适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构，包括钢拱架、锁脚锚管和连接构件，钢拱架支设于隧道内，锁脚锚管紧靠钢拱架的左右两侧布设，连接构件连接于锁脚锚管和钢拱架之间；连接构件包括相对设置的第一连接板和第二连接板，第一连接板焊接固定于钢拱架背侧，第二连接板焊接固定于钢拱架内侧；第一连接板上开设有两个圆孔，两锁脚锚管分别穿设于两圆孔内，锁脚锚管与圆孔接触位置焊接固定；第二连接板的下沿设有两个U形豁口，两U形豁口与所述两个圆孔相对设置，两个锁脚锚管的端部分别卡设于U形豁口中，锁脚锚管与U形豁口的连接处焊接固定。锁脚锚管与U形豁口的连接处焊接固定。锁脚锚管与U形豁口的连接处焊接固定。

【技术实现步骤摘要】
适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构


[0001]本技术属于隧道锚喷衬砌结构领域，具体涉及一种适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构。

技术介绍

[0002]由锚杆、钢拱架、钢筋网和喷射混凝土组成的喷锚衬砌结构在隧道工程中应用广泛。当采用台阶法开挖时，初期支护并不能一次成环，上台阶开挖支护完成后，锁脚锚管的约束作用对改善钢拱架受力起到至关重要的作用。目前锁脚锚管与钢架之间一般由钢筋弯曲成锁环进行连接，在软岩大变形段落其连接强度往往偏弱，不能满足实际工程需要。中国专利CN202659251U，公开了一种隧道软弱、黄土围岩钢拱架锁脚锚管加固连接装置，提出在钢拱架背侧采用定位钢板，钢拱架内侧采用锁环，对锁脚锚管与钢拱架之间的连接进行加固，但实践中发现钢拱架内侧采用锁环仍然易被拉断。
[0003]软岩大变形控制技术是目前隧道领域的重点和难点问题，相较于一般隧道支护，软岩大变形段落往往出现初期支护开裂，钢拱架屈曲，锁脚锚管脱空等现象。特别是当初期支护变形较大时，钢拱架与锁脚锚管之间连接强度不足，导致锁脚锚管与钢拱架之间连接失效，使得钢拱架的受力形式发生改变，最终导致钢拱架承载能力降低而发生屈曲变形。因此在隧道软岩大变形段落提高钢拱架与锁脚锚管之间的连接强度，可显著改善钢拱架的承载特性，从而提高初期支护的整体承载能力。为解决隧道软岩大变形段锁脚锚管与钢拱架连接强度不足的问题，而设计一种高强度连接构件，使锁脚锚管在大变形条件下能够对钢拱架持续提供约束力是亟需解决的技术问题。

技术实现思路
/>[0004]本技术提供了一种适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构，目的在于提高锁脚锚管与钢架之间的连接强度，使软岩大变形段落初期支护变形不断增大的情况下，锁脚锚管能够对钢拱架持续提供约束力，改善初期支护的受力状态。
[0005]为此，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构，包括钢拱架、锁脚锚管和连接构件，钢拱架支设于隧道内，两根锁脚锚管紧靠钢拱架的左右两侧布设，连接构件连接于锁脚锚管和钢拱架之间；连接构件包括相对设置的第一连接板和第二连接板，第一连接板焊接固定于钢拱架背侧，第二连接板焊接固定于钢拱架内侧；
[0007]第一连接板上开设有两个圆孔，两锁脚锚管分别穿设于两圆孔内，锁脚锚管与圆孔接触位置焊接固定；
[0008]第二连接板的下沿开设有两个U形豁口，两U形豁口与所述两个圆孔相对设置，两个锁脚锚管的端部分别卡设于U形豁口中，锁脚锚管与U形豁口的接触位置焊接固定。
[0009]进一步地，所述圆孔直径D，锁脚锚管的外径为d，打设角度为α，且满足D=d/cosα。
[0010]进一步地，所述U形豁口的直径等于圆孔直径D。
[0011]进一步地，所述U形豁口的高度为L，L不小于3D/2。
[0012]进一步地，所述钢拱架工字钢翼缘板宽度为b，第一连接板和第二连接板的长度不小于b+3D。
[0013]为实现锁脚锚管与钢拱架的连接，连接构件的安装需分三步进行，即首先在钢拱架背侧，锁脚锚管设计打设位置处提前将第一连接板焊接在钢拱架上；其次，在钢拱架安装完成后，通过第一连接板的圆孔按设计角度打设锁脚锚管；最后，将第二连接板卡于锁脚锚管与钢拱架之间，并将第二连接板焊接在钢拱架上，同时将锁脚锚管与连接板在孔口处进行焊接。
[0014]本技术的有益效果是：本技术中的连接构件实现了锁脚锚管与钢拱架之间的高强度连接，在钢拱架产生较大变形时，锁脚锚管能够持续提供约束力，改善钢拱架的受力状态，从而提高初期支护的整体承载能力。
附图说明
[0015]图1是本技术的结构示意图；
[0016]图2是本技术连接构件的结构示意图；
[0017]图中：1
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钢拱架，2
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连接构件，3
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锁脚锚管，2011
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圆孔，2021
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U形豁口。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本技术作进一步说明：
[0019]如图1所示，本实施例为一种适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构，可用于锚喷衬砌结构中，用于连接钢拱架1和锁脚锚管3。本例中，钢拱架1和锁脚锚管3之间通过连接构件2连接在一起，连接构件2焊接在钢拱架1上，锁脚锚管3焊接在连接构件2上。
[0020]如图2所示，本例中连接构件2由钢拱架1背侧第一连接板和钢拱架1内侧第二连接板组成，第一连接板由特定尺寸的钢板开圆孔2011而成，钢板的厚度视连接强度的需要进行选择，圆孔2011直径D由锁脚锚管3外径d及打设角度α决定，即圆孔2011直径D=d/cosα，从而保证在尽可能减小锁脚锚管3与圆孔2011间隙的情况下，锁脚锚管3按设计角度穿过圆孔2011。圆孔2011左右对称，孔间距等于工字钢翼缘板宽度b加圆孔2011直径D，第一连接板的长度为b+3D，第一连接板高度为2D。第二连接板由钢板开U形豁口2021而成，第二连接板的长度与第一连接板的长度保持一致，第二连接板的U形豁口2021间距与第一连接板的圆孔2011间距保持一致，第二连接板的U形豁口2021圆弧直径与第一连接板的圆孔2011的直径一致，第二连接板的U形豁口2021高度为D，第二连接板的高度为L，L=3D/2，从而保证连接构件2自身的强度和刚度。
[0021]本实施例中，连接构件2的具体尺寸根据钢拱架1所选用的工字钢型号、锁脚锚管3的直径以及锁脚锚管3的设计打设角度而定。连接构件2相对于钢拱架1的位置由锁脚锚管3的设计位置而定，背侧第一连接板的上边缘低于内侧第二连接板的上边缘，若钢拱架1工字钢高度为h，则第一连接板的上边缘与第二连接板的上边缘高差为htanα。
[0022]本实用实施例中连接构件2焊接在钢拱架1上，锁脚锚管3穿过连接构件2的圆形开孔，并将锁脚锚管3与连接构件2焊接在一起，从而实现锁脚锚管3与钢拱架1的连接。
[0023]本实施例的施工方法如下：将第一连接板按锁脚锚管3的打设位置提前采用角焊缝满焊在钢拱架1的背侧；钢拱架1安装完成后，将锁脚锚管3按设计角度穿过第一连接板的圆孔2011向打入围岩；锁脚锚管3打设完成后，将第二连接板卡于锁脚锚管3与钢拱架1之间，如图1所示，并将第一连接板与钢拱架1采用角焊缝满焊接在一起，同时将锁脚锚管3与连接构件2在孔口处采用角焊缝满焊接在一起。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于隧道软岩大变形段落的锁脚锚管与钢拱架连接结构，包括钢拱架（1）、锁脚锚管（3）和连接构件（2），钢拱架（1）支设于隧道内，两根锁脚锚管（3）紧靠钢拱架（1）的左右两侧布设，连接构件（2）连接于锁脚锚管（3）和钢拱架（1）之间；其特征在于，连接构件（2）包括相对设置的第一连接板和第二连接板，第一连接板焊接固定于钢拱架（1）背侧，第二连接板焊接固定于钢拱架（1）内侧；第一连接板上开设有两个圆孔（2011），两锁脚锚管（3）分别穿设于两圆孔（2011）内，锁脚锚管（3）与圆孔（2011）接触位置焊接固定；第二连接板的下沿开设有两个U形豁口（2021），两U形豁口（2021）与所述两个圆孔（2011）相对设置，两个锁脚锚管（3）的端部分别卡设于U形豁口（2021）中，锁脚锚管（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育聪，王永刚，张建，王文，
申请(专利权)人：甘肃长达路业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：