本发明属于隧洞初期支护技术领域，公开了一种小断面隧洞初支防脱空的拱架结构，包括顶拱工字钢、仰拱工字钢以及多个连接支座；仰拱工字钢位于顶拱工字钢底部，且仰拱工字钢两端分别通过连接支座与顶拱工字钢可拆卸连接；连接支座包括一体成型的承插筒和卡槽，承插筒和卡槽垂直设置，承插筒用于与顶拱工字钢插接，卡槽用于与仰拱工字钢插接，且仰拱工字钢底面与卡槽之间具有沉降位移间隙，本发明可有效消除隧洞仰拱工字钢下沉位移对顶拱工字钢拱架支护结构沉降脱空的不利影响，可有效承受地下水的反力作用。