一種用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架的制作方法

本實用新型涉及用于瓦斯隧道的初期支護鋼架，尤其涉及一種用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架。

背景技術：

在瓦斯隧道的施工過程中，隧道洞內的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到火源則極易發生爆炸或者引起火災，以致造成重大施工安全事故。由于現有瓦斯隧道施工所需要的初期支護鋼架的鎖腳和縱向鋼架連接鋼筋均是在隧道洞內進行焊接作業，這顯然存在著重大安全隱患。因此，如何避免所述在高瓦斯隧道洞內的焊接作業并有力保障瓦斯隧道安全施工，就成為該技術領域亟待解決的技術課題。

專利號為ZL201620188615.6的中國實用新型專利公開了一種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結構，由初期支護鋼架和超前支護鋼骨架構成，初期支護鋼架由多榀拱架組成，拱架通過錨固在隧道壁上的鎖腳錨桿和螺母固定連接；相鄰拱架之間通過縱向連接拉桿和螺母固定連接；所述超前支護鋼骨架包括多根前伸并灌漿錨固的無縫鋼管形成管棚結構，每根無縫鋼管對應一灌漿孔，多個灌漿孔沿隧道控制輪廓線的上部和左右幫分布成兩排，兩排灌漿孔相互錯位，且無縫鋼管在遇煤層時具有穿出煤層的部分，超前支護鋼骨架還包括沿隧道壁向外傾斜40～50°插入巖層或煤層并灌漿錨固的多根花管結構的超前小導管。該實用新型的有益效果是，可有效減少隧道掘進動火頻次及時間，隧道掘進安全，煤系地層通過快速。但該實用新型的支護結構復雜，且需要使用大量緊固件和無縫鋼管，施工成本高，經濟性較差，同時施工效率也較低，仍需進一步改進。

專利號為ZL201520181117.4的中國實用新型專利公開了一種斜井進正洞挑頂結構，至少包括棚架支護、混凝土回填區、棚架航道、支護鋼架、正洞、鋼支撐柱、斜井、鋼支撐板、套拱拱架和鋼架；所述扇形棚架支護下端設置棚架航道；所述棚架航道之間設置混凝土回填區且混凝土回填區上端被棚架支護覆蓋；所述混凝土回填區下端設置支護鋼架；所述支護鋼架底端設置正洞且正洞一側設置鋼支撐柱；所述鋼支撐柱一側設置斜井且一端焊接鋼支撐板；所述鋼支撐板一側設置有套拱拱架且套拱拱架外表面焊接棚架航道；所述套拱拱架頂端焊接鋼架且鋼架與弧形棚架支護緊密相連；該斜井進正洞挑頂結構簡單，連接緊密，承載力高，施工方便，有良好的經濟效益和社會效益，易于推廣使用。但該實用新型的所述支護鋼架仍需在隧道洞內進行焊接作業，存有重大安全隱患，特別是在瓦斯隧道的施工過程中，隧道洞內的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到如所述焊接作業產生的火花等火源則極易發生爆炸或者引起火災，以致造成重大施工安全事故，故亟待改進。

專利號為ZL201510036482.0的中國發明專利公開了一種淺埋暗挖隧道上臺階中隔壁施工方法，該方法步驟流程包括超前地質預報、測量放線、上臺階拱部超前支護、上臺階留核心土開挖、上臺階施作初期支護、下臺階留核心土開挖、上臺階中隔壁拆除、隧底開挖、臨時仰拱拆除、仰拱及仰拱混凝土填充、拱墻二襯施工。該發明簡化了施工工序，節約了臨時支護材料，使施工進度提高到45～60m/月，減少了勞動力成本，有效地縮短了施工工期，節省了工程造價，解決了淺埋暗挖隧道施工輔助工序多、施工進度慢、結構受力復雜等諸多難題，減小了對周邊環境的影響，取得了良好的社會和經濟效益。但該發明的所述上臺階施作初期支護結構仍需在隧道洞內進行焊接作業，存在著重大安全隱患，特別是在瓦斯隧道的施工過程中，隧道洞內的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到如所述焊接作業產生的火花等火源則極易發生爆炸或者引起火災，以致造成重大施工安全事故，故亟待改進。

專利號為ZL201510104292.8的中國發明專利公開了一種小凈距立體交叉隧道環形導坑施工方法，通過超前地質預報、測量放線、拱部超前支護、上部環形導坑開挖、上部環形導坑初期支護、中下部環形導坑開挖、中下部環形導坑初期支護、核心土開挖、底部及仰拱開挖、仰拱超前支護、底部及仰拱初期支護、注漿和監控量測進行施工，有效的強化了隧道圍巖的受力能力，保證了立體交叉影響區段的安全跨越。但該發明的所述上部環形導坑初期支護結構仍需在隧道洞內進行焊接作業，仍存在著重大安全隱患，特別是在瓦斯隧道的施工過程中，隧道洞內的瓦斯（CH4）容易聚集，一旦遇到如所述焊接作業產生的火花等火源則極易發生爆炸或者引起火災，以致造成重大施工安全事故，故亟待改進。

技術實現要素：

為了解決上述現有用于瓦斯隧道的初期支護鋼架存在的技術缺陷，本實用新型的連接鋼筋安裝不動火施工技術方案如下：

一種用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架，包括鋼架腹板和連接鋼筋，所述鋼架腹板包括第一預制鋼架腹板和第二預制鋼架腹板，所述第一預制鋼架腹板上焊接有第一鋼花管，所述第二預制鋼架腹板上焊接有第二鋼花管，所述連接鋼筋采用預制連接鋼筋，所述預制連接鋼筋采用U字形，所述預制連接鋼筋的兩端分別套裝在所述第一鋼花管和第二鋼花管內。

優選的是，所述第一鋼花管的內徑大于所述預制連接鋼筋的外徑2-5mm。

在上述任一方案中優選的是，所述第二鋼花管的內徑大于所述預制連接鋼筋的外徑2-5mm。

在上述任一方案中優選的是，所述焊接作業均在隧道洞外進行。

本實用新型的鎖腳安裝不動火施工技術方案如下：

一種用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架，包括鋼架腹板、鋼架翼板、第一L形筋板、第二L形筋板、第一鎖腳錨管和第二鎖腳錨管，所述第一L形筋板和第二L形筋板緊鄰并焊接在所述鋼架翼板上，所述第一L形筋板上焊接有第三鋼花管，所述第二L形筋板上焊接有第四鋼花管，所述第三鋼花管的兩端和第四鋼花管的兩端均為開口結構且在管內分別套裝有第一鎖腳錨管和第二鎖腳錨管，在所述鋼花管內壁與鎖腳錨管外壁之間的空隙內填充有錨固劑。

優選的是，所述第三鋼花管的內徑大于所述第一鎖腳錨管的外徑2-5mm。

在上述任一方案中優選的是，所述第四鋼花管的內徑大于所述第二鎖腳錨管的外徑2-5mm。

在上述任一方案中優選的是，所述第三鋼花管長度至少為20cm。

在上述任一方案中優選的是，所述第四鋼花管長度至少為20cm。

在上述任一方案中優選的是，所述焊接作業均在隧道洞外進行。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：本實用新型將現有需在瓦斯隧道洞內進行焊接作業的初期支護鋼架中的縱向鋼架連接鋼筋和鎖腳改進為在洞外加工完成預制件，隨后再運輸到洞內進行拼合安裝，從而大幅減少了洞內焊接作業，使得所述初期支護鋼架在洞內的焊接點減少約90%左右，此舉大幅降低了因在高瓦斯隧道洞內進行焊接所存在的爆炸或火災事故的安全隱患，有效保障了瓦斯隧道的施工安全。

附圖說明

圖1作為按照本實用新型的用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架的連接鋼筋安裝不動火施工一優選實施例的結構示意圖；

圖2作為按照本實用新型的用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架的圖1所示實施例中的預制連接鋼筋一優選實施例的結構示意圖；

圖3為現有技術中的連接鋼筋安裝洞內動火施工的結構示意圖；

圖4作為按照本實用新型的用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架的鎖腳安裝不動火施工一優選實施例的結構示意圖；

圖5作為按照本實用新型的用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架的圖4所示實施例中的L形筋板一優選實施例的結構示意圖；

圖6作為按照本實用新型的用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架的圖4所示實施例的側向結構示意圖；

圖7為現有技術中的鎖腳安裝洞內動火施工的結構示意圖；

圖8為現有技術中的L形筋板的結構示意圖；

圖9為現有技術中的鎖腳安裝洞內動火施工圖7所示實施例的側向結構示意圖。

附圖標記說明：

1第一預制鋼架腹板；2第二預制鋼架腹板；3預制連接鋼筋；4第一鋼花管；5第二鋼花管；6第一焊接鋼架腹板；7第二焊接鋼架腹板；8現場焊接連接鋼筋；9第一焊接翼板；10第二焊接翼板；11第三焊接翼板；12第四焊接翼板；13鋼架翼板；14第一L形筋板；15第三鋼花管；16第二L形筋板；17第四鋼花管；18翼板焊接面；19鋼花管焊接面；20鋼架腹板；21第一鎖腳錨管；22第二鎖腳錨管；23錨固劑；24錨管焊接面。

具體實施方式

本實施例僅為一優選技術方案，其中所涉及的各個組成部件以及連接關系并不限于該實施例所描述的以下這一種實施方案，該優選方案中的各個組成部件的設置以及連接關系可以進行任意的排列組合并形成完整的技術方案。

本實用新型的連接鋼筋安裝不動火施工技術方案如圖1-2所示，一種用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架，包括鋼架腹板和連接鋼筋，所述鋼架腹板包括第一預制鋼架腹板1和第二預制鋼架腹板2，第一預制鋼架腹板1上焊接有第一鋼花管4，第二預制鋼架腹板2上焊接有第二鋼花管5，所述連接鋼筋采用預制連接鋼筋3，預制連接鋼筋3采用U字形，預制連接鋼筋3的兩端分別套裝在第一鋼花管4和第二鋼花管5內。第一鋼花管4的內徑大于預制連接鋼筋3的外徑2-5mm，第二鋼花管5的內徑大于預制連接鋼筋3的外徑2-5mm。所述焊接作業均在隧道洞外進行。

該連接鋼筋安裝不動火施工技術方案是將現有初期支護鋼架的連接鋼筋洞內焊接作業改進為在洞外先行加工預制件并完成相關的焊接作業，之后運輸到洞內進行組裝，從而大幅減少了洞內焊接工序，使洞內火源顯著降低，有效保障瓦斯隧道的施工安全。

現有的連接鋼筋安裝洞內動火施工方案如圖3所示，包括第一焊接鋼架腹板6、第二焊接鋼架腹板7、現場焊接連接鋼筋8、第一焊接翼板9、第二焊接翼板10、第三焊接翼板11和第四焊接翼板12，由于現場焊接連接鋼筋8與兩側的第一焊接鋼架腹板6和第二焊接鋼架腹板7之間沒有設置套裝結構件，因此只能在瓦斯隧道洞內進行焊接安裝連接鋼筋8，致使洞內動火施工存在重大安全事故隱患。

本實用新型的鎖腳安裝不動火施工技術方案如圖4-6所示，一種用于瓦斯隧道的不動火預制初期支護鋼架，包括鋼架腹板20、鋼架翼板13、第一L形筋板14、第二L形筋板16、第一鎖腳錨管21和第二鎖腳錨管22，第一L形筋板14和第二L形筋板16緊鄰并焊接在鋼架翼板13上，第一L形筋板14上焊接有第三鋼花管15，第二L形筋板16上焊接有第四鋼花管17，第三鋼花管15的兩端和第四鋼花管17的兩端均為開口結構且在管內分別套裝有第一鎖腳錨管21和第二鎖腳錨管22，在所述鋼花管內壁與鎖腳錨管外壁之間的空隙內填充有錨固劑23。第三鋼花管15的內徑大于第一鎖腳錨管21的外徑2-5mm，第四鋼花管17的內徑大于第二鎖腳錨管22的外徑2-5mm。第三鋼花管15長度至少為20cm，第四鋼花管17長度至少為20cm。所述焊接作業均在隧道洞外進行。

該鎖腳安裝不動火施工技術方案是將現有初期支護鋼架的鎖腳洞內焊接作業改進為在洞外先行加工預制件并完成相關的焊接作業，之后運輸到洞內進行組裝，鋼架立架后順著第三鋼花管15和第四鋼花管17的管口方向分別安裝第一鎖腳錨管21和第二鎖腳錨管22即可，此舉大幅減少了洞內焊接工序，使洞內火源顯著降低，有效保障瓦斯隧道的施工安全。

現有的鎖腳安裝洞內動火施工方案如圖7-9所示，包括鋼架腹板20、鋼架翼板13、第一L形筋板14、第二L形筋板16、第一鎖腳錨管21和第二鎖腳錨管22，由于第一鎖腳錨管21和第二鎖腳錨管22與兩側的第一焊接鋼架腹板6和第二焊接鋼架腹板7與鋼架腹板20以及鋼架翼板13之間沒有設置套裝結構件，因此只能在瓦斯隧道洞內進行焊接安裝第一鎖腳錨管21和第二鎖腳錨管22，致使洞內動火施工存在重大安全事故隱患。

在采用礦山法進行暗挖施工時，圍巖支護一般分為初期支護和二次襯砌，二次襯砌一般是混凝土或鋼筋混凝土結構。在二次襯砌施作之前，剛開挖之后立即進行的支護形式稱之為初期支護，一般有噴射混凝土、噴射混凝土加錨桿、噴射混凝土錨桿與鋼架聯合支護等形式。隧道開挖后，為控制圍巖應力適量釋放和變形，增加結構安全度和方便施工，隧道開挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結構一部分的結構層。

所述錨固劑在建筑行業中又稱為結構錨固膠，用于鋼筋、螺栓的錨固。所述錨固劑的主要技術性能：早期強度高，半小時強度可達12—18MPa，4小時達25—30MPa，28天可達50—60MPa；施工性能好，不受場地限制；對鋼筋沒有銹蝕作用，抗滲性良好。