一种隧道初支钢拱架仰拱调节结构及安装方法与流程

本发明属于隧道初期支护施工，提供一种隧道初支钢拱架仰拱调节结构及安装方法。

背景技术：

1、目前，隧道与地下工程通常以“新奥法”作为理论基础指导隧道工程的支护设计与现场施工，即充分发挥围岩的自承载能力，一方面允许围岩发生变形以进行应力释放，另一方面利用锚杆和喷射混凝土作为初期支护结构限制围岩发生过大变形，概括为初期支护和围岩共同承载，如图1所示，隧道初期支护的全环格栅钢拱架(100)包括有：一个拱顶单元(40)、两个边墙单元(30)、两个过渡单元(20)和一个仰拱单元(10)。

2、然而，隧道仰拱在开挖过程中，由于地质差异、爆破施工工艺等因素，极易出现仰拱超挖、局部欠挖的情况，进而影响仰拱基底的弧度，导致仰拱实际弧度与设计弧度存在偏差，间接影响初期支护钢拱架的安装质量，安装过程经常出现下列问题：1)一端向另一端方向安装顺序，即一边墙单元→一过渡单元→仰拱单元→另一过渡单元→另一边墙单元，这样，一端连接板与边墙单元连接紧密、螺栓安装到位，但另一端由于仰拱实际弧度与设计弧度存在偏差的情况，进一步影响后安装端与另一边墙单元的连接质量，出现连接钢板错孔、无法安装的情况；2)两端向中间闭合安装顺序：即一边墙单元→一过渡单元→仰拱单元←另一过渡单元←另一边墙单元，这样，两过渡单元先分别与两边墙单元安装到位后，最后拼装仰拱单元，易出现拱架长度不合适，导致无法闭合的情况出现，连接也会造成影响。

3、因此，如若隧道初期支护无法闭合形成整环受力体系，有效承受围岩压力，将导致初期支护、二衬整下发生沉降，导致二衬开裂、渗水等一些质量、安全问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隧道初支钢拱架仰拱调节结构及安装方法，旨在提高隧道初支钢拱架仰拱安装的精确度，大大提高钢拱架安装质量，并可灵活适用现场实际变化，容错率高，保障钢拱架体系的整体稳定性和可靠性。

2、为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明提供一种隧道初支钢拱架仰拱调节结构，包括仰拱单元，该仰拱单元由一中间段及位于该中间段两端的外侧段构成，中间段的一端设置连接法兰，另一端预留现场待割除端，以形成长度动态调整结构；两个外侧段的两端分设有的连接法兰。采用上述方案，这种隧道初支钢拱架仰拱调节结构通过灵活的连接和调节方式，优化了隧道施工的效率和安全性，为现代隧道工程提供了有效的技术支持。

4、可选的，中间段、外侧段均为工厂预制件，不仅提升了结构的整体性能，也优化了施工流程，为隧道工程的顺利进行提供了有力保障。

5、可选的，中间段上预留的现场待割除端的长度l1根据隧道初支钢拱架的仰拱单元的设计弧长l来动态调整，并满足l1＝l+(15～40)cm。这种设计通过合理的预留长度和动态调整机制，提高了隧道初支钢拱架的施工适应性和安全性，为隧道工程的成功实施提供了保障。

6、可选的，中间段在与其两端的外侧段连接处之间设置有拉固组件，拉固组件包括贯穿于连接法兰上的螺杆和套装在该螺杆两端并抵止在连接法兰外侧的防松螺母，不仅提升了结构的安全性和稳定性，还增强了施工过程中的灵活性和维护的便捷性，为隧道初支钢拱架的整体性能提供了有力支持。

7、可选的，中间段及与之两端连接的外侧段的连接法兰上均设置有相对应并用于螺杆通过的椭圆形孔或条形孔。该设计提供了更大的安装灵活性，可以适应不同的安装角度和位置偏差，提高了施工的便利性。

8、本发明还基于上述的隧道初支钢拱架仰拱调节结构的安装方法，该安装方法包括：

9、a)预制具有固定长度的两个外侧段，及具有可调长度的中间段，且两个外侧段的两端均具有连接法兰，而中间段的一端具有连接法兰，另一端预留现场待割除端；

10、b)仰拱单元由两端向中间闭合安装顺序，即：先待两个外侧段分别与隧道初支钢拱架的两侧过渡单元连接，再根据两个外侧段安装固定后的两者之间的测量间距对中间段的现场待割除端实施切割，并在切割后焊接上配对的连接法兰；

11、c)通过螺栓组件将中间段1的两端与两个外侧段相连接。

12、这样，该安装方法能够有效地实现隧道初支钢拱架仰拱调节结构的快速、准确安装。各个环节的设计和实施确保了结构的安全性和适应性，同时提供了施工过程中的灵活性和调整便利性，为隧道工程的顺利进行提供了保障。

13、优选的，在步骤c)后，利用拉固组件将中间段在与其两端的外侧段连接处之间形成增强结构。

14、本发明的有益效果是：本发明的隧道初支钢拱架仰拱调节结构及安装方法，通过其应用，有助于提高隧道初支钢拱架仰拱单元安装的精确度，大大提高钢拱架安装质量，并可灵活适用现场实际变化，容错率高。

15、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种隧道初支钢拱架仰拱调节结构，包括仰拱单元(10)，其特征在于，所述仰拱单元(10)由一中间段(1)及位于该中间段(1)两端的外侧段(2)构成，所述中间段(1)的一端设置连接法兰(3)，另一端预留现场待割除端(4)，以形成长度动态调整结构；两个所述外侧段(2)的两端分设有所述的连接法兰(3)。

2.根据权利要求1所述的隧道初支钢拱架仰拱调节结构，其特征在于，所述中间段(1)、外侧段(2)均为工厂预制件。

3.根据权利要求1所述的隧道初支钢拱架仰拱调节结构，其特征在于，所述中间段(1)上预留的现场待割除端(4)的长度l1根据隧道初支钢拱架(100)的仰拱单元(10)的设计弧长l来动态调整，满足l1＝l+(15～40)cm。

4.根据权利要求1所述的隧道初支钢拱架仰拱调节结构，其特征在于，所述中间段(1)在与其两端的所述外侧段(2)连接处之间设置有拉固组件，所述拉固组件包括贯穿于所述连接法兰(3)上的螺杆(5)和套装在该螺杆(5)两端并抵止在所述连接法兰(3)外侧的防松螺母(6)。

5.根据权利要求4所述的隧道初支钢拱架仰拱调节结构，其特征在于，所述中间段(1)及与之两端连接的外侧段(2)的连接法兰(3)上均设置有相对应并用于所述螺杆(5)通过的椭圆形孔或条形孔。

6.基于权利要求1-5任一项所述的隧道初支钢拱架仰拱调节结构的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括：

7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，在步骤c)后，利用拉固组件将中间段(1)在与其两端的外侧段(2)连接处之间形成增强结构。

技术总结
本发明公开了一种隧道初支钢拱架仰拱调节结构，属于隧道初期支护施工技术领域，包括仰拱单元，该仰拱单元由一中间段及位于该中间段两端的外侧段构成，中间段的一端设置连接法兰，另一端预留现场待割除端，以形成长度动态调整结构；两个外侧段的两端分设有连接法兰。通过该仰拱调节结构的应用，有助于提高初支钢拱架仰拱单元安装的精确度，并大大提高钢拱架安装质量，且可灵活适用现场实际变化，容错率高。本发明还公开了一种隧道初支钢拱架仰拱安装方法。

技术研发人员：王卓君,李新宇,白天峰,赵国龙,朱哲廷,李增瑞,张锁
受保护的技术使用者：中交路桥建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17