7鋼架格柵施工工藝工法

1、鋼架（格柵）施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-SD-0307-2011第五工程有限公司 韓磊 袁建飛1 前言1.1 工藝工法概況鋼架（鋼格柵）作為初期支護的重要組成部分，與噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)片形成支護體系，廣泛使用于鐵路、公路軟弱圍巖隧道（級以上）結(jié)構(gòu)中，在CD法、CRD法等隧道開挖中，由于拱架支護架設方便、能夠及時受力，為保證隧道施工安全具有重要作用。1.2 工藝原理鋼架是在隧道開挖初期支護期間，為使圍巖保持穩(wěn)定而按照隧道開挖輪廓布設的鋼格柵或型鋼、鋼軌等制成的支護骨架結(jié)構(gòu)，鋼架安裝后可阻止巖體過度變形和承受部分松弛荷載，達到支護圍巖穩(wěn)定，限制圍巖變形的目的，它通常與鋼筋網(wǎng)、噴射混凝

2、土等結(jié)合在一起共同受力。2 工藝工法特點格柵鋼架：相對型鋼架具有柔性好、節(jié)約鋼材、后工序噴砼回彈少、與所噴砼結(jié)合較好，形成鋼筋砼結(jié)構(gòu)。缺點是加工工作量大。型鋼鋼架：相對格柵鋼架具有強度高、整體性好、自身剛度大、可盡快承受荷載等特點；缺點是鋼材用量大、與噴砼結(jié)合差。3 適用范圍格柵、型鋼鋼架廣泛適用于級以上圍巖初期支護體系中。在級以上大斷面軟弱圍巖型鋼鋼架可配合CD、CRD等特殊隧道施工工法使用。4 主要引用標準鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準TB10417鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設【2010】241號高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準TB10753高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設【2010】2

3、41號5 施工方法5.1 加工持證操作人員在規(guī)劃的加工區(qū)內(nèi)，按照技術(shù)室交底先進行拱架大樣放樣，后嚴格按照技術(shù)要求進行焊接加工。加工分步進行，各個零部件在各自規(guī)劃區(qū)域內(nèi)進行加工，檢查合格后送至焊接組裝區(qū)域，焊接組裝完成后送至成品檢查區(qū)，成品檢查區(qū)的產(chǎn)品經(jīng)過檢查后，合格產(chǎn)品堆放在成品區(qū)，不合格的進行返工，檢查合格后存入成品區(qū)。5.2 格柵、型鋼鋼架安裝5.2.1安裝首先是測定出線路中線，確定高程，然后再測定其橫向位置，確保每榀鋼架在同一鉛垂面上，不偏斜、扭曲。5.2.2根據(jù)測設位置，各節(jié)鋼架在掌子面以螺栓連接，上、下端螺栓孔對齊，連接板面密貼。安設過程中，當鋼架和初噴層之間有較大間隙宜每隔2m用混

4、凝土預制塊楔緊，鋼架背后用噴混凝土填充密實。5.2.3成榀型鋼鋼架拼裝完并檢查無誤后，才開始焊接縱向連接體系，形成聯(lián)合受力。鋼架縱向連接體系根據(jù)具體情況，有鋼筋、鋼管、角鋼或槽鋼等，環(huán)向間距一般為0.51.0m，內(nèi)外交錯布置，焊接牢固。5.2.4鋼架需接長落底，在軟弱地層中采用單邊交錯進行，每次單邊接長鋼架12榀。在一般地層中可同時接長落底和仰拱鋼架相連并及時噴射混凝土。接長鋼架段和上部鋼架段間通過墊板用螺栓牢固連接。5.2.5鋼架現(xiàn)場安裝過程中，有時螺栓不能完全把鋼架節(jié)點板拉密貼。甚至，在采用雙側(cè)壁導坑施工的隧道中，左、右側(cè)壁導坑安裝的預留的鋼架接頭板，不可能用中部開挖封頂鋼架節(jié)段對位拼裝準

5、。這種情況需對節(jié)點板采取靈活的支墊，輔焊措施，確保達到設計節(jié)點的受力能力。5.2.6鋼架需與錨桿露頭及鋼筋網(wǎng)焊接，以增強其聯(lián)合支護的效應；鋼架架立好后，盡快進行噴混凝土作業(yè)，使鋼架與噴混凝土形成共同受力。6 工藝流程及操作要點6.1 施工工藝流程施工準備加工廠選址：現(xiàn)場查看和調(diào)查，所租用的土地范圍內(nèi)，地下沒埋設有其他的管道和管線，地面上沒有其他建筑物等，現(xiàn)場的施工用水、用電接通較為方便，在經(jīng)過場地平整后，具備“三通一平”的施工條件。加工廠建設符合國家強制性標準、業(yè)主和項目標準化等相關(guān)管理辦法規(guī)定。加工廠建設規(guī)模復核施工使用要求，具備足夠的原材料及辦成品存放空間。加工廠建設體現(xiàn)標準、節(jié)約用地、節(jié)

6、省投資、環(huán)保節(jié)能、合理實用的原則。加工廠建設流程：場地平整彩鋼圍護硬化附屬設施安裝頂棚流程。材料準備1 格柵鋼架所需材料：一般情況下，主筋采用1625的螺紋鋼筋，腹筋采用1012的圓鋼，箍筋610的圓鋼，連接件采用=820mm的鋼板或配對不等邊角鋼，1628高強螺栓連接。2 型鋼鋼架所需材料：一般情況為工字鋼，也有采用“L”、“U”型型鋼或鋼軌，連接件采用=820mm的鋼板，1628高強螺栓連接。6.1.3安裝及檢查驗收加工廠從成品區(qū)將拱架運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，支護班組現(xiàn)場按照技術(shù)室測量放樣尺寸安裝拱架，完成后由質(zhì)檢人員進行檢查驗收，合格后進入下道工序施工，檢查不合格進行返工，返工完成后再由質(zhì)檢人員

7、進行檢查驗收，直至合格。前期準備開挖斷面檢查鋼筋、連接件材料欠挖處理測量定位隧道內(nèi)格柵鋼架拼裝格柵鋼架架立就位焊接縱向連接鋼筋和錨桿頭噴射砼固定施工結(jié)束場內(nèi)格柵鋼架分節(jié)加工場內(nèi)格柵鋼架驗收、堆放格柵鋼架轉(zhuǎn)運至隧道內(nèi)場內(nèi)連接鋼筋加工及轉(zhuǎn)運圖1 格柵鋼架施工工藝流程圖前期準備開挖斷面檢查鋼筋、連接件材料欠挖處理測量定位隧道內(nèi)型鋼鋼架拼裝型鋼鋼架架立就位焊接縱向連接鋼筋和錨桿頭噴射砼固定施工結(jié)束場內(nèi)型鋼鋼架分節(jié)加工場內(nèi)型鋼鋼架驗收、堆放型鋼鋼架轉(zhuǎn)運至隧道內(nèi)場內(nèi)連接鋼筋加工及轉(zhuǎn)運圖2 型鋼鋼架施工工藝流程圖6.2 操作要點施工準備要點選址要點：場地選定后須“三通一平”的施工條件。建設要點：場地按照測量

8、放線平整，按照中心高四周低的原則，預設2%坡度，同時對頂面標高進行控制，砼澆筑過程中嚴格控制砼厚度及平整度，設置伸縮縫，縫間填塞瀝青麻絲，場地四周設置排水溝，水泥砂漿抹面，保證場地排水通暢。加工廠按照原材存放區(qū)、加工區(qū)、成品存放區(qū)、成品檢查區(qū)四個分區(qū)布局。加工質(zhì)量控制要點1 型鋼鋼架采用冷彎成型，格柵鋼架采用胎膜焊接，各節(jié)鋼架拼裝要求尺寸準確，弧形圓順，周邊拼裝允許偏差±3cm，平面翹曲小于2cm。2 鋼架節(jié)點焊接長度應按照設計要求進行，焊縫質(zhì)量要滿足規(guī)范要求。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。3 鋼架加工允許偏差為：主筋全長±10mm

9、，彎折位置20mm，箍筋內(nèi)凈尺寸±3mm。4 鋼筋彎制使用機械彎制，彎制符合設計和規(guī)范要求。5 首批加工好的鋼架在使用前在硬化好的平面場地上試拼裝，合格后方可大量加工和使用。安裝及檢查驗收要點1 鋼架安裝均在隧道每循環(huán)開挖并初噴完混凝土后立即進行，一般在分部開挖的平臺上進行操作；如果分部支護斷面較大，配備臺架進行操作。2 鋼架安裝允許偏差：縱向間距±100mm，橫向±50mm，高程±50mm，垂直度±2°。3 鋼架盡量密貼圍巖并與錨桿焊接牢固，相鄰兩榀鋼架之間按設計采用縱向連接鋼筋連接牢固。7 勞動力組織拱架施工技術(shù)要求高，專業(yè)性較強

10、，要求各個環(huán)節(jié)配合協(xié)調(diào)好，且由于其特殊性，現(xiàn)場需配備專業(yè)技術(shù)人員。作業(yè)人員一天24小時按照施工循環(huán)連續(xù)作業(yè)，人員配備見表1（供參考）。表1 鋼架（格柵）作業(yè)勞動力序號作業(yè)組主要作業(yè)內(nèi)容人 數(shù)技術(shù)員技工普工1技術(shù)組施工、技術(shù)指導222試驗組各種材料試驗113作業(yè)組移動模架作業(yè)3124鋼筋組拱架加工、制作385運輸組拱架及其配件運輸28 主要機具設備表2 主要設備配置表（參考）序號設備名稱規(guī)格型號數(shù)量用 途1隨車吊8t1臺運輸鋼架至隧道2裝載機ZL501臺鋼架倒運3運輸車10t1臺鋼架配件運輸4作業(yè)平臺1臺鋼架安裝平臺5電焊機BX1-5007臺格柵焊接與安裝6風鉆YT-286臺錨桿打設7彎曲機GW

11、-401臺彎曲鋼筋8冷彎機WGJ-2501臺彎曲工字鋼9調(diào)直機GT4-141臺鋼筋調(diào)直10切斷機GQ-401臺鋼筋下料11等離子切割機1臺工字鋼切割12鉆孔機Z3050X161臺螺栓孔加工9 質(zhì)量控制9.1 易出現(xiàn)的質(zhì)量問題接頭連接質(zhì)量鋼架加工過程中接頭連接主要是鋼架兩頭連接腳板及螺栓孔加工，連接腳板和螺栓孔在鋼架加工過程中出現(xiàn)角度或尺寸上的小偏差，就會導致鋼架在拼裝時連接變形或無法連接。9.1.2焊接質(zhì)量鋼架主要是將原材經(jīng)過焊接而連接起來的產(chǎn)品，而焊接是一件技術(shù)和經(jīng)驗兼?zhèn)涔ぷ?，操作人員的任何失誤都有可能造成質(zhì)量的不合格。9.1.3架設質(zhì)量鋼架架設最關(guān)鍵的質(zhì)量控制之一就是鋼架間距控制，當鋼架間

12、距超過2m后，鋼架就失去了它的意義，因此必須嚴格控制鋼架間距，不超過允許偏差±10cm，確保拱架受力的合理性。9.2 保證措施拱架的鋼材品種和規(guī)格必須符合設計要求，每批鋼材必須檢查質(zhì)量證明文件并進行相關(guān)性能試驗。鋼架原材應平順，無損傷，表面不得有裂紋、油污、銹蝕。鋼筋加工操作人員必須持證上崗，規(guī)范操作。由于已安裝鋼架部分變形，接頭不能正確對位時，采取綁焊等措施必須可靠，確保鋼架整體受力滿足要求。鋼架焊接不得有假焊，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷。每榀鋼架加工完成后，先在加工場地上進行試拼，各節(jié)鋼架拼裝，要求尺寸準確，弧形圓順。鋼架間距嚴格按照設計尺寸布置，質(zhì)檢不合格的返工直至合格。1

13、0 安全措施10.1 主要安全風險分析鋼架從原材進場到現(xiàn)場鋼架的施工，整個過程中的安全風險主要為加工廠加工機械操作安全，施工現(xiàn)場安全施工安全。加工廠加工機械設備較多，操作人員的技術(shù)、經(jīng)驗和安全意識水平不同，在操作設備過程中的粗心大意等都可能產(chǎn)生不安全事件；鋼架支護在隧道掌子面的臺架或臨時平臺上進行作業(yè)，并且作業(yè)人員在作業(yè)期間一直暴露在開完后的狹小空間，拱部及邊墻部位存在掉塊或坍塌的危險，作業(yè)風險極大。10.2 保證措施1 為保證機械操作安全，制定各類機械操作規(guī)程，要求操作人員嚴格按照規(guī)程操作，定期對其機械設備進行維修保養(yǎng)，確保設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好。2 要求操作人員持證上崗，定期進行技術(shù)和安全培訓，

14、使操作人員提高安全防范意識。3 為保證施工現(xiàn)場施工安全，施工人員進場前必須經(jīng)專業(yè)培訓，達到要求后方能進入施工現(xiàn)場施工。4 進入作業(yè)面前首先必須做好個人安全防護工作，進入作業(yè)面后先進行排險工作，確保作業(yè)空間的安全，同時設專職安全員進行監(jiān)督和觀察瞭望。5 對于發(fā)生緊急安全事件時及時告知施工人員進行撤離。11 環(huán)保措施11.1是現(xiàn)場文明施工，場地布置合理，材料堆放有序，員工佩卡上班，特殊工種持證上崗，各種標牌、標語立于各責任區(qū)，作業(yè)現(xiàn)場井然有序。11.2是廢物處理，施工過程中產(chǎn)生的廢棄物主要為鋼材，按要求指定的地點堆棄，定期集中處理，嚴禁將廢棄物隨意堆棄。12 應用實例12.1 工程簡介發(fā)鳩山隧道位

15、于山西省長子縣發(fā)鳩山附近，線路在該段以隧道方式穿越發(fā)鳩山及黑虎嶺?？傮w呈西東向展布，發(fā)鳩山隧道西起臨汾市安澤縣杜村鄉(xiāng)，中間經(jīng)過南莊、響水鋪、申家溝，東出于長治市長子縣石哲鎮(zhèn)趙家溝，是全線范圍的重點控制工程。隧道起迄里程為DK440+342DK454+910，全長14568m；中鐵一局承擔的11標發(fā)鳩山隧道起止里程DK447+361DK454+915，長7554米，級圍巖6179m，級圍巖670m，級705m，分別占總長的81.8%、8.9%、9.3%。12.2 施工情況發(fā)鳩山隧道出口DK454+625DK454+915淺埋段，且圍巖受風化和地表水的影響，圍巖相對破碎，洞口段采用¢108管棚支護進洞，施工中采用三臺階法施工，鋼架采用I20a型鋼鋼架，縱向間距0.75m，拱部采用¢42超前小導管注漿超前支護，長4.5m，環(huán)向間距0.4m。2011年06月25日發(fā)鳩山隧道出口順利通過施工淺埋段，通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示，此段圍巖變形處于正常范圍，并且連續(xù)安全生產(chǎn)205天。12.3 工程結(jié)果評價鋼架安裝與隧道中線垂直，連接做到上、下端螺栓孔對齊，螺栓擰緊使節(jié)點板密貼。軟弱圍巖段，在拱腳（或墻腳）增設槽鋼縱梁，避免產(chǎn)生大沉降。軟弱圍巖段，鋼