秦岭0-1号勘探试验洞汤丹
摘要 隧道工程施工中，隧道施工支护必须配合开挖经行，以减少围岩松动，防止坍方落石，Ⅱ、Ⅲ类围岩多采用锚喷支护，在Ⅳ、Ⅴ类围岩施工中，多采用拱架配合锚喷支护的初期支护方案，特殊情况下还会增加其他辅助措施，如超前锚杆、高强度喷射混凝土、管棚、留核心土、超前小导管注浆等。实际施工过程中会存在在欠挖的和出水等情况，在处理好欠挖和出水等情况，在立拱架前测出控制点，在控制点处设置钢筋标出超欠，可以一次性确定拱架位置，拱架架立过程中还会遇到与围岩接触不紧密、接头连接薄弱、拱脚沉降等问题，这些都是拱架安装需要重点注意的问题。
关键词 初支 钢拱架 密实 接头 牢固
1. 引言
拱架配合锚喷支护是隧道初支的基本处理方法，钢拱架有较大的刚性，可以立即、独立的发挥承载作用，且能够很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，防止围岩局部崩落，提高围岩承载力受力。钢拱架的架立过程中常会遇到与围岩接触不紧密、底脚未落在基岩或垫板上、与锚杆焊接不牢，拱架侵入二衬等等这都是现场施工中常见的问题，本文是针对以上具体问题根据施工现场实践总结而来，以期对以后的施工提供参考。
2. 工程概况
秦岭隧洞0-1号勘探试验洞主洞位于秦岭岭南中低山区，地形起伏，设计里程为K12+900～K16+934.226，工程长度为4034.226m，纵坡比降为1/2527，洞身最大埋深约734m。其中设计Ⅲ类2984.226Ⅳ类围岩1000米Ⅳ类50米。初支护参数如下：
C20喷砼 围岩类型 厚度(cm) 10 21 21 φ25中空注浆锚杆 Φ22全螺纹砂浆锚杆 钢拱架 φ8钢筋网 施做部位 拱墙 拱墙 拱墙 施做部位 无 拱部 拱部 间距（m） 1.2x1.2 1.2x1.2 长度（m） 3.0 3.0 施做部位 拱部 边墙 边墙 间距（环x纵）（m） 1.2x1.5 1.2x1.2 1.2x1.2 长间距度规格 （m（） m） 2.5 无 施做部位 间距（cm） Ⅲ Ⅳ Ⅳ 拱部 拱部 25x25 1.2 1.2 拱墙 20x20 拱墙 20x20 3.0 工16 3.0 工16 表-1初期支护参数
3. 架立流程图
拱架架立工艺流程图如下：
初喷 测量控制点 定位锚杆安装 基底清理 拱架加工质量验收 拱架安装 锁脚锚杆 系统锚杆安装 安装纵向连接筋 挂设钢筋网 喷射混凝土
图-1工人正在固定拱架
4. 拱架架立质量
4.1架立方案选定
两种方案备选：第一种是在设计支护为钢支撑段围岩情况较好时，开挖与支护可以拉开一定距离，可以采用先打锚杆眼，架立拱架的里程位置就能确定，再测量出锚杆眼的位置和拱架与之对应的高程位置和拱架外弧与围岩的距离，这样拱架就被精确的定位了。
第二种当围岩破碎时钢架支护应先确定拱架位置，排险结束后，测量班放出拱架控制点，控制点为拱架分部的连接位置，在控制点处利用冲击钻打出孔，插入钢筋，在钢筋上标出拱架外弧与围岩的距离，将掌子面的控制点与起点处的两点用Φ22钢筋连接，在钢筋上标出其他拱架位置，这样所有拱架的位置就被精确的定位。
图-2第二种架立方案
4.2架立安装的标准
（1）拱架安装前要测量开挖面净空，处理好出水，脚底虚渣清理。 （2）自身拼接牢固、与围岩紧密接触、拱脚落实、连接筋网片焊接
牢固。
（3）符合设计及规范[1]要求，拱架实测项目如下表： 项次 1 2 3 4 5 检查内容 拱架间距（mm） 横向间距（mm） 高程偏差（mm） 垂直度偏差（o） 砼保护层厚度（cm） 规定值或应许偏差 ±50 ±50 ±50 ±2 4 检查方法和频次 尺量，每榀3次 尺量，每榀3次 尺量，每榀1次 全站仪测，每榀1次 尺量，每榀1次 表2拱架检查标准
4.3拱架施工中常见问题及治理
4.3.1拱架与围岩接触不紧密
钢支撑为刚性拱架，能够立即、独立的发挥其支撑作用，钢拱架的作用[2]236-237可以归纳为一下几点:
（1）围岩保持效果：钢拱架与围岩紧密接触，可以承受弯矩和剪力，防止局部岩块坍塌。
（2）软弱层补强效果：开口裂隙和规模小的软弱层等是围岩的薄弱环节，拱架可以降低围岩内不连续面和软弱层的影响。
（3）内压效果：钢拱架的反力可以作为约束隧道径向位移，并使开挖面附近保持三轴状态，提高了围岩的承载力。
（4）喷砼补强效果:喷砼早期易于变形，但与钢拱架成为一体后，全体的刚性和韧性都得到了提高。
但在施工过程中往往会产生超挖现象，导致拱架与围岩脱离，使拱架的有些甚至全部作用发挥不了，遇到这种情况也要看情况而定：
（1）对于超挖在0-10cm范围内可以直接喷实。
（2）超挖在10~30cm范围时，用混凝土楔块与围岩楔密，楔块的个数最好不要少于7个，再分层喷密实。
（3）对于围岩破碎滑落导致超挖较大时，分层喷护需要时间过长，先扫喷稳定围岩，架立好拱架后在超挖较大处安装钢板模板，焊接在拱架后方，喷射前预留灌浆口，喷射密室后，回填注浆填实拱架后部空洞。
4.3.2拱架分部接头的问题
拱架由于不是规则形状，整体预制较难，重量较大架立也不方便，多分为几个部分预制，就本工程而言，拱架分为五部分，拱部半圆分为三部分，两边边墙为两部分，接头用I16的钢板作为连接板和螺栓连接，在实际施工中，由于加工过程的精度控制、搬运、架立等会导致连接板接头无法完全贴合出现裂缝、连接板错位螺栓无法插入到螺栓孔中、工人粗心大意螺帽拧的不紧等情况。针对裂缝，可在裂缝中塞入Φ22钢筋，四周帮焊牢固。连接板错位说明有分部拱架发生了倾斜，从新调整真到连接板能够重合。螺帽拧不紧的问题要加强现场管理，发现未拧紧的螺帽要拧紧，也可以在拧紧后点焊一下。
图-3工人正在调整拱架连接板
接头是拱架的薄弱环节，在条件允许也可以减少节段数目，但最好不要再中线处作为连接位置。
在边墙和起拱连接板处设置锁脚锚管，露出部分可以焊接到连接板上。
4.3.3拱架拱脚牢固
拱架拱脚下沉变形会导致拱架与围岩脱离，甚至失稳，也会使锚
杆承受剪力或者变形，对初支造成较大损坏，因此控制拱架下沉必须做好，拱架拱脚设计为27*20*1.5㎝的钢板，拱脚处和起拱处设置4根3.5米φ32锁脚锚管，关键还是拱脚的落点，拱脚虚渣要清理干净，拱脚应落在基岩上，对与底部超挖的要落在混凝土砌块上，确保拱架拱脚坚实牢固。
4.4.4其他需要注意的细节
（1）拱架背后的出水：拱架背后的出水会导致混凝土与围岩不粘合,拱架锈蚀等问题，水的控制要采取“引、排、隔、堵相结合综合治理”原则，对于集中出水可以用软管引到拱脚处再引到边沟，裂隙出水可以根据情况采用压注水泥浆或水玻璃等进行止水。 （2）焊接不牢固：施工过程中，工人为了省事多把设计的塞焊、角焊、圆角焊简单的点焊上，这就为质量安全埋下隐患，加强现场管理和监督，技术人员发现此类问题应及时反映，认真对待，给与惩罚。 （3）超欠挖处理：现场施工中常出现为了不处理欠挖，将拱架割掉一部分或是将拱架立歪，这都是不允许的，对于局部欠挖不大但必须要处理的，可以用风镐处理，围岩破碎的情况下，二次爆破可能会导致围岩崩塌，可以采用格栅代替拱架。
（4）纵向连接筋：纵向连接筋可以将拱架连成整体，防止倾覆，增加拱架间隙间的抗弯性能，防止围岩掉落使网片或是喷砼无法承担而发生事故，纵向连接筋环向间距设计为1.0米，采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm，与拱架外缘连接采用节点焊接，焊接长度长度不小于4㎝，接头要不小于10厘米，对于围岩破碎的位置要适当地减少间距。
（5）拱架变形监测点、注浆口预留，在施工过程中要反复对拱架的变形进行监测，并针对变形的程度进行治理，因此要做好监测点的预留，以免支护完成后再破坏。对于背后有空洞要做好预留孔尽快进行注浆以免背后围岩脱落砸坏拱架。
（6）拱架混凝土保护层，拱架在潮湿环境中容易锈蚀，因此必须要保证拱架包裹在混凝土内，拱架保护层厚度不得小于设计要求。
5. 施工安全
施工过程中要本着“以人为本、安全第一、防治结合”的原则,拱架架立过程中主要安全隐患可以归纳为以下几点:
(1)施工前必须先喷射混凝土不得小于50mm，稳定破碎的岩块， (2)洞内要保持空气流通，防止焊接产生的烟尘集结，使人头晕无力。
(3)用电安全，不可超负荷用电、随意搭接临时用电设施，需要时必须由专业电工操作。
(4)焊接产生的强光、高温和焊渣，焊工焊接是必须佩带防护面罩，专人专区，防止人员流动误碰到刚焊接好的物件，二架或拱部焊接时下面人员要离开，防止落下的焊渣烫伤。
(5)围岩变化，带班人员要时刻观察围岩变化，发现围岩有落块或是崩塌，通知施工人员及时撤离施工现场，并上报项目。
现场负责人员要监督施工人员口罩、安全手套、安全帽、安全绳的佩戴情况，加强安全教育提高工人安全意识。
6. 总结
通过拱架架立施工实践中得到以下结论：
（1）先锚杆眼后拱架适用于围岩较好的设计Ⅳ类围岩，可拉开一点距离同步施工，节约时间。先拱架后锚杆的架立方案施工方便，能够自由调整。适用于破碎Ⅳ围岩的拱架施工。
(2)钢支撑作为初支系统中最主要的承载构件，要其发挥作用就要做到“自身拼接牢固、与围岩紧密接触、拱脚落实、连接筋使形成整体”。
（3）良好的现场管理尤为重要，做好安全监测和安全预防。
参考文献
[1]赵长海，车黎明，王槟.水利水电工程锚喷支护技术规范[M].北京：中国水利水电出版社,2007:101-102。
[2]关宝树，隧道施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2011.7:236-237。
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