[发明专利]适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置及其安装方法

说明书

一种适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置，所述钢拱架分为n段钢拱，其中，n为不小于2的正整数，所述的n段钢拱中，相邻两段钢拱通过一个合叶式链铰连接起来，所述的合叶式链铰包括位于端部的一根链铰轴以及连接所述链铰轴并可分别绕其转动的两块连接钢板，所述的两块连接钢板还分别固定在相邻的两段钢拱的端面；两块连接钢板之间卡扣式连接。以及提供一种适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置的安装方法。本发明安全性较高和工作效率较高。

技术领域

本发明涉及地下工程施工领域，尤其是涉及一种适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置及其安装方法。

背景技术

在不良围岩中掘进隧道，钢拱架是必不可少的支护构件之一，特别是型钢钢架如安装合理、及时，就能立即发挥其支护效果，这对于保障施工安全与控制地层变形都至关重要，这是其他支护构件不可比拟的。

常规方法下，每一轮隧道开挖完毕后，一般都需要工人在靠近开挖面的情况下完成钢拱的定位，随后安装拱桥并固定拱脚。这种架设方法将钢拱架分为若干段，由人工分段架设安装，然后用螺栓连接，施工安全性差、速度慢，占用作业循环时间比较长，且架设质量也存在问题。

最新也有采用螺栓连接的半自动安装方法，这种方法虽然一定程度上改善了现状，但拧螺栓效率并不是太高，具有一定的危险性，且不易于拆卸与检测。

发明内容

为了克服已有钢拱定位方式的安全性较低和工作效率较低的不足, 本发明提供了一种安全性较高和工作效率较高的适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置及其安装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置，所述钢拱架分为n段钢拱，其中，n为不小于2的正整数，其特征在于，所述的n 段钢拱中，相邻两段钢拱通过一个合叶式链铰连接起来，所述的合叶式链铰包括位于端部的一根链铰轴以及连接所述链铰轴并可分别绕其转动的两块连接钢板，所述的两块连接钢板还分别固定在相邻的两段钢拱的端面；两块连接钢板之间卡扣式连接。

进一步，其中一块连接钢板上开有扣位，另一块连接钢板上设有卡扣头部，所述扣位与所述卡扣头部配合。

优选的，所述卡位和卡扣头部为至少两组以上。

本方案中，钢拱架到位展开时，通过与所述两块连接钢板上的卡扣结构固定相邻两段钢拱，实现钢拱架的固定支护。

所述合叶式链铰的链铰轴位于钢拱架的内侧，并满足链铰轴垂直于隧道开挖面。这样，当钢拱架在开挖面横向展开时，采用预留核心土开挖方法时，核心土会妨碍钢拱架的展开，因此本发明涉及的钢拱架特别适合一般隧道。

一种适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置的安装方法，包括以下步骤：

(1)取多段钢拱采用合叶式链铰依次连接组成整体，然后完全折叠运送至拱底；

(2)使用伸缩臂作业车托举钢拱架的顶部，并将折叠的钢拱架架设于设计位置，然后自动展开；

(3)钢拱架架设定位后，将新架设的钢拱架的拱脚与之前固定安装好的钢拱架的拱脚采用钢筋焊接固定；

(4)合上相邻两段钢拱之间的合叶式链铰，将上下两块钢板完全并拢；

(5)将新架设的钢拱架上的除拱脚外的其他部位与之前安装的钢拱架采用钢筋焊接起来。

本发明的有益效果主要表现在：1)钢拱架加工完毕后可整体折叠，方便运输。2)安装时采用机械安装为主，人工辅助定位连接。3)一榀钢拱架可一次安装，施工效率高、速度快、成本低。

附图说明

图1是适用于隧道的钢拱架节段的卡扣式连接装置的结构图。