隧道鋼拱架安裝精度控制技術

1、1 1 鋼拱架施工存在的主要問題與難題1 1 鋼拱架施工存在的主要問題與難題隧道鋼拱架安裝精度控制技術XX， XX， XX( XXXXXXXXXXXXXXXX) XXX摘要：目前國內(nèi)復合式襯砌隧道的設計中，鋼拱架經(jīng)常采用，它適用于對軟弱圍巖的強支護，確保其穩(wěn)定性。但是在實際施工中，鋼拱架的安裝精度卻難以控制，鋼拱架的連接、垂直度、高程控制、橫向偏差等方面往往達不到質(zhì)量要求，這會對鋼拱架的受力結構帶來較大影響，從而導致出現(xiàn)初期支護變形、開裂等問題，增加了隧道施工風險。本文通過云南省蒙文硯高速公路老鷹山隧道初期支護鋼拱架的安裝施工，介紹隧道鋼拱架安裝的精度控制技術。關鍵詞：隧道；鋼拱架；精度控制0

2、 引言云南省蒙文硯高速公路老鷹山隧道設計為分離式隧道，分為左右雙幅，左幅全長2464 米，右幅全長2451 米，最大埋深137.81m ，隧道屬于長隧道。隧道洞身段支護襯砌按新奧法原理設計，采用初期支護和二次襯砌相結合的復合式襯砌。初期支護中，對于IV V 級圍巖，由徑向錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)及工字鋼鋼架組成。鋼架之間用縱向鋼筋連接，并與徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土形成一個整體，與圍巖密貼，形成承載結構。鋼拱架是承載受力的主要結構，因此其安裝精度控制至關重要。根據(jù) JTG F80-1-2004 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準的要求，鋼拱架的安裝精度要求如下表1 所示：表1、鋼拱架的安裝精度要求項次

3、檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率1安裝間距(mm)50尺量：每榀檢查2傾斜度()2測量儀器檢查每榀傾斜度3安裝偏差(mm)橫向 50尺量：每榀檢查豎向不低于設計標高4拼裝偏差(mm)3尺量：每榀檢查鋼拱架施工涉及到加工、測量、電焊、安裝等各方面專業(yè)知識，綜合性較強。通過長時間的質(zhì)量檢查，老鷹山隧道的鋼拱架安裝精度不能滿足要求，存在的主要問題如下：( 1 )鋼拱架加工不標準，加工質(zhì)量參差不齊。主要表現(xiàn)在鋼拱架扭曲、鋼拱架弧度不標準、連接法蘭間隙大、螺孔不一致、焊縫不牢固等。( 2)鋼拱架架設不符合要求，主要表現(xiàn)在基礎不堅實、中線偏差大、鎖腳錨桿施工不規(guī)范、縱向連接筋焊接質(zhì)量差等。( 3)噴

4、射混凝土后，鋼拱架受力發(fā)生沉降。2 鋼拱架的安裝精度控制措施針對以上的問題，有針對性地進行了一系列的措施，從鋼拱架的規(guī)范加工、精確安裝等方面進行控制，以確保鋼拱架的安裝精度滿足要求。2.1 鋼拱架的規(guī)范加工鋼拱架加工的質(zhì)量好壞，將會影響安裝的質(zhì)量。鋼拱架加工不規(guī)范容易造成鋼拱架安裝困難、安裝后不符合要求以及耗費更多的人力，甚至會耽誤工期，因此要嚴格控制鋼拱架的加工質(zhì)量。加工準備條件（ 1 ）場地建設鋼拱架加工場地應進行硬化處理，地面采用20cm 厚 C20 混凝土進行硬化， 有車輛行駛區(qū)用20cm 厚 C25 混凝土硬化，面積在 80-100m 2之間。鋼拱架冷彎設備應擺放在平整的場地上，鋼筋

5、加工廠總體上應滿足各功能分區(qū)的要求，如：原材料堆放區(qū)、加工制作區(qū)、半成品、成品堆放區(qū)、車輛運輸裝卸作業(yè)區(qū)所必須的空間等。（ 2）人員組織。鋼拱架加工人員主要由電焊工、輔助工等組成。在施工前，要對他們進行技術交底，并進行考核，不合格的人員不能參與施工。鋼拱架加工鋼拱架加工過程中須嚴格按設計要求制作，做好樣臺、放線、復核并標記號碼，在加工廠硬化處理過的平整場地上按1： 1 放出大樣，每榀拱架單元完成制作后必須符合內(nèi)外弧長及弦長，長度不符合設計要求的重新制作，確保每個單元的制作精度。型鋼鋼架采用冷彎成型，鋼架節(jié)點焊接長度應大于4cm，且對稱焊接。鋼拱架與連接鋼板焊接以往鋼拱架與鋼板焊接都是人工操作，

6、用手固定鋼板與鋼拱架，然后進行焊接。這樣鋼板與鋼拱架的相對位置僅憑工人的個人感覺和經(jīng)驗，無法做到精確定位，相鄰兩單元鋼拱架在拼接的時候，可能出現(xiàn)螺栓孔無法對齊或者偏差較大，螺栓無法穿過的現(xiàn)象。因此，拱架 與連接鋼板焊接的精確定位關系到拱架安裝的質(zhì)量。連接鋼板都是按 照固定的尺寸進行加工，鋼板上螺栓孔也是規(guī)范加工，尺寸位置都準 確，所以只要控制螺栓孔與鋼拱架橫截面的位置，就能保證焊接的精 確?，F(xiàn)場采用自己設計的定位器控制鋼拱架與連接鋼板焊接，定位器由 10mm 厚鋼板、 M20 螺栓、 8 圓鋼制作，由鋼板焊接一個“L 形”的鋼構件，鋼構件能夠一個側面能夠放在工字鋼槽內(nèi)，一個側面能夠準確卡在工字

7、鋼的端頭，在側面上面用鉆孔機鉆兩個能夠塞進M20 螺栓的圓孔，加工螺栓孔的過程要精確計算，兩顆螺栓的間距和高度，要與連接板最上層的螺栓孔的間距和高度相匹配。其工作的步驟基本如下：拱架半成品與定位器定位將已加工好的定位器放人已加工好的彎制鋼架上。如下圖 1 所示：1 、定位器就位（ 2）定位器與連接板定位將連接板上已鉆好的孔裝到定位器上，然后焊工將連接板與鋼架2.2.1 2.2.1 測量控制2.2.1 2.2.1 測量控制焊接牢固。焊接完成后，卸下連接板，用于下一次使用。如下圖 2 所示。2、連接板與定位器固定鋼架加工控制要點（ 1 ） 鋼拱架分節(jié)段制作，每節(jié)段長度應根據(jù)設計尺寸及開挖方法確定，

8、不宜大于4m。 每片節(jié)段應編號，注明安裝位置，防止工人裝車時裝錯，型鋼鋼架宜采用冷彎法制作成型。接頭鋼板螺栓孔采用機械鉆孔，孔口采用砂輪機清除毛刺和鋼渣，嚴禁采用氣割沖孔。（ 3）不同規(guī)格的首榀鋼拱架加工完成后，應放在平地上拼裝檢查，周邊拼裝允許偏差為30m，平面翹曲應小于20mm，鋼架加工的焊接部位不得有假焊、漏焊現(xiàn)象，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷；（ 4）鋼拱架與連接鋼板焊接要準確定位。2.2 鋼拱架安裝控制2.2.3 2.2.3 鋼拱架施工控制質(zhì)量要點每榀鋼鋼架安裝前，用全站儀、水準儀準確測量定出鋼架安裝的圖 3、鋼拱架測量控制點示意圖2.2.2 鋼拱架的精確安裝（ 1 ）各單元拱架制

9、作好后，運到工作面，拱架在運輸過程中要注意保護防止變形，架立前先用全站儀定出拱腳及隧道的中線位置和拱腳的高程。（ 2）鋼拱架安裝應確保兩側拱腳應放在牢固的基礎上。安裝前應將底腳處的虛渣及其他雜物徹底清除干凈；腳底超挖、拱腳標高不足時，應用噴射混凝土填充，再加墊槽鋼，鋼拱架安放在槽鋼上面。根據(jù)定出的拱腳位置先安裝左右拱腳的兩單元，并臨時固定后，通過鋼板及螺栓連接安裝剩余單元，一榀拼裝好后，通過用吊線錘的方法調(diào)整拱架的傾斜度，保證拱架在豎直平面內(nèi)，并通過用鎖腳錨桿及周邊的徑向錨桿固定拱架。架設鋼架時在拱腳以上30cm 高度處，緊貼鋼架兩側邊沿下傾角30打設鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，最后用中

10、22 縱向連接筋進行連接，連接筋的環(huán)向間距為100cm ，縱向連接筋應與每榀拱架焊接牢固。（ 3）鋼拱架的支撐根據(jù)長期的施工觀察，我們發(fā)現(xiàn)復噴混凝土至設計厚度后，鋼拱架受到混凝土重力作用，發(fā)生沉降，從而導致鋼架高程和位置的變化。為改變此情況，我們一方面通過精確測量，增加預留沉降量，確保拱架的高程滿足要求。另一方面，利用專用的支撐桿，把拱架支撐在作業(yè)臺架上，起到定位和支撐的作用，防止發(fā)生過大的變形。如下圖4所示：4、鋼拱架支撐桿示意圖2.2 鋼架安裝控制要點 （ 1 ）鋼拱架在初噴砼后安裝，應盡可能與圍巖或初噴面密貼，有間隙時應采用混凝土墊塊楔緊，嚴禁采用片石回填。并與錨桿焊接牢固，鋼架之間設置

11、縱向連接鋼筋；（ 2）鋼架不得侵入二次襯寸砌斷面，各節(jié)鋼架間以螺栓連接，連接板之間密貼。沿鋼架外緣每隔2m 應用鋼楔或砼預制塊頂緊；（ 3）鋼拱架立起后，根據(jù)中線、水平將其校正到正確位置，然后用定位筋固定，并用縱向連接筋將其和相鄰鋼架連接牢靠。鋼架安裝時應垂直于隧道中線，豎向不傾斜、平面不錯位，不扭曲，上、下、左、右允許偏差50mm ，鋼架傾斜度應小于2 。（ 4）鋼拱架應分節(jié)段安裝，節(jié)段與節(jié)段之間應按設計要求連接。連接鋼板平面應與鋼架軸線垂直。（ 4）鋼拱架安裝就位后，鋼拱架與圍巖之間的間隙應用噴射混凝土充填密實，并使鋼拱架與噴射混凝土形成整體。噴射混凝土應由兩側拱腳向上對稱噴射，并將鋼架覆蓋，臨空一側的噴射混凝土保護層厚度應不小于20mm 。4 總結隧道鋼拱架施工在項目管理上要得到足夠重視，由鋼拱架施工質(zhì)量差而出現(xiàn)的不同程度的質(zhì)量事故已屢見不