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解說“隧道鋼拱架支護”

Source:洛陽國潤新材料科技股份Author:admin Addtime: Click:
前沿:鋼拱架是采用L、u、I字型鋼和鋼軌、鋼管等型鋼,加工成所需形狀,用整榀安裝或桿件拼裝方式加固地下工程的支護措施。在隧道初期支護用以防治軟弱圍巖隧道過大變形。尤其是圍巖條件差時,限于圍巖本身因素和現場施工條件,常導致徑向系統錨桿作用效果不明顯,且增加隧道建設成本、延長工期,此時在初期支護中增設鋼拱架,可以迅速提供足夠的支護抗力,滿足初期支護所需的主要剛度,快速控制圍巖繼續松弛和塑性區繼續擴大;限制圍巖的過度變形,保證隧道支護結構體系的穩定。




性能特點
(1)鋼拱架的整體剛度較大,可以提供較大的早期支護剛度;型鋼拱架較格柵鋼架能更早承載。
(2)鋼拱架可以很好地與錨桿、鋼筋網、噴射混凝土相結合,構成聯合支護,增強支護的有效性,且受力條件較好。尤以格柵鋼架結合最好。
(3)格柵鋼架采用鋼筋現場加工制作,技術難度和要求并不高;對隧道斷面變化適應性好。

(4)鋼拱架的安裝架設方便。



內力計算
隧道初期支護中的鋼拱架在隧道開挖之后主要承受支護后方的圍巖壓力,由于洞內工序的變化,鋼拱架截面上應力分布必然很復雜?,F場監測選擇在工字鋼兩側翼緣布置鋼筋計,具體布置見圖1。
通過現場量測,可得到工字鋼兩側翼緣的應力σiN、σout,然后,可認為工字鋼橫截面上應力分布在σiN、σout之間按線性分布,并假定鋼架處于彈性工作狀態且不考慮工字鋼腹板部位噴射混凝土受力,則根據材料力學相關理論可以計算出工字鋼的內力,見公式(1)、(2)。






(1)式中,σiN、σout為鋼拱架內、外翼緣實測應力值;N、M為鋼拱架軸力和彎矩計算值;A和I分別為鋼拱架橫截面積和慣性矩;W為型鋼簡化截面抗彎模量。計算時,規定軸力受壓為負,受拉為正;彎矩以底部受拉為正。
 
穩定性分級
當鋼拱架翼緣應力狀態安全系數λ判斷安全級別高于內力準則判斷級別時,可采用將內力判斷級別提高一級作為安全判別狀態;當翼緣應力狀態安全系數λ判斷安全級別低于內力判斷級別時采取低安全判別狀態??傊?,從整個橫斷面分析考慮,應以最不利級別為本斷面安全級別。



施工要點
(1)鋼拱架垂直度允許誤差為±2°。
(2)鋼拱架的拱腳應穩定,一般有墊板、縱向托梁、鎖腳錨桿等。
(3)鋼拱架的安設應在開挖后的2h內完成。
(4)鋼拱架應盡可能多地與錨桿露頭及鋼筋網焊接,以增強其聯合支護效應。
(5)可縮性鋼拱架的可縮性節點,待其收縮合攏后,再補噴射混凝土。
(6)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。
(7)噴射混凝土應分層分次噴射完成,初噴混凝土應盡早進行,復噴混凝土應在量測指導下進行

 

 

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