[发明专利]基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系及其构建方法

权利要求书

1.基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

所述锁脚体系包括多段格栅钢架，相邻格栅钢架端部通过钢架连接节点（6）进行有效连接，上半断面格栅钢架脚部设有锁脚锚杆（7）；

钢架连接节点（6）包括连接钢板（14）、钢套筒（15）、圆孔L型钢板（12）和长圆孔L型钢板（13）；圆孔L型钢板（12）对称焊接固定到上半断面格栅钢架底端两侧，长圆孔L型钢板（13）对称焊接固定到下半断面格栅钢架顶端两侧，圆孔L型钢板（12）的底板与长圆孔L型钢板（13）的底板通过螺栓固定；连接钢板（14）垂直于格栅钢架，两端焊接固定到圆孔L型钢板（12）内侧，中央斜向插入钢套筒（15）；钢套筒（15）顶端位于圆孔L型钢板（12）竖板的圆孔处，底端焊接固定位于连接钢板（14）圆孔处，作为锁脚锚杆（7）的打设通道，锁脚锚杆（7）的延伸方向穿过长圆孔L型钢板（13）的长圆孔。

2.根据权利要求1所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

格栅钢架包括环向格栅钢架以及环向格栅钢架内十字交叉的横向格栅钢架和竖向格栅钢架；

环向格栅钢架包括左右两段上部环向格栅钢架（1）和左右两段下部环向格栅钢架（4）；

竖向格栅钢架包括竖向上部格栅钢架（3）和竖向下部格栅钢架（5）；

横向格栅钢架（2）位于隧道上半断面底部位置；

上半断面格栅钢架包括上部环向格栅钢架（1）、竖向上部格栅钢架（3）与横向格栅钢架（2），下半断面格栅钢架包括下部环向格栅钢架（4）和竖向下部格栅钢架（5）。

3.根据权利要求2所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

格栅钢架包括四根受力主筋（8），外周通过箍筋（11）焊接成钢筋骨架。

4.根据权利要求3所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

钢筋骨架两侧面焊接有W型加强筋（9），钢筋骨架内间隔焊接有U型筋（10）。

5.根据权利要求4所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

圆孔L型钢板（12）包括竖板和底板，竖板上设置有圆孔，底板上设置有连接孔（16）。

6.根据权利要求5所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

长圆孔L型钢板（13）包括竖板和底板，竖板上设置有长圆孔，底板上设置有连接孔（16）。

7.根据权利要求6所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

连接钢板（14）中央设置有长圆孔，钢套筒（15）顶端位于圆孔L型钢板（12）竖板的圆孔处，底端焊接固定于连接钢板（14）圆孔处，作为锁脚锚杆（7）的打设通道，锁脚锚杆（7）的延伸方向穿过长圆孔L型钢板（13）的长圆孔。

8.根据权利要求7所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

连接钢板（14）四角设置有缺口，作为格栅钢架中受力主筋（8）的插入口。

9.根据权利要求8所述的基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系，其特征在于：

格栅钢架、钢架连接节点（6）与锁脚锚杆（7）均可采用Q235或Q345钢材。

10.基于有效控制初支钢架竖向位移的锁脚体系的构建方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：根据设计要求的不同长度与曲率焊接格栅钢架，首先将受力主筋（8）与箍筋（11）焊接成钢筋骨架，随后沿钢筋骨架两侧面焊接W型加强筋（9），最后沿钢筋骨架长度方向间隔焊接U型筋（10），形成格栅钢架；

步骤二：在格栅钢架端部，焊接圆孔L型钢板（12）和长圆孔L型钢板（13）；其中，上半断面格栅钢架朝下端部焊接圆孔L型钢板（12），下半断面格栅钢架朝上端部焊接长圆孔L型钢板（13）；

步骤三：按中间开孔与四角预留矩形缺口要求制作连接钢板（14），随后按既定倾斜角度在连接钢板（14）中间部位焊接钢套筒（15）；

步骤四：在上半断面格栅钢架已焊接的两侧边圆孔L型钢板（12）中间部位，焊接连接钢板（14），钢套筒（15）上部与圆孔L型钢板（12）中间预留孔洞对齐，底端焊接固定于连接钢板（14）圆孔处；

步骤五：按CRD法进行隧道开挖，将隧道横断面分成四部分，按照左上、左下、右上与右下的顺序依次进行土方开挖；

步骤六：左上断面隧道轮廓开挖完成后，先架设上部环向格栅钢架（1）、竖向上部格栅钢架（3）与横向格栅钢架（2），在相邻格栅钢架连接处设置钢架连接节点（6）；

步骤七：在上部环向格栅钢架（1）与竖向上部格栅钢架（3）的钢架连接节点（6）位置，于圆孔L型钢板（12）中间孔洞处，沿着钢套筒（15）打设锁脚锚杆（7），锁脚锚杆（7）穿过连接钢板（14）中间孔洞、并插入稳定地层，随后沿钢套筒（15）内压注水泥砂浆，及时封堵锁脚锚杆（7）四周可能存在的空隙，确保上部环向格栅钢架（1）与竖向上部格栅钢架（3）的竖向稳定性；

步骤八：按要求开挖左下断面，及时架设下部环向格栅钢架（4）与竖向下部格栅钢架（5），下部环向格栅钢架（4）与竖向下部格栅钢架（5）上端部长圆孔L型钢板（13）上有预留长圆孔，锁脚锚杆（7）从孔洞中穿过；

步骤九：将螺栓穿过钢架连接节点（6）处圆孔L型钢板（12）与长圆孔L型钢板（13）中间预留孔洞，将不同格栅钢架进行牢固连接；

步骤十：按类似顺序，进行隧道右上断面与右下断面的开挖与格栅钢架施工。