故无需人工凿出大面积混凝土，且上下连接可有效提高安装精度和速度，相较于传统的斜切连接方式，施工的可操作性较强，且仰拱钢架和第一外拱脚焊接部位均可集中在外部加工厂焊接，其焊接质量相对于隧道施工团队具有较高保证。综合以上使用效果和操作性等等对比，本方案中的钢拱架接头对隧道施工中闭合环的整体质量有明显提高，且施工操作简单，应用效果极其显著。

更进一步的方案是，钢拱架接头还包括第二外拱脚，第二外拱脚焊接在第一外拱脚的侧面上，第二外拱脚和仰拱钢架分别位于在第一外拱脚相对的两侧上。

由上可见，通过增设第二外拱脚，并将第二外拱脚和仰拱钢架分别位于在第一外拱脚相对的两侧上，使得外拱脚受力结构更加稳定。

更进一步的方案是，钢拱架接头还包括下垫钢板，第一外拱脚的下端部和第二外拱脚的下端部与下垫钢板固定连接。

由上可见，通过下垫钢板的设置，增加隧道外拱脚薄弱处的受力结构，减小应力集中。