隧道支护钢拱架应用

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1、隧道支护钢拱架应用钢拱架以及联合隧道支护应用无论是采用喷射混凝土还是锚杆(抑或是加长、加密锚杆)或是在混凝土屮加入钢筋网、钢纤维，主要是利用其柔性和韧性，而对其整体刚度并未过多要求。这对支护不太破碎的围岩并使其稳定是可行的。但当围岩软弱破碎严重且自稳定性差时，开挖后就要求早期支护具有很大的刚度，以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载。钢拱架就有这样的力学性能。钢拱架构造组成钢拱架可以采用型钢、工字钢、钢管或者钢筋组成。现场采用以钢筋制作的格栅钢架较多。如图所示：钢拱架性能特点(1)钢拱架的整体刚度很大，可以提供较大的早期支护刚度；型钢拱架较格栅钢架能更早承载。(2)钢拱架

2、可以很好的与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好，尤其以格栅钢架结合最好。(3)格栅钢架采用钢筋现场加工制作，技术难度和要求并不高；对隧道段面变化要求并不高。(4)钢拱架的装架设方便设计要点(1)从理论上讲，钢拱架要按其与锚杆、喷射混凝土共同工作状态来设计，即按照P=Ku(P为支护阻力；K为支护刚度；u为位移)来确定初期支护的最大阻力。但由于在软弱破碎围岩屮，围岩变形和支护之间的极限平衡随着支护变形程度而变化，难以确定。另一方面由于软弱破碎围岩早期变行快，有可能造成较大变形和一定范围的松弛荷载，因此钢拱架的设计可按照其单独承受早期

3、松弛荷载来设计。根据设计、施工经验、早起松弛荷载的量值一般按照全部松弛荷载的10—40%来考虑，用下式表示Q=uqQ—刚拱承受的早期松弛荷载q—围岩松弛荷载，按照松弛荷载统计公式计算u—钢拱架的荷载系数，一般为0.1—0.4(2)拟定钢拱架尺寸后，进行强度、刚度、稳定性检算。常用的钢拱架设计参数见表(3)钢拱架的截妞高度应与喷射混凝土厚度相适应,一般为16—20cm，且要冇一定的保护层。钢拱架通常是在初喷封面混凝土后架设的，初喷混凝土厚度4cm(4)为架设方便，每榀钢拱架一般分为2—6节，并保证接头刚度，节数应与断面人小及开挖方法相适应。每榀钢拱架之间应设置不小于直径为2

4、2mm的纵向钢拉杆。(5)当围岩变形量较小或只容许围岩有小变形量时，钢拱架可以设计为固定性。当围岩流动性强、变形量大，且容许围岩较大变形时，宜将拱架设计为可缩行，其可缩节点设置在拱顶节点处钢拱架施工要点（1）钢拱架应架设在隧道横向竖直平面内，其垂直度容许误差±2°。（2）钢拱架的拱角应稳定，一般设有垫、纵向托梁、锁脚锚杆等（3）钢拱架的安设应该在开挖后的两小时内完成。（4）钢拱架应尽可能多的与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护效应。（5）可缩性钢拱架的可缩行性节点不宜过早喷射混凝土，带起收缩合拢后，再补喷射混凝土。（6）喷射混凝土时，应注意将钢拱架与岩面之间的间隙喷射

5、密实。（7）喷射混凝土应分层分次喷射完成，初期喷混凝土应尽早完成，复喷混凝土应在量测指导下进行，以保证其适时、有效。联合支护前面分别介绍了锚杆（系统锚杆、局部锚杆）、喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、纤维喷射混凝土、钢拱架（型钢拱架或格栅拱架）等常规支护。在隧道工程中，为适应地质条件和结构条件变化，常将各种单一结构进行恰当组合，共同构成较为合理的、有效的、经济的支护结构体系，通常为联合支护。冃前在隧道工程屮，作为初期支护，使用最多的组合形式是锚杆（主要指系统锚杆）加喷射混凝土（素喷或者网喷）。因此，初期支护可以称为锚喷支护，它是一种最基木的组合形式。联合支护施工不仅应满足各部

6、件安设施工的技术要求，还应该注意以下事项(1)联合支护宜联不宜散，彼此要直接的牢固相连，以充分发挥联合支护效应(2)钢筋网及钢拱架要尽可能多的与锚杆头焊连，锚杆头耍适量露头。(3)钢筋网及钢拱架要被喷射混凝土所包裹、覆盖、即喷射混凝土要与钢筋网和钢拱架包裹密实。(4)分次施作的联合支护，应尽快将其连接，如超前锚杆与系统锚杆及钢拱架链接。(5)分次施作的联合支护，应在量测指导下进行设计施作，以做到及时有效，并作适当调整。