钢架格栅施工工艺工法

钢架格栅施工工艺工法

1 前言

1.1 工艺工法概况

钢架（钢格栅）作为初期支护的重要组成部分，与喷射混凝土、锚杆、钢筋网片形成支护体系，广泛使用于铁路、公路软弱围岩隧道（Ⅳ级以上）结构中，在CD法、CRD法等隧道开挖中，由于拱架支护架设方便、能够及时受力，为保证隧道施工安全具有重要作用。

1.2 工艺原理

钢架是在隧道开挖初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓布设的钢格栅或型钢、钢轨等制成的支护骨架结构，钢架安装后可阻止岩体过度变形和承受部分松弛荷载，达到支护围岩稳定，限制围岩变形的目的，它通常与钢筋网、喷射混凝土等结合在一起共同受力。

2 工艺工法特点

格栅钢架：相对型钢架具有柔性好、节约钢材、后工序喷砼回弹少、与所喷砼结合较好，形成钢筋砼结构。缺点是加工工作量大。

型钢钢架：相对格栅钢架具有强度高、整体性好、自身刚度大、可尽快承受荷载等特点；缺点是钢材用量大、与喷砼结合差。

3 适用范围

格栅、型钢钢架广泛适用于Ⅳ级以上围岩初期支护体系中。在Ⅴ级以上大断面软弱围岩型钢钢架可配合CD、CRD等特殊隧道施工工法使用。

4 主要引用标准

《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417

《铁路隧道工程施工技术指南》铁建设【2010】241号《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753

《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设【2010】241号

5 施工方法

5.1 加工

持证操作人员在规划的加工区内，按照技术室交底先进行拱架大样放样，后严格按照技术要求进行焊接加工。

加工分步进行，各个零部件在各自规划区域内进行加工，检查合格后送至焊接组装区域，焊接组装完成后送至成品检查区，成品检查区的产品经过检查后，合格产品堆放在成品区，不合格的进行返工，检查合格后存入成品区。

5.2 格栅、型钢钢架安装

5.2.1安装首先是测定出线路中线，确定高程，然后再测定其横向位置，确保每榀钢架在同一铅垂面上，不偏斜、扭曲。

5.2.2根据测设位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，

上、下端螺栓孔对齐，连接板面密贴。安设过程中，当钢架和初喷层之间有较大间隙宜每隔2m用混凝土预制块楔紧，钢架背后用喷混凝土填充密实。

5.2.3成榀型钢钢架拼装完并检查无误后，才开始焊接纵向连接体系，形成联合受力。钢架纵向连接体系根据具体情况，有钢筋、钢管、角钢或槽钢等，环向间距一般为0.5～1.0m，内外交错布置，焊接牢固。

5.2.4钢架需接长落底，在软弱地层中采用单边交错进行，每次单边接长钢架1～2榀。在一般地层中可同时接长落底和仰拱钢架相连并及时喷射混凝土。接长钢架段和上部钢架段间通过垫板用螺栓牢固连接。

5.2.5钢架现场安装过程中，有时螺栓不能完全把钢架节点板拉密贴。甚至，在采用双侧壁导坑施工的隧道中，左、右侧壁导坑安装的预留的钢架接头板，不可能用中部开挖封顶钢架节段对位拼装准。这种情况需对节点板采取灵活的支垫，辅焊措施，确保达到设计节点的受力能力。

5.2.6钢架需与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应；钢架架立好后，尽快进行喷混凝土作业，使钢架与喷混凝土形成共同受力。

6 工艺流程及操作要点

6.1 施工工艺流程

6.1.1施工准备

加工厂选址：现场查看和调查，所租用的土地范围内，地下没埋设有其他的管道和管线，地面上没有其他建筑物等，现场的施工用水、用电接通较为方便，在经过场地平整后，具备“三通一平”的施工条件。

加工厂建设符合国家强制性标准、业主和项目标准化等相关管理办法规定。加工厂建设规模复核施工使用要求，具备足够的原材料及办成品存放空间。加工厂建设体现标准、节约用地、节省投资、环保节能、合理实用的原则。

加工厂建设流程：场地平整→彩钢围护→硬化→附属设施→安装顶棚流程。

6.1.2材料准备

1 格栅钢架所需材料：一般情况下，主筋采用φ16～φ25的螺纹钢筋，腹筋采用φ10～φ12的圆钢，箍筋φ6～φ10的圆钢，连接件采用δ=8～20mm的钢板或配对不等边角钢，φ16～φ28高强螺栓连接。

2 型钢钢架所需材料：一般情况为工字钢，也有采用“L”、“U”型型钢或钢轨，连接件采用δ=8～20mm的钢板，φ16～φ28高强螺栓连接。

6.1.3安装及检查验收

加工厂从成品区将拱架运输到施工现场，支护班组现场按照技术室测量放样尺寸安装拱架，完成后由质检人员进行检查验收，合格后进入下道工序施工，检查不合格进行返工，

返工完成后再由质检人员进行检查验收，直至合格。

前期准备开挖断面检查

钢筋、连接件材料欠

挖

处

理

测量定位

隧道内格栅钢架拼装

格栅钢架架立就位

焊接纵向连接钢筋和锚杆头

喷射砼固定

施工结束

场内格栅钢架分节加工场内格栅钢架验收、堆放格栅钢架转运至隧道内

场内连接钢筋加工及转运

图1 格栅钢架施工工艺流程图

前期准备开挖断面检查

钢筋、连接件材料欠

挖

处

理

测量定位

隧道内型钢钢架拼装

型钢钢架架立就位

焊接纵向连接钢筋和锚杆头

喷射砼固定

施工结束

场内型钢钢架分节加工场内型钢钢架验收、堆放型钢钢架转运至隧道内

场内连接钢筋加工及转运

图2 型钢钢架施工工艺流程图

6.2 操作要点

6.2.1施工准备要点

选址要点：场地选定后须“三通一平”的施工条件。

建设要点：场地按照测量放线平整，按照中心高四周低的原则，预设2%坡度，同时对顶面标高进行控制，砼浇筑过程中严格控制砼厚度及平整度，设置伸缩缝，缝间填塞沥青麻丝，场地四周设置排水沟，水泥砂浆抹面，保证场地排水通畅。加工厂按照原材存放区、加工区、成品存放区、成品检查区四个分区布局。

6.2.2加工质量控制要点

1 型钢钢架采用冷弯成型，格栅钢架采用胎膜焊接，各节钢架拼装要求尺寸准确，弧形圆顺，周边拼装允许偏差±3cm，平面翘曲小于2cm。

2 钢架节点焊接长度应按照设计要求进行，焊缝质量要满足规范要求。钢架加工的焊接部位不得有假焊、漏焊现象，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。

3 钢架加工允许偏差为：主筋全长±10mm，弯折位置

20mm，箍筋内净尺寸±3mm。

4 钢筋弯制使用机械弯制，弯制符合设计和规范要求。

5 首批加工好的钢架在使用前在硬化好的平面场地上

试拼装，合格后方可大量加工和使用。

6.2.3安装及检查验收要点

1 钢架安装均在隧道每循环开挖并初喷完混凝土后立

即进行，一般在分部开挖的平台上进行操作；如果分部支护断面较大，配备台架进行操作。