隧道鋼拱架連接板拼裝精度技術及應用

武永德

摘要：隨著我國經濟的飛速發展，高速鐵路建設速度日益加快，西南山區高速鐵路建設項目也日益增多。但受西南艱險山區地理位置及環境因素影響，隧道工程成為了西南地區高鐵建設的支柱工程。隧道V級圍巖初期支護采用鋼拱架+噴射混凝土支撐，鋼拱架作為初期支護穩定的重要結構發揮著不可估量的作用，但在實際施工生產過程中，受限于工裝設備及驗證機具的實際條件，生產出的鋼拱架在現場連接過程中往往會發生錯位、扭曲、弧度不對應的問題，給施工現場安裝工作帶來了難題，降低了施工工效，安裝完成后的鋼拱架存在安全隱患。根據現場實際情況，研制出了一種在鋼結構加工場對加工的鋼拱架進行加工驗證的設備，在鋼拱架加工過程中，控制鋼拱架弧度、弦長、連接板角度，使鋼拱架半成品在現場拼裝連接時提高工效，降低成本，保證施工質量和安全，可在類似高鐵項目中推廣應用。

關鍵詞：隧道工程;圍巖支護;鋼拱架;拼裝精度

中圖分類號：U451

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.069

目前國內在復合式襯砌隧道的設計中，通常采用型鋼拱架。它具有前期支護強度大、易加工的特點，現階段已被廣泛應用于隧道防護施工中。但在型鋼加工過程中，由于鋼拱架極易產生扭曲或翹曲變形，連接鋼板與型鋼焊接僅憑工人經驗焊接，加工完成后的鋼拱架在運輸到施工現場后，往往易出現相鄰兩單元鋼拱架在拼裝時，連接板對接螺栓無法穿孔的現象，這對鋼拱架的承載能力造成了較大影響，導致隧道初期支護變形、開裂等問題，增加了隧道施工風險。因此，有必要設計一種可提高隧道鋼拱架連接板拼裝精度的加工方法，提高隧道不同型鋼單元連接板加工精度，保證型鋼拱架施工質量。

1 鋼拱架連接板拼裝所要解決的問題

為解決上述型鋼拱架連接螺栓無法穿孔連接的施工難題，開發了一種可提高隧道鋼拱架連接板拼裝精度的加工方法，應用該方法可有效解決型鋼扭曲或翹曲變形及人為焊接導致的型鋼連接板螺栓無法精確對位的問題，提高連接板加工精度，保證型鋼拱架施工質量。本方法設計的加工構件結構簡單、價格低廉、便于實施。

2 技術方案

能提高隧道鋼拱架連接板拼裝精度的加工裝置如圖1所示，圖1中A、B、C部位結構如圖2-圖7所示。型鋼彎拱機主要用于型鋼的彎曲;輔助支撐轉動軸承主要用于彎曲型鋼的輔助運輸;操作平臺1主要用于型鋼連接板的焊接，其具有自動升降限位的功能;操作平臺2主要用于行走小車軌道的固定;型鋼加工模具與型鋼加工單元外側密貼，位于操作平臺1上;模具連接螺栓位于型鋼加工模具外側，用于加固相鄰不同模具單元;鋼板支撐位于型鋼加工模具外側，用于增加型鋼加工模具剛度;鋼板預留孔眼位于操作平臺1上，通過利用鋼板孔眼內插螺栓將不同單元型鋼加工模具與操作平臺1固定;行走小車運載連接板，具有自動調節高度功能，通過控制連接板高度行走于軌道，實現連接板與型鋼精確對接;型鋼滑軌主要用于型鋼的加工運輸;所述氣缸型鋼支座主要用于氣缸的固定支撐。

在加工型鋼拱架時，首先按照施工設計圖紙，利用彎拱機將型鋼拱架中任意一種拼接單元進行彎曲，待型鋼彎曲加工完成后，利用輔助支撐轉動軸承將型鋼推移至操作平臺1;在加工型鋼的同時加工對應單元型鋼模具，利用連接螺栓將各分單元模具拼裝連接，形成模具整體;模具加工完成，利用鋼板孔眼內插螺栓將型鋼加工模具與操作平臺1鋼板連接;待整套模具安裝完成后，利用操作平臺2上的可調節高度行走小車將連接板與型鋼精準對接并點焊連接;利用氣缸將操作平臺1下降，型鋼加工模具隨操作平臺1下降，將點焊完成的型鋼滑移至平臺另一端，及時完成連接板與型鋼滿焊工序。

待操作平臺加工型鋼拱架其他單元時，將操作平臺1上的型鋼加工模具置換為對應加工型鋼單元的模具，利用以上循環完成隧道所有型鋼拱架連接板單元加工。

3 結語

本隧道鋼拱架連接板拼裝加工裝置解決了隧道鋼拱架拼裝施工中相鄰拼裝單元連接板無法穿孔連接的施工難題，有效提高了隧道鋼拱架施工質量，與現有技術相比，具有較好的應用效果，推廣性較強，社會應用價值巨大。