一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法与流程

1.本发明属于隧道施工初期支护技术领域，具体涉及一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法。


背景技术：

2.隧道开挖时，通常是先开挖拱顶，然后是边墙，最后是仰拱，每个区域在安装时均需要安装钢筋网和钢拱架，且拱顶、边墙、仰拱上的钢拱架相互连接在一起。现有技术中，在拱顶、边墙、仰拱施工时，通常是将钢筋网先放置在预计的两榀钢拱架之间，然后安装钢拱架，最后将钢筋网焊接在两榀钢拱架之间，由于钢筋网预先制造，无法保证两榀钢拱架之间的距离为钢筋网的整数倍，即无法保证在两榀钢拱架之间刚好能放置一片或多片钢筋网，因此无法确定在两榀钢拱架之间放置的钢筋网数量，为保证施工的顺利进行，通常会多放置钢筋网，从而易造成钢筋网的浪费；为方便钢拱架的连接，会将前一次施工(即在拱顶、边墙施工时)的钢拱架接头挖出，在挖出过程中，会造成钢拱架接头变形，从而易出现两个钢拱架拼接困难的情况。


技术实现要素：

3.本发明拟提供一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法，不仅能通过筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，从而减少钢筋网片的浪费，还能通过保护装置保护钢拱架的连接接头，从而方便两个钢拱架之间的连接。
4.为此，本发明所采用的技术方案为：一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法，包括以下步骤：
5.s1：开挖；按照施工顺序开挖隧道后打上锚杆，然后向隧道壁初喷混凝土，待混凝土凝固到预计硬度后，将成片的钢筋网按照施工方向依次并排放置；
6.s2：安装钢筋网；通过钢筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，同时也将钢筋网连接在锚杆上；所述钢筋网快速搭接组件包括安装在两片钢筋网搭接处且有十字接头位置处的第一连接件以及安装在两片钢筋网搭接处的第二连接件，所述第一连接件为长条状钢片，第一连接件上前后并排开设有两个与钢筋匹配圆孔，所述第一连接件前后两端均设有延伸至对应侧圆孔处的开口，所述第二连接件为长条状钢片，所述第二连接件前后并排开设有两个与钢筋匹配的圆孔，所述第二连接件前后两端的任意一端设置有与对应侧圆孔连通的开口，且开口将第二连接件上两个圆孔连通，所述第一连接件以及第二连接件上的开口宽度均小于其相连圆孔半径；
7.通过设置在每个连接件上的开口和圆孔，使得钢筋能沿着开口被卡入到圆孔内，在钢筋网具体搭接时，先将在施工后方钢筋网有十字接头的搭接位置处上卡入第一连接件，然后在将放置施工前方的钢筋网卡入到第一连接件前一位置处的第一连接件上，从而完成初步定位，卡接时的方位不限于水平卡接。在完成初步定位后，将第二连接件根据需要卡入到两个钢筋网搭接处；
8.s3：安装钢拱架，将钢拱架安装在钢筋网远离隧道壁的一侧，同时在钢拱架的下端接头处放置保护装置，并回填砂石将保护装置掩埋，然后复喷混凝土。
9.所述保护装置包括顶板、侧板以及底板，顶板与侧板之间、侧板与底板均设置为铰接，所述顶板、侧板以及底板能合围呈与拱架接头契合的匚型结构，所述顶板远离连接处的一端设有与拱架配合的矩形缺口，所述侧板中部设有肋板用于与拱架接头的侧面抵接，所述底板远离连接处的一端设有拉环。在使用时，将顶板、侧板以及底板能合围成匚型结构，然后直接卡入罩在拱架接头上。
10.作为上述方案的优选，所述第二连接件远离开口一端为便于拿取的圆弧形，所述第一连接件两端开口处设有倒角，所述第二连接件上开口的端头设有倒角，所述第二连接件上连接两个圆孔的开口在靠近开口的端头的圆孔处设有倒角。
11.进一步优选，所述侧板左右还分别铰接有挡在接头对应侧面上的第一翼板和第二翼板。
12.进一步优选，所述肋板竖向设置于侧板中部且上下两端均设置为斜面，肋板抵接面设有用于减少摩擦的圆弧形凸起。
13.进一步优选，在s1中，当开挖的地方是隧道边墙或仰拱时，在开挖时需要将前一次施工的钢拱架接头挖出，同时将保护装置取下，然后再进行后续工序，且在喷射混凝土时，需避开前一次施工的拱架接头。
14.进一步优选，在s2中，安装钢筋网时，相邻两个钢筋网重叠的部分介于钢筋网上每格的距离的一倍与两倍之间。
15.进一步优选，在s3中钢拱架安装后，将与钢拱架重叠的钢筋网片点焊在钢拱架上。
16.本发明的有益效果：
17.1)在开挖时，喷射混凝土能放置钢筋网或钢拱架安装时，隧道壁上的砂石掉落。
18.2)在钢筋网安装时，通过筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，使得钢筋网搭接后的长度能被确定，因此便于确定相邻两品工字钢之间需要的钢筋网数量，从而减少钢筋网片的浪费。
19.3)通过保护装置保护钢拱架的连接接头，使得在后续施工中，减少对连接接头的损伤，从而方便两个钢拱架之间的连接。
20.4)由于保护装置能合围呈与拱架接头契合的匚型结构，使得其能代替传动的混凝土垫块，作为钢拱架底部的基础，从而减少混凝土垫块的使用数量，进而降低成本。
附图说明
21.图1为本发明的安装流程图。
22.图2为本发明中第一连接件的示意图。
23.图3为本发明中第二连接件的示意图。
24.图4为本发明中钢筋网快速定位搭接组件的安装位置示意图。
25.图5为本发明中钢筋网快速定位搭接组件的安装俯视图。
26.图6为图5中剖面线c-c的剖视图。
27.图7为本发明中保护装置的展开图。
28.图8为本发明中保护装置的结构示意图。
29.图9为本发明中保护装置加装翼板的展开图。
30.图10为本发明中保护装置加装翼板的结构示意图。
31.图11为本发明中保护装置的爆炸图(无肋板)。
32.图12为本发明中保护装置中肋板的结构示意图。
33.图13为本发明中保护装置的装配正视图。
34.图14为本发明中保护装置的使用示意图。
具体实施方式
35.下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
36.如图1-图14所示，一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法，主要包括以下步骤：
37.第一步：开挖；按照施工顺序开挖隧道后打上锚杆，然后向隧道壁初喷混凝土，待混凝土凝固到预计硬度后，将成片的钢筋网按照施工方向依次并排放置。其中施工顺序为先开挖拱顶，在拱顶初支护完成后，再开挖边墙，在边墙完成初支护后，开挖仰拱，最后完成仰拱的初支护。在喷射混凝土时，喷射的混凝土厚度在30-40mm之间，用于防止挖开的隧道的砂石在后续施工中掉落。
38.当开挖的地方是隧道边墙或仰拱时，在开挖时需要将前一次施工的钢拱架接头挖出，同时将保护装置取下，然后再进行后续工序，且在喷射混凝土时，需避开前一次施工的拱架接头。
39.第二步：安装钢筋网；通过钢筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，同时也将钢筋网连接在锚杆上。在搭接时，相邻两个钢筋网重叠的部分介于钢筋网上每格的距离的一倍与两倍之间。钢筋网与锚杆的连接采用现有技术。
40.其中钢筋网快速定位搭接组件主要由安装在两片钢筋网有十字接头的搭接位置处的第一连接件1以及安装在两片钢筋网搭接处的第二连接件2组成。安装时：先将第一连接件卡接在两层钢筋网重叠的第一连接件安装位置a处进行初步定位，卡接时的方位不限于水平卡接。完成初步定位后，在第二连接件安装位置b且与第一连接件的不同方位将第二连接件卡入，对两层钢筋网进行进一步限位。
41.为了使连接件与两层钢筋网实现卡接，第一连接件1为长条状钢片，第一连接件1上前后并排开设有两个与钢筋匹配圆孔，并在第一连接件1前后两端均设有延伸至对应侧圆孔处的开口。同样地，第二连接件2为长条状钢片，第二连接件2前后并排开设有两个与钢筋匹配的圆孔，并在第二连接件2前后两端的任意一端设置有与对应侧圆孔连通的开口，且开口将第二连接件2上两个圆孔连通。
42.在进行第一连接件1安装时，先将第一连接件一端卡在其中一片钢筋网对应位置处的钢筋上，然后将另一片钢筋网上的钢筋对应卡入，此时对两片钢筋网进行了初步的定位，同时也确定了两片钢筋网搭接后的长度。第二连接件2远离开口一端最好是设置成便于拿取的圆弧形，在第一连接件安装完成后，通过拿取住第二连接件2圆弧端，在不同于第一连接件1的方位，将第二连接件2卡在两层钢筋网平行钢筋上，对两层钢筋网搭接处之间进行了进一步的限位，使得两层钢筋网之间不会发生相对位移。
43.第一连接件1以及第二连接件2上的开口宽度均小于其相连圆孔半径，确保连接件在于钢筋网卡接后不会轻易地滑脱，使得连接稳固。
44.最好是，第一连接件1为长条状矩形钢片。
45.为了便于钢筋顺利卡入连接件上对应的圆孔中，第一连接件1两端开口处设有倒角；第二连接件2上开口的端头设有倒角；第二连接件2上连接两个圆孔的开口在靠近开口的端头的圆孔处设有倒角。
46.第三步：安装钢拱架，将钢拱架安装在钢筋网远离隧道壁的一侧，同时在钢拱架的下端接头处放置保护装置，并回填砂石将保护装置掩埋，然后复喷混凝土。在钢拱架安装后，可将与钢拱架重叠的钢筋网片点焊在钢拱架上，从而增加整体的连接性，同时在两榀钢架之间单独焊有沿着隧道延伸的纵向钢筋。
47.其中保护装置主要由顶板3、侧板4以及底板5组成。顶板3与侧板4之间、侧板4与底板5均设置为铰接，可采用可转动轴。
48.顶板3、侧板4以及底板5能合围呈与拱架接头契合的匚型结构。顶板3远离连接处的一端设有与拱架配合的矩形缺口3a。使用时将拱架卡入顶板3矩形缺口，依次将侧板4、底板5与拱架接头贴合，在形成的匚型结构保护装置外采用砂石填充，在进行混凝土喷射使隔绝混凝土。
49.顶板3矩形缺口与拱架配合抵紧，同时侧板4中部设有肋板6用于与拱架接头的侧面抵接进行限位，增强了整体结构的强度。
50.底板5远离连接处的一端设有拉环5a。拉环5a可以是设置在底板5上的孔，或者是安装在底板5底面的圆环。在隧道下部挖掘完成后对拱架接头处进行爆破将装置露出时，通过拉环5a将保护装置快速拆卸。
51.为了使装置与拱架契合，顶板3、侧板4以及底板5为矩形钢板，且顶板3、底板5长宽与拱架接头长宽匹配，侧板4高度高于拱架接头厚度，在安装保护后，能留出拱架接头与下一接头连接的空间。
52.根据需要，侧板4左右还可分别铰接有挡在接头对应侧面上的第一翼板7和第二翼板8，对接头两侧面进行保护。
53.最好是，肋板6竖向设置于侧板4中部且上下两端均设置为斜面，便于顶板3、顶板4盖合。同时，肋板6抵接面设有用于减少摩擦的圆弧形凸起，避免对接头抵接面造成额外的损伤，同时也方便快速将保护装置取下。

技术特征：
1.一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：开挖；按照施工顺序开挖隧道后打上锚杆，然后向隧道壁初喷混凝土，待混凝土凝固到预计硬度后，将成片的钢筋网按照施工方向依次并排放置；s2：安装钢筋网；通过钢筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，同时也将钢筋网连接在锚杆上；所述钢筋网快速搭接组件包括安装在两片钢筋网有十字接头的搭接位置处的第一连接件(1)以及安装在两片钢筋网搭接处的第二连接件(2)，所述第一连接件(1)为长条状钢片，所述第一连接件(1)上前后并排开设有两个与钢筋匹配的圆孔，所述第一连接件(1)前后两端均设有延伸至对应侧圆孔处的开口；所述第二连接件(2)为长条状钢片，所述第二连接件(2)前后并排开设有两个与钢筋匹配的圆孔，所述第二连接件(2)前后两端的任意一端设置有与对应侧圆孔连通的开口，且开口将第二连接件(2)上两个圆孔连通，所述第一连接件(1)以及第二连接件(2)上的开口宽度均小于其相连圆孔半径；s3：安装钢拱架，将钢拱架安装在钢筋网远离隧道壁的一侧，同时在钢拱架的下端接头处放置保护装置，并回填砂石将保护装置掩埋，然后复喷混凝土；所述保护装置包括顶板(3)、侧板(4)以及底板(5)，顶板(3)与侧板(4)之间、侧板(4)与底板(5)均设置为铰接，所述顶板(3)、侧板(4)以及底板(5)能合围呈与拱架接头契合的匚型结构，所述顶板(3)远离连接处的一端设有与拱架配合的矩形缺口(3a)，所述侧板(4)中部设有肋板(6)用于与拱架接头的侧面抵接，所述底板(5)远离连接处的一端设有拉环(5a)。2.根据权利要求1中所述的隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于：所述第二连接件(2)远离开口一端为便于拿取的圆弧形，所述第一连接件(1)两端开口处设有倒角，所述第二连接件(2)上开口的端头设有倒角，所述第二连接件(2)上连接两个圆孔的开口在靠近开口的端头的圆孔处设有倒角。3.根据权利要求1中所述的隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于：所述侧板(4)左右还分别铰接有挡在接头对应侧面上的第一翼板(7)和第二翼板(8)。4.根据权利要求1中所述的隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于：所述肋板(6)竖向设置于侧板(4)中部且上下两端均设置为斜面，所述肋板(6)抵接面设有用于减少摩擦的圆弧形凸起。5.根据权利要求1中所述的隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于：在s1中，当开挖的地方是隧道边墙或仰拱时，在开挖时需要将前一次施工的钢拱架接头挖出，同时将保护装置取下，然后再进行后续工序，且在喷射混凝土时，需避开前一次施工的拱架接头。6.根据权利要求1中所述的隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于：在s2中，安装钢筋网时，相邻两个钢筋网重叠的部分介于钢筋网上每格的距离的一倍与两倍之间。7.根据权利要求1中所述的隧道钢拱架及钢筋网安装方法，其特征在于：在s3中钢拱架安装后，将与钢拱架重叠的钢筋网片点焊在钢拱架上。

技术总结
本发明公开了一种隧道钢拱架及钢筋网安装方法，包括以下步骤：S1：开挖；按照施工顺序开挖隧道后打上锚杆，然后向隧道壁喷射混凝土，待混凝土凝固到预计硬度后，将成片的钢筋网按照施工方向依次并排放置；S2：安装钢筋网；通过钢筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，同时也将钢筋网连接在锚杆上；S3：安装钢拱架，将钢拱架安装在钢筋网远离隧道壁的一侧，同时在钢拱架的下端接头处放置保护装置，并回填砂石将保护装置掩埋，然后复喷混凝土。不仅能通过筋网快速搭接组件将相邻两片钢筋网搭接在一起，从而减少钢筋网片的浪费，还能通过保护装置保护钢拱架的连接接头，从而方便两个钢拱架之间的连接。便两个钢拱架之间的连接。便两个钢拱架之间的连接。


技术研发人员：方兵 李勇 熊军 王福海 游勇 张开顺 王元清 陈永平 王碧军 唐双林 朱丹 王棣 甘宇 吕超 罗勇 魏兴春 姚清山 何飞兰 孙丹丹
受保护的技术使用者：中铁十一局集团有限公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/9/9