一种多向可调型装配式锁脚与支护钢架连接器及使用方法与流程

1.本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种多向可调型装配式锁脚与支护钢架连接器及使用方法。


背景技术：

2.随着我国交通强国建设目标的不断推进，中老铁路、川藏铁路、滇藏铁路、新藏铁路等世纪工程不断涌现，隧道工程建设环境更加复杂，极高风险隧道也越来越多。在软弱围岩隧道开挖支护过程中，通常需要在边墙范围支护钢架两侧打设锁脚锚杆增强初支结构稳定性，防止拱脚收缩和掉拱，其中锁脚锚杆与支护钢架的连接效果十分关键。目前隧道施工过程中对于锁脚锚杆与支护钢架的连接方式呈多样化，主要采用洞内钢筋焊接、绑扎等措施，连接方式缺乏统一性、规范性及可靠性，严重影响初支结构整体稳定性，多次因为连接效果不佳或是施工不规范引发灾难事故。
3.此外，对于瓦斯隧道工区，《铁路瓦斯隧道技术规范》8.3.2条文说明要求减少洞内焊接，避免安全风险，对锁脚锚杆与支护钢架的连接施工提出了更高的要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，基于上述工程难题，本发明提供了一种多向可调型装配式锁脚锚杆与支护钢架连接器及其使用方法，可有效解决目前常用施工方式的弊端，实现洞外焊接配件，洞内拼装主件，快速装配化施工，同时满足瓦斯隧道工区洞内不宜焊接的施工要求，可有效降低施工安全风险，有利于高质量建设隧道交通工程。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种多向可调型装配式锁脚与支护钢架连接器，包括外框，所述外框的两端都设有通孔，所述通孔内侧转动连接有螺母，所述螺母内侧设有与其螺纹连接的螺杆，所述螺杆的一端伸入到外框内与夹块连接；所述外框一侧通过连接轴活动连接有槽钢，且所述连接轴上设有用以固定外框的固定组件。
7.该技术方案中，外框可采用矩形、圆形、椭圆形或其他异形构造组成，本方案优选为矩形，同时，外框可采用一次成型结构组成，也可采用多个结构拼接组成，本装置的所有部件都在工厂整体预制成型；本装置在具体使用时，首先将槽钢的一侧焊接在支护钢架上，焊接前需根据设计图纸，对焊接位置和焊接角度进行控制，焊接完成后，进入隧道内对支护钢架进行支护施工，支护完成后，施工完成之后，将外框置于槽钢的一侧，使得第一连接孔和第二连接孔对齐，之后将连接轴穿过第一连接孔和第二连接孔，即完成外框的与槽钢的连接，之后在两个夹块之间插入锁脚锚杆，然后按住螺母并旋转螺杆，使得螺杆带动夹块朝靠近锁脚锚杆的方向移动，当夹块与锁脚锚杆抵紧后，停止转动螺杆，并开始旋转夹块，使得夹块带动螺母和锁脚锚杆沿其周向转动一定角度，以调节锁脚锚杆在其中一平面上的倾斜角度，以适应安装需求，之后再旋转外框，外框带动锁脚锚杆沿连接轴的周向转动指定角度，以调节锁脚锚杆在另一平面上的倾斜角度，最后通过固定组件将外框固定，并旋转螺
母，螺母带动螺杆沿朝向锁脚锚杆的方向移动(需要说明的是，由于此时螺杆处于抵紧状态，即此时转动螺母，螺母不会带动螺杆转动，而是带动螺杆沿其轴向移动)，使得螺杆带动夹块进一步的将锁脚锚杆抵紧固定。综上，本发明通过设置的外框、螺杆、螺母、固定组件以及连接轴，能够实现锁脚锚杆和槽钢的可拆卸连接，即工人不用在隧道有瓦斯等限制明火施工的条件下对其进行焊接，降低了焊接施工作业困难和安全风险；同时，由于外框可转动的连接在槽钢上，因此工作人员可通过转动外框以调节锁脚锚杆在一个平面上的倾斜角度，且也可通过转动夹块以调节锁脚锚杆在另一平面上的倾斜角度，以适应锁脚锚杆的不同的安装需求，实用性较强。
8.优选的，所述外框一侧贯穿设有第一连接孔，所述槽钢上贯穿设有第二连接孔，所述连接轴穿过第一连接孔和第二连接孔，所述固定组件包括挡块、外螺纹以及螺帽，所述挡块设在连接轴的一端，所述外螺纹设在连接轴侧壁上，所述螺帽螺纹连接在连接轴上。
9.该技术方案中，需要说明的是，固定组件具体包括挡块、外螺纹以及螺帽，挡块、外螺纹都与连接轴一体成型而成，挡块的直径大于第一连接孔和第二连接孔的直径，本方案在具体使用固定组件对外框进行固定时，首先将连接轴的一端穿过第一连接孔和第二连接孔，此时挡块被卡在其中一个连接孔的一侧，之后，通过揪动螺帽，使得螺帽和挡块配合，以将槽钢和外框夹紧，以将外框固定。
10.优选的，所述通孔为条形孔，所述螺母可沿条形孔的长度方向滑动。
11.该技术方案，需要说明的是，通孔的长度大于螺母的直径，由于条形通孔的设置，使得螺母可沿条形孔的长度方向移动，进而带动锁脚锚杆沿外框的长度方向移动，以调节缩脚锚杆在外框上的位置。
12.优选的，所述螺母包括活动部和施力部，所述螺母通过活动部与通孔连接，所述施力部设在活动部的顶部。
13.该技术方案中，螺母具体包括转动部和施力部，转动部用于和通孔连接，施力部便于工作人员揪动螺母。
14.优选的，所述活动部的侧壁上设有限位环、弹性挡圈，所述限位环固定套设在活动部的侧壁底部，所述活动部侧壁上还设有可供弹性挡圈卡入的卡槽，所述弹性挡圈和限位环的直径都大于通孔的直径，且所述弹性挡圈和限位环之间形成可供通孔侧壁嵌入的限位槽。
15.该技术方案中，弹性挡圈为现有技术，弹性挡圈的直径可以根据需要进行调节；本方案通过设置的限位环和弹性挡圈可以实现螺母与外框的可拆卸连接；具体如下：当需要将螺母安装在外框上时，首先将螺母置于外框内，并使得螺母的施力部穿过通孔，然后将弹性挡圈卡入卡槽内，此时，弹性挡圈和限位环配合，使得螺母卡在通孔处，实现了螺母的安装；当需要将螺母取下时，取出弹性挡圈即可。
16.优选的，所述施力部的横截面为多边形形状。
17.该技术方案中，需要说明的是，施力部具体可为六角形，便于工作人员对其进行揪动。
18.优选的，所述夹块远离螺杆的一端为弧形面。
19.该技术方案中，将夹块远离螺杆的一端设为弧形面，增加了夹块与锁脚锚杆之间的接触面积，即提高了夹块对锁脚锚杆的稳固效果；需要说明的是，在转动螺杆的过程中，
当夹块的两端(即弧形面的较高的两端)与锁脚锚杆接触时，此时夹块与锁脚锚杆并不处于抵紧状态，即转动螺母，螺杆也会随着螺母转动，直到转动螺杆使得夹块的弧形面与锁脚锚杆的侧壁贴合后，此时螺杆和夹块将锁脚锚杆抵紧，即此时转动螺母，会带动螺杆沿其轴向移动，使得螺杆带动夹块进一步的将锁脚锚杆抵紧。
20.优选的，所述夹块靠近螺杆的一端设有连接件，所述连接件的一端和夹块连接，所述夹块的另一端和螺杆的侧壁连接。
21.该技术方案中，通过设置的连接件起到对螺杆和夹块进行加固连接的作用，增加了夹块和螺杆的稳定性。
22.优选的，所述螺母的底部设有可供连接件插入的放置槽。
23.该技术方案中，需要说明是，由于设有连接件，因此使得夹块背部与外框的最短距离为连接件的长度，即由于设有连接件使得两个夹块之间的最大距离减小，即使得本装置的适应范围减小，而通过设置的放置槽能用以放置连接件，使得连接件不会本装置的调节范围。
24.一种多向可调型装配式锁脚与支护钢架连接器的使用方法，包括以下步骤：
25.步骤1：支护钢架到场后，在进入隧道进行支护施工前，将槽钢的一侧焊接在支护钢架上；
26.步骤2：焊接完成后，进入隧道内对支护钢架进行支护施工；
27.步骤3：施工完成之后，将外框置于槽钢的一侧，使得第一连接孔和第二连接孔对齐，之后将连接轴穿过第一连接孔和第二连接孔，并将螺帽套设在连接轴上，即完成外框的与槽钢的连接；
28.步骤4：将外框与槽钢连接后，将锁脚锚杆置于两个夹块之间，之后，揪动螺杆，使得两个夹块对锁脚锚杆进行初步抵紧；
29.步骤5：沿通孔的长度方向滑动螺母，螺母带动螺杆、夹块移动，以将锁脚锚杆移动到待安装位处；
30.步骤6：转动夹块，夹块带动锁脚锚杆沿螺杆的周向转动指定角度，以调节锁脚锚杆在其中一个平面的倾斜角度；
31.步骤7：转动外框，外框带动锁脚锚杆沿连接轴的周向转动指定角度，以调节锁脚锚杆在另一平面上的倾斜角度；
32.步骤8：旋转螺帽，使得螺帽与挡块配合以将外框固定。
33.步骤9：旋转螺母，使得螺杆带动夹块将锁脚锚杆进行进一步的固定。
34.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
35.1.本发明通过设置的外框、螺杆、螺母、固定组件以及连接轴，能够实现锁脚锚杆和槽钢的可拆卸连接，即工人不用在隧道有瓦斯等限制明火施工的条件下对其进行焊接，降低了焊接施工作业困难和安全风险
36.2.同时，由于外框可转动的连接在槽钢上，因此工作人员可通过转动外框以调节锁脚锚杆在一个平面上的倾斜角度，且也可通过转动夹块以调节锁脚锚杆在另一平面上的倾斜角度，以适应锁脚锚杆的不同的安装需求，实用性较强。
附图说明
37.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
38.图1是本发明的外框与支护钢架连接时的立体结构示意图；
39.图2是图1中的夹块带动锁脚锚杆转动一定角度时后的立体结构示意图；
40.图3是图2中外框带动锁脚锚杆转动一定角度后的立体结构示意图；
41.图4是图3的侧视图；
42.图5是本发明的外框与槽钢的立体结构示意图；
43.图6是图5中各个部件拆分时的立体结构示意图；
44.图7是本发明的外框的切割立体结构示意图；
45.图8是本发明的螺杆和夹块的立体结构示意图；
46.图9是本发明的螺母的立体结构示意图；
47.图10是本发明的弹性挡圈和螺母拆分时的立体结构示意图；
48.图11是本发明的螺母的剖视图；
49.附图标记
50.1-螺杆，2-螺母，201-施力部，202-卡槽，203-转动部，204-限位环，205-放置槽，402-第一连接孔，3-弹性挡圈，4-外框，5-夹块，501-连接件，6-支护钢架，7-锁脚锚杆，8-槽钢，801-连接轴，802-螺帽，803-挡块，804-第二连接孔。
具体实施方式
51.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
53.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
54.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
55.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
56.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一
体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
59.实施例
60.如图1-图6所示，本发明实施例中公开了一种锁脚锚杆7与钢架连接用多向可调型构件，包括外框4，所述外框4的两端都设有通孔401，所述通孔401内侧转动连接有螺母2，所述螺母2内侧设有与其螺纹连接的螺杆1，所述螺杆1的一端伸入到外框4内与夹块5连接；所述外框4一侧通过连接轴801活动连接有槽钢8，且所述连接轴801上设有用以固定外框4的固定组件。
61.需要说明的是，外框4可采用矩形、圆形、椭圆形或其他异形构造组成，本方案优选为矩形，同时，外框4可采用一次成型结构组成，也可采用多个结构拼接组成，本装置的所有部件都在工厂整体预制成型；本装置在具体使用时，首先将槽钢8的一侧焊接在支护钢架6上，焊接前需根据设计图纸，对焊接位置和焊接角度进行控制，焊接完成后，进入隧道内对支护钢架6进行支护施工，支护完成后，如图1所示：将外框4置于槽钢8的一侧，使得第一连接孔402和第二连接孔804对齐，之后将连接轴801穿过第一连接孔402和第二连接孔804，即完成外框4的与槽钢8的连接，之后在两个夹块5之间插入锁脚锚杆7，然后按住螺母2并旋转螺杆1，使得螺杆1带动夹块5朝靠近锁脚锚杆7的方向移动，如图2所示：当夹块5与锁脚锚杆7抵紧后，停止转动螺杆1，并开始旋转夹块5，使得夹块5带动螺母2和锁脚锚杆7沿其周向转动一定角度，以调节锁脚锚杆7在其中一平面上的倾斜角度，以适应安装需求，如图3、图4所示，之后再旋转外框4，外框4带动锁脚锚杆7沿连接轴801的周向转动指定角度，以调节锁脚锚杆7在另一平面上的倾斜角度，最后通过固定组件将外框4固定，并旋转螺母2，螺母2带动螺杆1沿朝向锁脚锚杆7的方向移动(需要说明的是，由于此时螺杆1处于抵紧状态，即此时转动螺母2，螺母2不会带动螺杆1转动，而是带动螺杆1沿其轴向移动)，使得螺杆1带动夹块5进一步的将锁脚锚杆7抵紧固定。综上，本发明通过设置的外框4、螺杆1、螺母2、固定组件以及连接轴801，能够实现锁脚锚杆7和槽钢8的可拆卸连接，即工人不用在隧道有瓦斯等限制明火施工的条件下对其进行焊接，降低了焊接施工作业困难和安全风险；同时，由于外框4可转动的连接在槽钢8上，因此工作人员可通过转动外框4以调节锁脚锚杆7在一个平面上的倾斜角度，且也可通过转动夹块5以调节锁脚锚杆7在另一平面上的倾斜角度，以适应锁脚锚杆7的不同的安装需求，实用性较强。
62.在一个实施例中，如图5、图6所示，所述外框4一侧贯穿设有第一连接孔402，所述槽钢8上贯穿设有第二连接孔804，所述连接轴801穿过第一连接孔402和第二连接孔804，所
述固定组件包括挡块803、外螺纹以及螺帽802，所述挡块803设在连接轴801的一端，所述外螺纹设在连接轴801侧壁上，所述螺帽802螺纹连接在连接轴801上。
63.需要说明的是，固定组件具体包括挡块803、外螺纹以及螺帽802，挡块803、外螺纹都与连接轴801一体成型而成，挡块803的直径大于第一连接孔402和第二连接孔804的直径，本方案在具体使用固定组件对外框4进行固定时，首先将连接轴801的一端穿过第一连接孔402和第二连接孔804，此时挡块803被卡在其中一个连接孔的一侧，之后，通过揪动螺帽802，使得螺帽802和挡块803配合，以将槽钢8和外框4夹紧，以将外框4固定。
64.在一个实施例中，如图5、图6所示，所述通孔401为条形孔，所述螺母2可沿条形孔的长度方向滑动。
65.需要说明的是，通孔401的长度大于螺母2的直径，由于条形通孔401的设置，使得螺母2可沿条形孔的长度方向移动，进而带动锁脚锚杆7沿外框4的长度方向移动，以调节缩脚锚杆在外框4上的位置。
66.在一个实施例中，如图8、图9所示，所述螺母2包括活动部203和施力部201，所述螺母2通过活动部203与通孔401连接，所述施力部201设在活动部203的顶部。
67.螺母2具体包括转动部和施力部201，转动部用于和通孔401连接，施力部201便于工作人员揪动螺母2。
68.在一个实施例中，如图9、图10所示，所述活动部203的侧壁上设有限位环204、弹性挡圈3，所述限位环204固定套设在活动部203的侧壁底部，所述活动部203侧壁上还设有可供弹性挡圈3卡入的卡槽202，所述弹性挡圈3和限位环204的直径都大于通孔401的直径，且所述弹性挡圈3和限位环204之间形成可供通孔401侧壁嵌入的限位槽。
69.弹性挡圈3为现有技术，弹性挡圈3的直径可以根据需要进行调节；本方案通过设置的限位环204和弹性挡圈3可以实现螺母2与外框4的可拆卸连接；具体如下：当需要将螺母2安装在外框4上时，首先将螺母2置于外框4内，并使得螺母2的施力部201穿过通孔401，然后将弹性挡圈3卡入卡槽202内，此时，弹性挡圈3和限位环204配合，使得螺母2卡在通孔401处，实现了螺母2的安装；当需要将螺母2取下时，取出弹性挡圈3即可。
70.在一个实施例中，如图11所示，所述施力部201的横截面为多边形形状。
71.需要说明的是，施力部201具体可为六角形，便于工作人员对其进行揪动。
72.在一个实施例中，如图5所示，所述夹块5远离螺杆1的一端为弧形面。
73.将夹块5远离螺杆1的一端设为弧形面，增加了夹块5与锁脚锚杆7之间的接触面积，即提高了夹块5对锁脚锚杆7的稳固效果；需要说明的是，在转动螺杆1的过程中，当夹块5的两端(即弧形面的较高的两端)与锁脚锚杆7接触时，此时夹块5与锁脚锚杆7并不处于抵紧状态，即转动螺母2，螺杆1也会随着螺母2转动，直到转动螺杆1使得夹块5的弧形面与锁脚锚杆7的侧壁贴合后，此时螺杆1和夹块5将锁脚锚杆7抵紧，即此时转动螺母2，会带动螺杆1沿其轴向移动，使得螺杆1带动夹块5进一步的将锁脚锚杆7抵紧。
74.在一个实施例中，如图8所示，所述夹块5靠近螺杆1的一端设有连接件501，所述连接件501的一端和夹块5连接，所述夹块5的另一端和螺杆1的侧壁连接。
75.通过设置的连接件501起到对螺杆1和夹块5进行加固连接的作用，增加了夹块5和螺杆1的稳定性。
76.在一个实施例中，如图11所示，所述螺母2的底部设有可供连接件501插入的放置
槽205。
77.需要说明是，由于设有连接件501，因此使得夹块5背部与外框4的最短距离为连接件501的长度，即由于设有连接件501使得两个夹块5之间的最大距离减小，即使得本装置的适应范围减小，而通过设置的放置槽205能用以放置连接件501，使得连接件501不会本装置的调节范围。
78.本发明在具体使用时：支护钢架6到场后，在进入隧道进行支护施工前，将槽钢8的一侧焊接在支护钢架6上；焊接完成后，进入隧道内对支护钢架6进行支护施工；施工完成之后，将外框4置于槽钢8的一侧，使得第一连接孔402和第二连接孔804对齐，之后将连接轴801穿过第一连接孔402和第二连接孔804，并将螺帽802套设在连接轴801上，即完成外框4的与槽钢8的连接；将外框4与槽钢8连接后，将锁脚锚杆7置于两个夹块5之间，之后，揪动螺杆1，使得两个夹块5对锁脚锚杆7进行初步抵紧；沿通孔401的长度方向滑动螺母2，螺母2带动螺杆1、夹块5移动，以将锁脚锚杆7移动到待安装位处；之后转动夹块5，夹块5带动锁脚锚杆7沿螺杆1的周向转动指定角度，以调节锁脚锚杆7在其中一个平面的倾斜角度；之后转动外框4，外框4带动锁脚锚杆7沿连接轴801的周向转动指定角度，以调节锁脚锚杆7在另一平面上的倾斜角度；最后旋转螺帽802，使得螺帽802与挡块803配合以将外框4固定，旋转螺母2，使得螺杆1带动夹块5将锁脚锚杆7进行进一步的固定。
79.涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
80.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
81.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。