7钢架格栅施工工艺工法

1、钢架（格栅）施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0307-2011第五工程有限公司 韩磊 袁建飞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（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

2、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级以上围岩初期支护体系中。在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】2

3、41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

4、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0.51.0m，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12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

5、。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

6、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。材料准备1 格栅钢架所需材料：一般情况下，主筋采用1625的螺纹钢筋，腹筋采用1012的圆钢，箍筋610的圆钢，连接件采用=820mm的钢板或配对不等边角钢，1628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=820mm的钢板，1628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

7、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

8、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。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

9、，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。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。2 钢架安装允许偏差：纵向间距±100mm，横向±50mm，高程±50mm，垂直度±2°。3 钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，相邻两榀钢架之间按设计采用纵向连接钢筋连接牢固。7 劳动力组织拱架施工技术要求高，专业性较强

10、，要求各个环节配合协调好，且由于其特殊性，现场需配备专业技术人员。作业人员一天24小时按照施工循环连续作业，人员配备见表1（供参考）。表1 钢架（格栅）作业劳动力序号作业组主要作业内容人 数技术员技工普工1技术组施工、技术指导222试验组各种材料试验113作业组移动模架作业3124钢筋组拱架加工、制作385运输组拱架及其配件运输28 主要机具设备表2 主要设备配置表（参考）序号设备名称规格型号数量用 途1随车吊8t1台运输钢架至隧道2装载机ZL501台钢架倒运3运输车10t1台钢架配件运输4作业平台1台钢架安装平台5电焊机BX1-5007台格栅焊接与安装6风钻YT-286台锚杆打设7弯曲机GW

11、-401台弯曲钢筋8冷弯机WGJ-2501台弯曲工字钢9调直机GT4-141台钢筋调直10切断机GQ-401台钢筋下料11等离子切割机1台工字钢切割12钻孔机Z3050X161台螺栓孔加工9 质量控制9.1 易出现的质量问题接头连接质量钢架加工过程中接头连接主要是钢架两头连接脚板及螺栓孔加工，连接脚板和螺栓孔在钢架加工过程中出现角度或尺寸上的小偏差，就会导致钢架在拼装时连接变形或无法连接。9.1.2焊接质量钢架主要是将原材经过焊接而连接起来的产品，而焊接是一件技术和经验兼备工作，操作人员的任何失误都有可能造成质量的不合格。9.1.3架设质量钢架架设最关键的质量控制之一就是钢架间距控制，当钢架间

12、距超过2m后，钢架就失去了它的意义，因此必须严格控制钢架间距，不超过允许偏差±10cm，确保拱架受力的合理性。9.2 保证措施拱架的钢材品种和规格必须符合设计要求，每批钢材必须检查质量证明文件并进行相关性能试验。钢架原材应平顺，无损伤，表面不得有裂纹、油污、锈蚀。钢筋加工操作人员必须持证上岗，规范操作。由于已安装钢架部分变形，接头不能正确对位时，采取绑焊等措施必须可靠，确保钢架整体受力满足要求。钢架焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢架加工完成后，先在加工场地上进行试拼，各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺。钢架间距严格按照设计尺寸布置，质检不合格的返工直至合格。1

13、0 安全措施10.1 主要安全风险分析钢架从原材进场到现场钢架的施工，整个过程中的安全风险主要为加工厂加工机械操作安全，施工现场安全施工安全。加工厂加工机械设备较多，操作人员的技术、经验和安全意识水平不同，在操作设备过程中的粗心大意等都可能产生不安全事件；钢架支护在隧道掌子面的台架或临时平台上进行作业，并且作业人员在作业期间一直暴露在开完后的狭小空间，拱部及边墙部位存在掉块或坍塌的危险，作业风险极大。10.2 保证措施1 为保证机械操作安全，制定各类机械操作规程，要求操作人员严格按照规程操作，定期对其机械设备进行维修保养，确保设备运转状态良好。2 要求操作人员持证上岗，定期进行技术和安全培训，

14、使操作人员提高安全防范意识。3 为保证施工现场施工安全，施工人员进场前必须经专业培训，达到要求后方能进入施工现场施工。4 进入作业面前首先必须做好个人安全防护工作，进入作业面后先进行排险工作，确保作业空间的安全，同时设专职安全员进行监督和观察瞭望。5 对于发生紧急安全事件时及时告知施工人员进行撤离。11 环保措施11.1是现场文明施工，场地布置合理，材料堆放有序，员工佩卡上班，特殊工种持证上岗，各种标牌、标语立于各责任区，作业现场井然有序。11.2是废物处理，施工过程中产生的废弃物主要为钢材，按要求指定的地点堆弃，定期集中处理，严禁将废弃物随意堆弃。12 应用实例12.1 工程简介发鸠山隧道位

15、于山西省长子县发鸠山附近，线路在该段以隧道方式穿越发鸠山及黑虎岭。总体呈西东向展布，发鸠山隧道西起临汾市安泽县杜村乡，中间经过南庄、响水铺、申家沟，东出于长治市长子县石哲镇赵家沟，是全线范围的重点控制工程。隧道起迄里程为DK440+342DK454+910，全长14568m；中铁一局承担的11标发鸠山隧道起止里程DK447+361DK454+915，长7554米，级围岩6179m，级围岩670m，级705m，分别占总长的81.8%、8.9%、9.3%。12.2 施工情况发鸠山隧道出口DK454+625DK454+915浅埋段，且围岩受风化和地表水的影响，围岩相对破碎，洞口段采用¢108管棚支护进洞，施工中采用三台阶法施工，钢架采用I20a型钢钢架，纵向间距0.75m，拱部采用¢42超前小导管注浆超前支护，长4.5m，环向间距0.4m。2011年06月25日发鸠山隧道出口顺利通过施工浅埋段，通过监控量测数据显示，此段围岩变形处于正常范围，并且连续安全生产205天。12.3 工程结果评价钢架安装与隧道中线垂直，连接做到上、下端螺栓孔对齐，螺栓拧紧使节点板密贴。软弱围岩段，在拱脚（或墙脚）增设槽钢纵梁，避免产生大沉降。软弱围岩段，钢