李松钢拱架加工工艺及施工性能特点_钢拱架施工工艺流程
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钢拱架加工工艺及施工性能特点
摘要：围岩条件较差情况下，复合式衬砌隧道一般采用钢拱架喷射混凝土及锚杆组成的初期支护。钢拱架支护形式在经济、刚度、承载力等方面存在明显的差别。结合隧道钢拱架施工便利对施工工艺进行论述。
关键词：钢拱架支护；承载力；初始释放荷载。1工程概况
拟建公伯岭1号隧道位于青海省循化县公伯峡电站大坝库区黄河右岸临河山脊地段，进口位于大坝上游约4.0Km斜坡中下部；出口位于大坝上游约7Km处支沟右岸斜坡中下部，行政上属化隆县管豁。设计为左右双线越岭隧道：左线里程桩号ZK80+982—ZK84+030,隧道全长3048米；右线里程桩号K81+056—K84+107，隧道全长3051米；坡率0.60%、0.50%、0.55%、1.26%、1.29%,属长隧道，最大埋深约370米（左线）360（右线）。2.拱架加工工艺
1.钢拱架加工前要根据设计尺寸在平整的钢板上放出大样，控制弧度和长度，保证加工出来的拱架曲线平顺，美观。
2.按照放出的大样，钢拱架在型钢弯曲机上按照放样尺寸分段加工。3.加工时要考虑台车模板加大尺寸，洞身开挖预留变形量等因素的影响，分段加工时适当加大拱架半径，保证隧道净空尺寸。由于各拼装段半径的加大，拱架总长也随之加长。
4.钢拱架连接钢板采用240×200×14mm型号，螺栓连接拼装，骑缝焊接牢固，焊接缝要饱满，不得有砂眼。如图1所示。
图1 钢拱架加工流程
5.分段加工好的拱架在焊接拼装前要分类放好，并做好标记，以免拼装时混淆。
3.拱架施工方案及工艺
1.施工方案
钢拱架加工厂加工，集中堆放，下面要垫有枕木，防止锈蚀，装载机运至工作面，人工配合机械安装。两榀拱架之间用Ф22连接筋焊接连接，连接筋间距不大于1.0m,并在钢架支护内缘和外缘交错布置，当拱架仍然欠稳定时，可根据实际情况加设交叉连接筋。拼装焊接每段长度根据施.工实际调整。将监理抽检合格的拱架放在一起，并立有标识牌,用布篷覆盖，做好防锈蚀工作后待用。采用装载机运至掌子面，利用钻眼作业台车，人工配合装载机安装拱架。2.钢拱架施工流程如图2所示。
图2 钢拱架施工工艺流程
4.拱架安装施工要点
1.拱架加工好后要进行预拼装，合格后方可使用。2.安装前对岩面初喷5cm混凝土。
3.测量拱架安装设计顶面标高，钢架架设位置符合设计。
4.清除钢架底角浮碴，拱脚有一定的埋置深度，并落到牢固基础上，不得用碎石、块石砌 垫，可设置钢板进行调整，或用砼加固。
5.工作平台就位后，自下而上进行安装拱架，拱架应尽量与围岩接近，但留出砼保护层，与围岩间隙较大时，设置砼垫块垫紧。
6.安装时，拱架面要保持与中线垂直，上下左右偏差控制在±5cm，斜度小于±2°。7.依据设计施作锁脚锚杆，锚杆焊接于钢架之上，并焊接纵向连接筋。
8.拱架安装预留沉降量应符合设计。预留变形量：洞口S洞断面12cm，施工误差5cm。9.架设拱架时要安排测量人员全程监测，控制拱顶高程、水平距离最大跨宽度和倾斜度，不符合要求时及时调整，确保拱架施工各项指标符合技术规范要求。5.施工中应注意的问题
1.拱架支护应根据围岩条件、隧道开挖断面的尺寸、埋深、开挖方式、拱架施作的时间等进行施工设计。
2.根据中线、水平、坑道断面和预留变形量等将构件支护架设在中线方向的垂直面上，并力求整齐。同时支护之间应纵向连接牢靠，构成整体。
3.仰拱开挖前，可架设横撑顶紧两侧墙脚，防止边墙内挤。
4.在松散破碎的围岩中应设置斜撑、立柱等支顶拱脚。当岩层层理向隧道内倾斜时，应采取措施防止岩层顺层滑塌。5.拱架安设应在开挖后2小时内进行，并尽可能多的与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护效应。
6.架设后的拱架要经常有人检查，特别是每次放炮后。如果发现杆件有破裂、倾斜、弯扭、变形以及接头松脱、填塞漏洞等异常时，应立即用安全而可靠的方法加固处理。7.支护变形非常明显必须抽换时，应从末端起逐排抽换，并要本着“先顶后拆”的原则进行，防止围岩松动滑塌。
8.喷射混凝土时要注意将钢拱架与岩面之间的间隙喷射密实。9.如施工中短期停止工作时，要将各部支护架设至开挖面。
10.开挖中层或落底前需拆除下导坑支护时，要由里往外倒退拆除。11.各部分支护的架设、修复和拆除，应由专人及时进行检查和验收。6钢拱架性能特点及初始释放荷载规律
（1）钢拱架的整体刚度很大，可以提供较大的早期支护刚度；型钢拱架较格栅钢架能更早承载。
（2）钢拱架可以很好的与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好，尤其以格栅钢架结合最好。
（3）格栅钢架采用钢筋现场加工制作，技术难度和要求并不高；对隧道段面变化要求并不高。
（4）钢拱架的装架设方便
（5）初期支护承担较大的初始释放荷载，它能够有效约束围岩早期的快速变形。
（6）三种测试元件反映出类似的规律；即不同元件测出的初始荷载分担比例基本相同，拱腰处为20%左右，拱脚为10%。
（7）拱腰的初始荷载分担比例大于拱脚。
（8）钢拱架内力、收敛和拱顶下沉对初始荷载更为敏感。
（9）拱腰处围岩压力初值略小，但拱脚处正常；这是由于拱腰处不易施工和元件埋设，介质相对松散，发生较大的变形后才有明显测值；监测中该现象较为普遍。根据实测值和分担比例估算该断面初始释放荷载，同时把不同时间的实测值列于图3。
图3 随时间增长的围岩间压力值结语
本文根据G310线循化至隆务峡段公路工程施工的实践，阐述了钢拱架施工方法、施工控制要点和施工工艺流程。因此，型钢拱架支撑的截面大、刚度大、承受隧道开挖后的初期受力的能力强，即能够有效控制隧道开挖后的初期变形。确保了施工技术不断提升，为项目建设的成功做出更多的贡献。参考文献：
[1] JTG D70—2004 公路隧道设计规范[S]
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