何建國，高云濤，蘆博文

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司；浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310051）

隨著“交通強(qiáng)國戰(zhàn)略”綱領(lǐng)的實(shí)施，我國公路隧道項(xiàng)目里程數(shù)顯著增加，大斷面特長和長大隧道以及大規(guī)模隧道群不斷涌現(xiàn)。目前，我國鉆爆法隧道施工機(jī)械化水平還比較低，但近年來在裝備引進(jìn)投入方面也注重投入、不遺余力，與此同時(shí)自主研制的隧道施工機(jī)械也大量涌現(xiàn)，隧道施工正逐步由單一工序機(jī)械化施工走向全工序機(jī)械化施工[1-3]。隧道開挖后使圍巖受力發(fā)生改變，需要即時(shí)進(jìn)行搭設(shè)拱架，傳統(tǒng)用機(jī)械吊裝后人工在臺(tái)車上進(jìn)行組裝，吊運(yùn)過程中安全隱患較大，安裝過程中拱架順直度、連接板對(duì)接偏差較大，總體安裝質(zhì)量不易控制[4-6]。

對(duì)鋼架作業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前公路隧道鋼架施工還存在作業(yè)人員多工效長、不同單元鋼拱架拼裝錯(cuò)位等問題，影響初支作業(yè)效果，降低掌子面作業(yè)安全性，需要開展鋼拱架工藝及相關(guān)技術(shù)研究。為了解決上述問題，本文對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)，提出采用多功能臺(tái)車拱架進(jìn)行拱架施工，研究成果可為類似公路隧道施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

杭紹臺(tái)高速公路第HST-TJ03合同段路線全長7.06km，路線向南上跨紹諸高速，經(jīng)龍虎山久榮果園，往南穿龍虎山水庫庫尾，隨后經(jīng)葫蘆嘴隧道、竹家塢隧道，跨十里筠溪，進(jìn)入平水隧道至本合同段終點(diǎn)。其中，涉及中短隧道959m/2座（葫蘆嘴分離式隧道312m、竹家塢分離式隧道647m），平水分離式特長隧道本標(biāo)段施工長度2526m（隧道全長4381m）。

2 基于連接板定位器的鋼架加工制作技術(shù)

如圖1所示，定位器主要由與連接板設(shè)計(jì)尺寸相同的鋼板及2寬小鋼板組成的“L”型卡槽組成。主鋼板中間部分應(yīng)加工成與工字鋼尺寸相符的預(yù)留孔，以便與工字鋼定位，最后焊接連接把手。

圖1 連接板定位器和安裝過程

現(xiàn)場(chǎng)采用連接板定位器進(jìn)行作業(yè)時(shí)應(yīng)注意三點(diǎn)：將定位器套入冷彎好的工字鋼端部并對(duì)齊；將加工好的連接板靠入定位器“L”型預(yù)留槽內(nèi)，端部對(duì)齊；點(diǎn)焊定位后取出定位器，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行后續(xù)加工。

3 基于多功能拱架臺(tái)車的鋼架快速拼裝技術(shù)

本文對(duì)傳統(tǒng)拱架臺(tái)車進(jìn)行了改進(jìn)升級(jí)，主要在臺(tái)車平臺(tái)頂層安裝液壓伸縮臂，便于對(duì)鋼支撐進(jìn)行頂升作業(yè)。圖2為改進(jìn)后的多功能拱架臺(tái)車，主要由行走系統(tǒng)、液壓支腳系統(tǒng)、鋼拱升降系統(tǒng)組成。工作時(shí)將4個(gè)液壓支腿放下，臺(tái)車穩(wěn)定性較傳統(tǒng)臺(tái)車有大幅提升；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)上下前后移動(dòng)、調(diào)整臺(tái)車中線，克服平面翹曲、傾斜等質(zhì)量通病，提高安裝精度。由臺(tái)車自帶升降系統(tǒng)進(jìn)行拱架搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化拱架安裝，避免機(jī)械吊運(yùn)拱架帶來的安全隱患。

圖2 多功能拱架臺(tái)車

基于改進(jìn)后的多功能拱架臺(tái)車，復(fù)雜巖層大斷面隧道拱架安裝關(guān)鍵施工工藝如下所述。

（1）施工準(zhǔn)備。對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼架等材料進(jìn)行檢查，符合要求后才能進(jìn)場(chǎng)加工。爆破后的隧道及時(shí)通風(fēng)，保證隧道內(nèi)空氣流通，鋼架施工前需要通水、通電和通風(fēng)。

（2）測(cè)量放樣。定位出工字鋼內(nèi)弧施工半徑，跟蹤控制同一榀工字鋼在一個(gè)樁號(hào)上面，使受力狀態(tài)最好，查開挖斷面輪廓、中線及高程，保證鋼架安裝準(zhǔn)確。

（3）清除底部浮渣。清除底腳虛渣及雜物，保證兩側(cè)拱腳落在牢固的地基上。

（4）臺(tái)車安裝。利用挖掘機(jī)吊裝人工輔助進(jìn)行臺(tái)車的拼裝，先安裝行走系統(tǒng)，場(chǎng)地的平整度決定臺(tái)車拼裝質(zhì)量，行走系統(tǒng)四角頂部標(biāo)高誤差在3mm之間；安裝兩側(cè)的縱梁，安裝完成后對(duì)兩側(cè)頂面標(biāo)高再次抄平檢查，確保兩側(cè)縱梁在同一水平面上，為上部結(jié)構(gòu)的安裝奠定基礎(chǔ)；然后，再安裝龍門架；在安裝頂部縱梁之前，先將頂模橫梁利用挖掘機(jī)吊放在龍門架上，以便縱梁安放到位后橫梁可以與縱梁連接起來。利用挖掘機(jī)將縱梁吊起至龍門架頂部，機(jī)臂向前伸，將縱梁穿插進(jìn)龍門架頂部。

（5）安裝鋼架。將拱架在加工廠區(qū)試拼，拱架試拼尺寸合格后進(jìn)行堵頭板的焊接，焊接完成后用裝載車進(jìn)行裝運(yùn)入施工地點(diǎn)；利用臺(tái)車升降裝置將鋼架分段提升至工作平臺(tái)后由人工分送至各平臺(tái)，由臺(tái)車頂部頂升裝置將鋼架頂起，人工輔助安裝連接螺栓（見圖3）。拱架連接完成后調(diào)整臺(tái)車頂升裝置至鋼架設(shè)計(jì)高程，并完成倆側(cè)底角鋼架單元安裝就位，將相鄰鋼架用縱向連接筋固定，鋼架與壁面間用鋼楔或混凝土墊塊楔緊。

圖3 鋼架連接鋼板螺栓連接

（6）錨桿焊連定位。為了使鋼拱架與隧道圍巖連接緊密，把拱架和打設(shè)的錨桿焊接，在縱向上焊接縱向鋼筋，焊接符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 應(yīng)用效果

工程應(yīng)用效果表明，多功能拱架臺(tái)車通過舉升裝置將拱架舉升至安裝高度，再通過前后牽引裝置將拱架精確定位，操作人員只需將螺栓連接緊固，減小了拱架在安裝間距和傾斜度的偏差。

臺(tái)車采用液壓支腿來保證整體穩(wěn)定性，消除直接由人力配合機(jī)械進(jìn)行鋼拱架吊運(yùn)安裝過程中的安全隱患，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

傳統(tǒng)拱架安裝時(shí)間一般需要4h，臺(tái)車拼裝僅需要3h，達(dá)到“及時(shí)支護(hù)”的設(shè)計(jì)理念，降低隧道施工過程中的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

針對(duì)公路隧道鋼拱架安裝，本文研發(fā)了一種鋼拱架連接板定位器，改進(jìn)了具備拱架自動(dòng)提升、定位安裝、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、安裝錨桿等多功能的拱架臺(tái)車，具有拱架精確定位、吊運(yùn)安裝機(jī)械化、作業(yè)效率高等特點(diǎn)?！笆奈濉逼陂g，全國范圍內(nèi)預(yù)計(jì)建設(shè)公路山嶺隧道年均約2000km，本文研究成果應(yīng)用前景廣闊，有助于推進(jìn)隧道施工“機(jī)器換人”，適應(yīng)行業(yè)長足發(fā)展需要。