隧道鋼拱架施工技術優化及質量控制研究

朱鵬軍　高高

【摘 要】隨著交通的快速發展，隧道也成為了一個交通要道，隧道在開始挖掘初步完成后，為了防止圍巖發生變形和防止隧道坍塌，必須及時采取措施進行初期支護，在支護體系中，需要將鋼架彎制，與隧道挖掘方法結合，嚴格遵循隧道斷面曲率分節的方法進行彎制，再將各節鋼架進行拼裝，要求尺寸測量準確，將鋼架全環封閉。目前，隧道上最常見也是最最重要的的一種支護方式是錨桿、鋼拱架、鋼筋網片及噴射混凝土組成的聯合支護體系。本論文就隧道鋼拱架的施工技術優化及質量控制方法進行分析研究，為隧道的施工安全提供依據。

【關鍵詞】施工準備；施工工藝；施工技術；質量控制

中圖分類號： U455 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0096-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.043

0 引言

隨著我國經濟的不斷發展，我國不斷增加對基礎設施的需求，機械和標準化施工的應用更為廣泛，隧道成為了我國公路和鐵路的重要組成部分，而在隧道施工過程中，鋼拱架的加工和安裝變的極為重要，能夠起到重要的支護作用。隨著隧道施工管控力度逐漸增強，項目管理人員的技術及質量意識逐漸加強，其組織和施工質量的管理方式更加完善，使得隧道鋼拱架工程的質量得到更進一步的提高及保障。在人員管理完善的基礎上，通過對每道施工工序都制定對應的工藝和相應的管理措施，并進行精細化施工，能夠更好的提高隧道施工的質量。本論文主要是分析探究隧道中鋼拱架的施工技術和質量控制，重點處理施工過程中出現的質量問題，下面主要從施工準備、施工工藝、施工技術、質量控制等幾個方面進行闡述。

1 施工準備

1.1 人員與設備安排

人員主要包括施工人員、技術人員和安全人員，施工人員包括測量員、質檢員、司機、電焊工和技工，設備包括挖掘機、裝載機、濕噴機、配備冷彎機、鑿巖機等。正常情況下，2 個隧道口會配備 1 套施工設備，主要有兩輛挖掘機、兩輛裝載機、一臺電焊機、兩臺切割機、一臺冷彎機等，每套施工設備由電焊工兩名和輔助工人三名負責，同時會有電焊工兩名和輔助工人十六名負責每個安裝的工作面，這些不包含測量員、質檢員和安全工作人員。

國家安全操作規程規定，電焊工要求必須持證上崗，并且要有豐富的焊接經驗并具備豐富的焊接經驗，在設備方面，必須配備功率大的冷彎機，防止小牛拉大磨的現象出現，避免由于拱架拱身扭曲或拱架無法彎制成標準半徑而造成隧道的坍塌等事故。

1.2 場地建設

安全生產標準化中要求在建設封閉式的拱架時，要將原材料存放區、材料加工與半成品存放區分別劃區域存放，施工所需的電力設施一定要布設規范，施工的建設面積要嚴格按照作業要求劃分。在拱架加工時，通過將拱架集中加工、分開運輸、最后統籌管理的工廠化管理模式，能夠在根本上就提高施工質量，降低用于技術人員和機械設備投入的費用，避免浪費原材料，盡最大可能的節約施工費用。此外，因為工程集中，場地作業面積大，能夠存放大量的原材料，同時外界對此影響較小，可以很好的及時供應原材料。在管理方面，工廠進行全封閉管理，專門安排人員值班，并用保安監控系統進行全方位監控，從而使得安全成本的投入減小，避免了原材料因為丟失丟失造成的損失。

1.3 材料準備

隧道鋼拱架的主要材料是工字鋼、連接鋼板和連接螺栓等。工字鋼采用國家標準產品，常用工字鋼的質量標準有以下三點：（1）工字鋼交貨時按照理論質量或實際質量；（2）計算工字鋼的理論質量時，選用密度為7.85 g/cm3的鋼；（3）工字鋼偏差范圍不得超過+3%～-5%每米質量。工字鋼以外的其他材料中，采用10毫米厚的A3鋼板連接鋼板，采用高強度螺栓連接螺栓，隧道施工過程中所使用的材料都符合設計和規范要求。

2 施工工藝

2.1 鋼拱架加工

首先根據設計放出一個加工的大樣本。與隧道挖掘方法結合，利用彎制機根據隧道斷面曲率分節彎制，彎制完成后，首先在加工現場進行試驗，鋼框架各部分的裝配拼裝都需要精確的尺寸和圓弧圓度，要求隧道周圍的輪廓之間的差異不大于三厘米，鋼架平放時的平面翹曲要小于兩厘米。鋼拱架加工的總體要求有兩點，保證加工質量第一，第二是要有充足的生產能力，在充分儲備的基礎上，滿足生產需要，避免對現場施工進度的影響。

2.2 鋼拱架安裝

為了保證每個鋼架在完全封閉環之前能夠放置在穩定的地基上，根據測試的地點，各節鋼架在掌子面用螺栓連接，連接板應該緊密貼合，安裝前應該將鋼架底下的廢墟和雜物清除。同時在每一側配備4直徑42英尺的錨管來鎖定鋼架。先挖掘底部，完成以后，及時的跟進底部的初期支護，將鋼架進行全環封閉。

鋼拱架的底部接長在一個側面相交，并且每一側連接到長鋼排。薄弱的底部與倒拱相連，混凝土及時噴射。通過墊板將接長鋼架與上部鋼架用螺栓準確連接。在架立鋼架后，應盡快噴涂長鋼架與上部鋼框架的接縫，使鋼拱架和噴砼共同受力，分層進行混凝土噴射，首先從拱腳或墻角處開始，避免因為上層噴射的材料只是表面遮住拱腳，不密實，造成墻角不緊，強度不夠，拱腳（墻角）不穩定。

拱部開挖后，安裝鋼拱架后，不能在短時間內使鋼架全斷面閉合，這可能會導致拱頂鋼架的倒塌下沉，從而造成圍巖或襯砌的不穩定。因此，在施工過程中應加強對鋼框架的監測和監測，并采取有效措施加固鋼架，避免出現拱頂下沉。具體措施有一下幾點：（1）增強對鋼架的鎖腳固定；（2）增加連接縱梁的鋼架基礎，增大底腳，避免懸空高架（3）分層分段噴射混凝土（4）降低和避免施工過程中造成的損壞。

3 施工技術

3.1 技術方案準備

（1）通過技術部門對施工現場和施工材料進行調查，檢查工程平面位置，為實際施工方案的編制提供依據。

（2）通過了解隧道施工的重難點，針對施工現場調查結果，分析隧道施工的先后順序，將總體施工分配方法及原則確定出來，并根據施工的重難點，制定可實施的施工計劃和目標，進一步研究施工過程中重難點的解決方法和對應的技術措施。

（3）根據每個隧道的施工特點，工程技術部制定了交通、通信、供電、供水、供風等的方案，還制定了施工組織措施和設備措施；在施工前為進行洞口的開洞和施工的全面展開做好技術準備。

3.2 施工準備

（1）檢查人員及設備情況

項目副經理安排工程技術和材料設備部門的部分有關人員檢查機械設備，檢查設備是否按計劃的數量、型號和質量配備。每一類設備安排的人員是不是都到齊，盡快安排未到的工作人員投入工作中，做好充足的準備迎接全面施工的展開。

工程技術部及調度檢在落實臨時工程完工情況，對供風、供水、供電、拌合站、設備進行正式施工前的試運轉與調試，對上場的設備發現不配套或性能不能滿足施工要求的堅決更換，避免開工后，影響施工進展。

工程技術部門和調度檢查部門檢查臨時工程的完成狀況，在施工前調試供風、供水、供電、攪拌站等設備，必須更換掉不配套的設備或者不能滿足施工要求的設備，不能因為設備而影響施工進度。

（2）材料準備

在隧道鋼拱架施工前，相關部門應該準備充足的施工所需要的材料，同時按照工期要求制定出每年、每季度和每月的各種材料購買、資金及運輸等的方案。

3.3 技術交底

施工技術交底及培訓，工程開工前，主營工程師根據設計及技術要求編寫作業指導書和施工管理措施。并向參與施工的全體人員進行技術交底，編制初期支護和洞內供電、供風、供水、通風、排水、交通運輸的具體實施方案及施工作業指導書等。

3.4 技術措施

（1）應專門建立一個特殊的應急避難所，備好應急物資，定期進行應急演練，在每一個隧道施工場所都要準備一個應急資源儲備點。

（2）必須對所有進入施工場所的人員進行安全知識和安全教育的培訓，并進行安全技術交底，尤其是特種作業人員、駕駛者、駕車者、電焊工和其他特殊操作員，只有通過安全和技術培訓并獲得資格證書后，才能進行設備的操作。機械使用人員必須熟練操作，并對機械的性能和操作方法非常熟悉，要認真檢查運輸間室，做到機械正常，設備齊全，效果良好。

（3）在建筑工地及相關設施和設備上設置明顯的安全提示標志。重大危險源安全管理委員會建立規章制度，及時清除出現的安全隱患，做到定人弱，制定措施，設定時間，為隱藏的危險制定一套完整的界限。

4 質量控制

4.1 加工質量控制要點

在鋼拱架分段加工完成后，要在試驗臺上進行整體試驗。誤差要求有以下幾點：（1）弓線和標準線在每一個點處的誤差都不大于三厘米；（2）螺雙孔不允許有大于5毫米的誤差，并且不能打孔；（3）鋼拱架的平面翹曲小于兩厘米。

4.2 安裝質量控制要點

（1）應嚴格檢查所有焊接件的質量，同時焊縫致密，避免筋的燃燒，防止誤焊，杜絕焊縫表面裂紋和焊瘤。

（2）要將鋼拱架和連接桿、錨栓、系統螺栓、鋼筋網等全部焊接牢固，噴射混凝土時分層噴射，做到緊密填充，能夠成為一個完整的承載系統，可以增強最后的支護效果。

（3）當鋼拱架安裝時，它與圍巖或初始噴射面盡可能接近，當間隙大于5厘米時，混凝土墊板應分塊分區的楔入。噴射混凝土施工時，應調整噴射角，使得鋼拱架和圍巖之間的地方以及鋼拱架底部都能夠被緊密的填充，進而改善承載特性。

4.3 質量制度管理

建立一套完整的質量監管體系，鋼拱架安裝過程中所需所有材料及設備的質量問題都應該有專人負責，將質量安全責任制落實到個人，會提高監管人員的監管力度；同時允許其他工作人員進行監督，發現問題可以及時上報反饋，更好的保證施工技術與質量。

5 結論

通過嚴格控制鋼拱架從原材料購買、全封閉式管理到標準化加工及安裝等的流程，進行精細化的管理，提高施工過程中的技術措施，嚴抓施工材料的質量，既能降低隧道施工工程的成本，又是保障隧道在開挖過程中初期支護體系的安全穩定性的基礎，同時也能夠保證施工過程中的安全規范和高水平作業能力。