[发明专利]隧洞支护用钢拱架单元间的连接方法

说明书

本发明公开了一种隧洞支护用钢拱架单元间的连接方法，通过在隧洞钢拱架单元连接部位布置沿洞轴线的纵向型钢托梁，将拱架单元均连接于托梁上，从而实现拱架单元间连接不受拱架单元型式和曲率限制，施工中无需托梁侧部拱架安装便可发挥已施作托梁上部拱架的临时支撑作用。本发明解决了拱架单元间因拱架型式和曲率因素导致的难以可靠连接问题，同时解决了环形拱架封闭前难以发挥已安装拱架支撑作用的问题，实现了不增加施工工序情况下钢拱架的快速安装和支撑作用的及时发挥，保证施工过程中隧洞安全，加快施工进度。

技术领域

本发明涉及一种隧洞支护用钢拱架单元间连接方法，尤其是一种围岩岩性较差洞段或不良地质洞段隧洞支护用钢拱架单元间连接方法。

背景技术

在隧洞设计中，对于围岩岩性较差洞段或不良地质洞段，围岩自稳能力差，隧洞洞型多选用马蹄形或圆形，一次支护多采用喷锚挂网联合钢拱架的形式，其中钢拱架对围岩的支撑作用对保证洞室稳定尤为重要。根据隧洞支护理论，隧洞开挖后，钢拱架应快速安装并及时发挥其支撑作用。实际施工中，纵向每榀钢拱架沿环向被分为多个拱架单元，拱架单元在洞外预制成型后进洞拼装；为保证钢拱架的快速安装并及时发挥支撑作用，拱架单元之间合理的连接方式尤为重要。工程上最常用的拱架单元间连接方法包括：①两单元端部截面焊接的钢板螺栓孔对齐后用螺栓连接；②拱架单元端部截面焊接的钢板与另一拱架单元内侧面焊接的钢板螺栓孔对齐后用螺栓连接，多用于底部拱架单元与侧部拱架单元连接。以上两种连接方法虽都能达到钢拱架快速安装的目的，但均有其局限性。方法①钢拱架只有沿环向封闭才能充分发挥对围岩的支撑作用，这就要求隧洞每一循环进尺均需开挖底拱并及时安装底部拱架单元，而施工中为加快施工进度常根据监测情况采用同时开挖多个循环进尺隧洞底拱并安装底部拱架单元的工序，从而钢拱架单元连接方法①不利于提高施工进度。方法②中内侧面焊接钢板的拱架单元多作为侧部拱架单元，一般其端部截面均连接有托底托梁，从而无需底部拱架单元安装便可发挥其支撑作用；但方法②中底部拱架单元端部截面需与侧部拱架单元内侧面连接，当侧部及底部拱架单元曲率半径较小时，底部拱架单元端部截面与其轴线夹角较小，导致底部拱架单元端部形状奇异，加工困难且难保证与侧部拱架单元连接的可靠性；当侧部拱架单元内侧面上有效连接面积很小时(如U型钢开口侧)，亦很难保证连接的可靠性。因此，需要一种不受拱架单元型式和曲率限制，且有利于提高施工进度的钢拱架单元间连接方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种保证隧洞支护用钢拱架能够快速安装并能及时发挥支撑作用，且不受拱架单元形状限制并有利于提高施工进度的拱架单元间的连接方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种隧洞支护用钢拱架单元间的连接方法，上部钢拱架单元端头焊接有带螺栓孔的上部连接钢板，在隧洞钢拱架单元连接部位布置沿洞轴线的H型钢托梁，H型钢托梁顶部翼缘开螺栓孔，通过顶部螺栓将H型钢托梁顶部翼缘的螺栓孔与焊接于上部钢拱架单元端头的带螺栓孔的上部连接钢板连接，使H型钢托梁与上部钢拱架单元连接，上部钢拱架单元端头腹板焊接有第一加劲角钢，第一加劲角钢与上部连接钢板焊接在一起；H型钢托梁侧面焊接有开螺栓孔的第一侧面连接钢板，在H型钢托梁顶部翼缘及底部翼缘内表面焊接有第二加劲角钢，加劲角钢与第一侧面连接钢板焊接，通过侧面螺栓，H型钢托梁与焊接于侧部钢拱架单元端头带有螺栓孔的第二侧面连接钢板连接，侧部钢拱架单元端头腹板焊接有第三加劲角钢，第三加劲角钢与第二侧面连接钢板焊接在一起。

具体地说，包括以下施工安装步骤：

(1)安装前准备：进洞安装前，与H型钢托梁上部及侧部连接钢拱架单元端头与带螺栓孔钢板焊接，上部及侧部钢拱架单元端头腹板以及带螺栓孔钢板均与加劲角钢焊接，H型钢托梁侧部与带螺栓孔侧面连接钢板焊接，H型钢托梁顶、底部翼缘以及带螺栓孔侧面连接钢板均与加劲角钢焊接，H型钢托梁顶部翼缘在上部连接钢板螺栓孔对应位置开螺栓孔；