段榮豐

(中國市政工程西南設計研究總院，廣東深圳 518003)

1 概述

岳西至潛山高速YQ-05標位于岳西縣城青天鄉(xiāng)老鴨村和來榜鎮(zhèn)楓樹村內，標段范圍K88+655～K91+380、全長2．725 km，其中分離式隧道1座，左線長2 615m(ZK88+680～ZK91+295)，右線長2 505 m(YK88+775～YK91+280)。其中需要鋼拱架支護的圍巖見表1。

表1 需要鋼拱架支護的圍巖段落劃分

現(xiàn)以Ⅴ級淺埋偏壓為例，說明鋼拱架的制作及安裝工藝。

老鴨嶺隧道進出口洞門段埋深較淺，地質條件很差，且特殊的地理位置對隧道形成偏壓結構，為保證隧道進洞安全，采用Ⅴ級淺埋偏壓支護方式，首先進行超前支護，在開挖前先打一環(huán)35根φ50小鋼管，并進行注漿，對開挖掌子面的地層進行改良，起到預加固的目的;初期支護采用Ⅰ20鋼拱架成環(huán)及錨噴、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護形式;二次襯砌采用鋼筋混凝土支護形式，初期支護是為了解決隧道在施工期間的穩(wěn)定和安全的一項工程措施;二次襯砌是為了保證隧道永久穩(wěn)定和安全，作為安全儲備的工程措施。初期支護和二次襯砌構成老鴨嶺隧道Ⅴ級淺埋偏壓復合式襯砌。Ⅴ級淺埋偏壓段襯砌結構設計圖如圖1所示。

2 Ⅴ級淺埋偏壓鋼拱架制作工藝

鋼拱架在現(xiàn)場制造，采用冷彎機加工焊接而制成。

2．1 施工準備工作

對鋼拱架加工場地進行平整硬化，并安裝各種加工設備，包括鋼筋放置器，冷彎機就位及固定，對電焊機、冷彎機、切斷機等機械設備進行調試，使設備始終處于性能良好的狀態(tài)，并做好材料用量計劃，進場計劃等工作。Ⅴ級淺埋偏壓段使用的主要材料有Ⅰ20a型鋼，φ25縱向連接鋼筋，δ30×25×2鋼板，AM20×70螺栓，AM20螺母。

2．2 施工放樣

項目部測量人員根據(jù)設計圖紙以及操作人員的要求進行放樣，畫出Ⅴ級淺埋偏壓段鋼拱架大樣圖，包括各個連接板位置，連接板長寬及厚度，內外徑尺寸，兩榀鋼拱架間距等，見圖2～圖4。

圖1 Ⅴ級淺埋偏壓段襯砌結構設計圖（單位：cm）

圖2 V級淺埋偏壓段鋼拱架設計圖（單位：cm）

圖3 Ⅴ級淺埋偏壓段鋼拱架連接螺栓細部圖（單位：cm）

2．3 加工實驗階段

由于老鴨嶺隧道Ⅴ級淺埋偏壓初期支護采取鋼拱架全封閉的支護方式，同時整個一環(huán)共有四個不同的半徑，其中最有施工難度的當數(shù)邊墻及仰拱處一段內徑為100 cm，外徑為125 cm的鋼拱架，由于這段拱架外弧長僅為126 cm，內弧長為101 cm，在短短的1 m多的工字鋼上彎曲內外徑相差25 cm的弧形，經(jīng)過變形計算以及現(xiàn)場加工實驗證明加工出來的鋼拱架幾乎全部扭曲變形，完全不能用于施工，針對這種施工難題，經(jīng)過技術攻關，最后經(jīng)過方案比選，確定了在不改變設計的前提下對工字鋼開一道三角形口，再對工字鋼進行冷彎，最后加工出來的鋼拱架完全滿足設計及施工要求。

針對Ⅴ級淺埋偏壓段半徑變化過多的情況，在不改變連接板數(shù)量的前提下，盡量將連接板的位置改在半徑改變處，這樣方便了加工。

圖4 V級淺埋偏壓段兩榀鋼拱架設計圖

2．4 批量生產階段

在各項準備工作及調試工作做好后，進行批量生產，滿足施工的需要。

2．5 鋼拱架運輸

鋼拱架制作好以后，施工時用裝載機運往施工現(xiàn)場，運輸時注意不要使裝載機破壞加工好的鋼拱架，防止人為使鋼拱架變形。

2．6 鋼拱架加工過程中需要注意的問題

鋼拱架加工后要進行試拼，拼裝允許誤差為:沿隧道周邊輪廓線的誤差不應大于±3 cm，平面(翹曲)應小于±2 cm，接頭聯(lián)結要求每榀之間可以互換。接頭處經(jīng)螺栓拼接后，騎縫焊接牢靠，焊接縫都應焊接飽滿，不得有砂眼。具體尺寸以設計文件為準。采用冷彎、冷壓，電焊加工制作鋼拱架構件時，要求尺寸準確、弧形圓順、結構安全可靠。鋼拱架的截面尺寸應滿足強度要求。應嚴格按設計圖紙進行選材、加工、制作及檢算驗收等。

鋼拱架設計未考慮預留變形量，施工時可根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)和開挖具體情況及二襯臺車的預留沉降量(5 cm)等因素，對鋼拱架半徑和每段長度進行調整，最終滿足襯砌厚度和隧道的成型內輪廓線要求。在進洞口段考慮預留變形量15 cm，在拱架的加工和安裝時按此尺寸進行相應調整。進洞一定距離后根據(jù)監(jiān)控量測可相應對拱架進行施工調整。

3 Ⅴ級淺埋偏壓鋼拱架安裝工藝

由于老鴨嶺隧道特殊的地質條件:淺埋，偏壓，節(jié)理裂隙發(fā)育，且地表水豐富，所以要求開挖出渣后應立即架設鋼拱架，以保證圍巖的穩(wěn)定。安裝工藝遵循以下幾個步驟:

1)架設前應按隧道中線、標高及允許施工誤差或預留沉降量，對開挖斷面進行復核，圍巖突出部分應清除、整修。

2)鋼拱架應按設計位置安設，鋼架之間必須用φ25鋼筋縱向聯(lián)結，拱腳必須放在特制的基礎上或原狀土上，鋼拱架與圍巖之間應盡量接近，留2 cm～3 cm間隙作為保護層，在安設過程中當鋼拱架與圍巖之間有較大的間隙，應設墊塊墊緊。

3)鋼拱架應垂直于隧道中線，上下左右偏差應小于±5 cm，鋼拱架傾斜度應小于±2°。當拱腳標高不準確時，不得用土回填，而應設置鋼板調整，使拱腳位于設計標高位置。鋼拱架的安設在開挖后2 h內完成，拱腳高度應設在低于上半斷面底線以下15 cm～20 cm，當拱腳處圍巖承載力不足時，應向圍巖方向加大拱腳接觸面積。

4)為方便安設，每榀鋼拱架一般分為2節(jié)～6節(jié)，并保證接頭的剛度。節(jié)數(shù)應與斷面大小及開挖方法相適應。

5)拱(墻)架的間距應根據(jù)襯砌地段的圍巖情況，隧道寬度襯砌厚度及模板長度確定為75 cm。

6)為了保證拱架的安裝位置和垂直度的要求，可制造拱架安裝支架?？杉涌旃凹艿募芰⑺俣群图芰①|量。

7)Ⅴ級淺埋偏壓地段實行上下導坑及仰拱分步開挖的方法，所以上下導坑及仰拱鋼拱架連接時，要盡量安裝連接螺栓，實在不能安裝上的，要用鋼筋頭焊接牢固，防止鋼拱架移位，變形等。

4 鋼拱架施工要點

1)鋼拱架應架設在隧道橫向豎直平面內，其垂直度允許誤差為 ±2°。

2)鋼拱架的拱腳應有一定的埋置深度，應保證鋼拱架的穩(wěn)定(少沉降，少擠入)。一般可采取的主要措施有墊石、墊鋼板、鎖腳錨桿(與隧道周邊錨桿焊接)。

3)鋼拱架應盡可能多地與錨桿露頭及鋼筋網(wǎng)焊接，以增強其聯(lián)合支護效應。

4)噴射混凝土時，應注意將鋼拱架與巖面之間的間隙噴射密實。間隙過大時，可用鋼楔或混凝土楔塊頂緊，其點數(shù)單側不得少于8個，噴射混凝土應由兩側拱腳向上對稱噴射，并將鋼架覆蓋。

5)噴射混凝土應分層分次分段噴射完成，做到“早錨噴，勤量測”，即初噴混凝土應盡早進行，復噴混凝土應在量測指導下進行，以保證混凝土的復噴適時，有效。

［1］JTG F60-2009，公路隧道施工技術規(guī)范［S］．

［2］岳潛高速公路第五合同段隧道設計圖紙(第3冊)［Z］．中交一院，2006．

［3］趙光武．洞口淺埋和偏壓段施工方法探討［J］．山西建筑，2011，37(15):169-170．