工程简介
案例隧道为小净距双车道单向高速公路隧道，全长616米，属于中隧道。隧址区位于太行山中山区，由拒马河环流形成的残山头构成构造剥蚀地貌。隧址区除局部堆积有第四系全新统坡洪积层或破崩积层外，大部分地段基岩裸露，基岩主要由燕山期二长花岗岩组成。
一、引言 为了加强隧道喷锚支护中喷层的刚度和强度，用以支承浅段、偏压段及Ⅳ一Ⅵ级围岩地段开挖后产生的早期荷载，控制围岩变形与松弛，一般采取钢拱架支护措施。钢拱架支护是山岭隧道施工中普遍涉及到的一种支护措施。隧道支护中，钢格栅和钢支撑统称为构件支撑。二者均被称为隧道钢架支护。二者构造不同、受力形式不同，在同样设计形式下，钢支撑和钢格栅两种支护形式在经济、刚度、承载力等方面存在明显的差别，然而在前期的加工、储存、安装过程中，二者又有一定的相同点。文章以张石高速塔崖驿隧道为研究背景，对隧道中钢架支护类型、构造、加工与安装注意事项进行论述，对二者的受力原理、适用条件进行分析对比。目的在于大家共同学习，经验交流。
复合氨基酸钢架支护是隧道施工中锚喷支护体系中与锚杆支护、钢筋网支护、喷射混凝土密切配合的一部分，在围岩破碎段中他与其他支护手段相辅相成配合使用，共同构成隧道的初期支护，发挥其作用，提供支护效果。
二、钢架支护分类：
隧道钢架支护总体分为两种形式即钢支撑与钢格栅。
2.1钢支撑：钢支撑采用各种型钢（U、I、L等）加工而成，根据设计要求，用大型冷弯机分节加工成所需形状，用拼装的方式使用于隧道支护体系中。钢支撑架设后能立即承载，发挥力学效应，加工需要大型机具，制作加工方便，构件连接方便，属于刚性支撑。在喷射混凝土未达到要求强度之前承担地层压力和约束变形，提高初期支护的能力。 2.2钢格栅：钢格栅是由钢支撑发展而来，它是由普通施工用钢筋经过冷弯焊接而成。常用形式为四根主筋构成（主筋直径不宜小于22mm）构成主要受力构件，之间加以联系钢筋共同构成几何不变体。格栅也是按设计分节预先加工，整体拼装，但其受力薄弱点环节为连接板，主筋与连接板焊接，连接板之间锚栓加固，拼装而成。钢格栅设后不能立即承载，
发挥力学效应，其质量轻易于安装，但加工工序较繁琐，连接板处加工难度较大，属于柔性支撑。喷射混凝土完成后钢格栅与混凝土接触面积大、粘结效果好，能够共同变形，共同受力。
三、钢架（钢支撑和钢格栅）的加工与安装
现场隧道工程施工钢架（钢支撑和钢格栅）的加工、安装操作、直接影响了结构的安全及稳定，把握好各道工序的质量关尤为重要。
然而在现场施工中应注意以下问题，值得大家思考：
1.加工方面：
3.1.1理解受力原理，综合考虑安装后拱架总体受力。
结合隧道受力分析，隧道钢架支护存在不同的受力点，在钢架加工中，各节拱架应注意连接点的布置，注意前后两榀连接点的交错，提高围岩段整体钢架的支护强度。拱架节段数应尽量少些，据钢支撑受力试验结果表明，分成两节在对称、偏压等荷载作用下比分成四节承载力能提高近1倍。
vmas而现场施工中，往往只是一味照搬图纸，忽视了这点，造成钢架连接点恰恰处于弯矩最严重部位；拱架接头出现在同一位置处，连成一条线；钢架接头出现在拱顶部位等错误做法，应提起大家高度注意。
3.1.2严格平整度控制，保证拼装后成整齐线形。
钢架加工要放眼于钢架的整体，钢架加工属于分段加工，加工场地应严格规范化，设置加工平台，加工连接模具，保证各节半成品拱架的平整、型钢断面的规整，在整体拼装时不会发生拼装偏差和平面翘曲的现象。
在现场加工中，大多追求了速度，而疏忽了拱架的精准度。场地没有统一测过平整度，没有一个良好的加工平台，致使分节加工后统一拼装时，连接法兰部分出现拼装偏差，整体线形较差，出现尾部、端头出现严重的翘曲现象。
3.1.3控制弧度圆顺，避免出现应力集中点。
钢架加工完毕后，各节线形应该圆顺，符合图纸设计，不能出现较为严重的“转角”, 影响了整体线形，出现了局部的应力集中点，进而影响了钢架受力。
现场加工中应避免加工机具的局限性，而使钢架线形出现问题。在弧度较大部分，应该加密机具的冷弯点，使弧形圆顺，不可出现虽然保证了各节段拱架的图纸设计弦长，但没有达到拱架应该有的圆顺度。
3.1.4提高连接法兰盘做工质量，避免拱架各节之间出现错台。
各节钢架需要法兰盘进行连接，法兰盘的加工质量直接影响到钢架的拼装质量。尤其在格栅钢架连接法兰时，更是要提起高度注意，格栅钢架成功与否，连接端最为重要。法兰盘尺寸、法兰盘钢板厚度、钻孔方式、位置、个数等都应引起高度注意。因为法兰的尺寸及钢板厚度、钻孔个数，位置等在设计中是与拱架型号相匹配的，二者性能经过了严格的性能校核，标准操作后，拱架连接会形成整体，荷载下受力一致。
严格杜绝出现私自更改法兰盘尺寸，更改钢板厚度的现象，在制作加工中应使用台钻按设计位置钻孔，不得用气焊气割“烧孔”，以及私自减少钻孔数目等。
值得注意的是，法兰盘与拱架连接也很重要。现场加工中，应该有专门的连接模具，保证法兰与拱架垂直连接，严格控制连接位置，避免出现因法兰连接导致拱架连接出现各节之间错台现象。
我还缺少什么3.1.5焊接合格，保证拱架整体刚度。
该部分包括钢架加工的焊接和钢架与法兰焊接两个注意部分。
首先焊接材料合格，电焊工持证上岗，以保证产品质量。
在钢材对接头部位及法兰连接部位要给予足够的关注。在钢支撑加工过程中，当型钢长度不够设计长度需要焊接加长时，连接焊缝必须特殊处理，先用电焊将两段型钢焊接，然后在腹板前后两个面用不得小于型钢型号的两块钢板进行“帮焊”（ 例如I18工字钢需用钢板尺寸不得小于180mm*180mm），焊缝高度不小于钢板厚度，焊缝宽度不得小于12mm。焊缝表面应平顺、饱满，无缺口、裂纹、焊渣及较大金属焊瘤。
3.1.6成品拱架合理储存。
加工合格的各节钢架使用方便，灵活。钢架加工完成后，要对成品尺寸、型号及整体焊接质量进行整体检查，发现问题及时解决处理，保证产品合格。对于不同位置的钢架应按型号、位置进行分类储存，按顺序码放，避免发生混用，不同型号乱接现象。
2.安装、施工方面：
印度教父
3.2.1严格控制开挖面质量，做好关键点控制。
拱架要与其他锚喷支护方式联合使用，安装之前，检查围岩掌子面爆破情况，在保证无欠挖的前提下，在拱顶、拱腰位置做好明显的位置点标注，控制中线位置，避免拱架拼装完毕后，偏离中心线，造成人为的严重超欠挖现象。
在现场施工中，因为没有控制好拱架位置而偏离中线的现象时有发生，导致本来开挖均匀的断面出现一侧普遍超挖现象，而在小净距隧道、偏压隧道中由于本来岩体压力不同，而导致拱架在人为上更出现了偏压。加之超挖过大后，背后空洞回填混凝土没有充分发挥其作用，而影响拱架的整体受力。
3.2.2拱架拱脚密实，保证拱架稳定。
根据测设的基准点，加工好的拱架在掌子面以螺栓连接法兰，为防止拱架在整体闭合之前处于稳定状态，安装前应仔细清理拱脚处虚渣。避免出现拱架因承载下沉，拱架下端应作用在坚硬的岩石上，或设在扩大接触面的钢板上，混凝土垫块上，不得使拱脚出现虚空现象。
现场施工中，错误的做法是，为了便于下台阶开挖后便于连接，而没有使拱架拱脚处密实。更有甚者，为了便于施工，拱架拱脚并没有经过特殊处理，而是以喷射混凝土回填，这种做法严重影响了拱架稳定，造成施工安全隐患。
3.2.3重视拱架安装标高、拼装偏差、拱架垂直度。
拱架安装过程中，为了下步工序的进行，应严格控制拱架标高，横向、竖向上的安装偏差，拱架安装要与隧道中线垂直，现场设交叉十字线控制。在标高不足的地方，严禁使用碎石、片石进行支垫，应用钢板进行调节，或浇筑混凝土调整，且混凝土标号不得低于C20。
北京师范大学文学院
拱架倾斜度在施工中也要严格控制，避免出现在纵向位置上，拱架成“扇形”布置，这样将拱架支撑力受到分解，在围岩破碎段拱架发挥不了其应有的支撑力。
3.2.4 重视拱架的加固稳定。
拱架的稳定方面要注意两点：即每榀拱架自身各节之间的稳定和拱架与拱架之间的稳定。
拱架自身：拱架各节之间要保证连接的牢固，连接螺栓要紧固牢靠，使拼装后成为一个永久的整体。值得注意，拱架之间必须使用楔块加固牢靠，并且与围岩楔紧。从实验资料表明，增加了楔块的拱架能发挥其100%刚度，楔块减少，则刚度随之下降，最多只能发挥到其80%的刚度，钢架由几节构成，楔块至少不能少于节点数。
rna干扰拱架之间：钢架之间用连接筋连接加固，连接筋由普通钢筋加工而成采用U型方式连接，环向间距1m。连接筋的焊接直接影响了该围岩级别段钢架的整体性和稳定性，现场施工中应重点控制。
3.2.5钢架与其他锚喷支护方式充分结合
⑴架设钢架完毕后，充分与其他支护结构连接，使他们形成“应力环”，联合发挥作用。喷砼时，应先喷填钢拱架与围岩的间隙，使钢架充分受力。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议