2009年監(jiān)理工程師考試輔導(dǎo)：隧道工程質(zhì)量的控制

　　(3)鋼架

　　鋼架具有較大的支護(hù)強(qiáng)度和剛度，安裝后可立即承受開(kāi)挖所引起的松坳壓力。鋼架可作臨時(shí)支護(hù)單獨(dú)使用，也可與錨桿、噴混凝土一起作永久支護(hù)，配合超前支護(hù)其效果更好。

　　A、使用條件

　　(a)自穩(wěn)定時(shí)間很短的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖，在錨桿或噴射混凝土支護(hù)發(fā)揮作用前，可能發(fā)生圍巖失穩(wěn)或坍塌危險(xiǎn)時(shí)。

　　(b)淺埋、偏壓隧道，當(dāng)早期圍巖壓力增長(zhǎng)快，需要提高初期支護(hù)的早期強(qiáng)度和剛度時(shí)。

　　(c)在難以施作錨桿、噴射混凝土的砂卵石、土夾石或斷層泥等地層，大面積淋水地段，以及為了抑制圍巖大的變形需增加支護(hù)抗力時(shí)。

　　(d)當(dāng)需要施作超前支護(hù)，設(shè)置鋼架作為超前錨桿(或超前小鋼管等)的支承構(gòu)件時(shí)。

　　B、鋼架構(gòu)造和安裝要求

　　(a)鋼架與錨噴支護(hù)聯(lián)合使用時(shí)，應(yīng)保證鋼架(或格柵鋼架主筋)與圍巖之間的混凝土厚度不小于40mm.

　　(b)鋼架的縱向間距，一般在0.6~1.2m，且不宜大于1.2m，兩榀鋼架之間應(yīng)設(shè)置直徑為20~22mm的鋼拉桿，沿鋼架每1~2m設(shè)一根。

　　(c)圍巖壓力一般通過(guò)楔子傳到鋼架上，故鋼架與圍巖間應(yīng)楔緊。從試驗(yàn)資料看，單線(xiàn)隧道加9個(gè)楔子時(shí)，鋼架強(qiáng)度可發(fā)揮100%，加5個(gè)楔子時(shí)，只能發(fā)揮強(qiáng)度的80%，故楔子間距宜為1.2m左右。

　　(d)接頭是鋼架的弱點(diǎn)，因此應(yīng)減少接頭數(shù)量。據(jù)雙線(xiàn)隧道上半斷面鋼架試驗(yàn)，兩節(jié)鋼架(在對(duì)稱(chēng)和偏壓荷載作用下)較四節(jié)鋼架承載力提高近一倍�？紤]施工要求，拱部和邊墻部分宜采用四~六節(jié)鋼架。

　　(e)鋼架接頭通常用連接板和螺栓連接，并要求易于安裝。

　　(f)為防止鋼架承載而下沉，鋼架下端應(yīng)設(shè)在穩(wěn)固地層上，或設(shè)在為擴(kuò)大承壓面的鋼板、混凝土墊塊止，鋼架立柱埋入底板深度不應(yīng)小于15mm，當(dāng)有水溝時(shí)不應(yīng)高于水溝底面。

　　(g)開(kāi)挖下臺(tái)階時(shí)，為防止鋼架拱腳下沉、變形，根據(jù)需要在拱腳下可設(shè)縱向托梁，把幾排鋼架連為一整體。

　　C、剛性鋼架和格柵鋼架、可縮性鋼架等類(lèi)型以往我國(guó)多用工字鋼、舊鋼軌和鋼管制造，這種剛架的剛度和強(qiáng)度大，可作臨時(shí)支撐并單獨(dú)承受較大的圍巖壓力，也可設(shè)于混凝土內(nèi)作永久襯砌。在Ⅰ、Ⅱ類(lèi)軟弱破碎圍巖中施工或處理坍方時(shí)使用較多，但這類(lèi)鋼架與噴射混凝土粘結(jié)不好，與圍巖間的空隙難于用噴射混凝土緊密充填，導(dǎo)致鋼架附近噴射混凝土出現(xiàn)裂縫。

　　工字鋼的垂直和水平方向不是等強(qiáng)度和等剛度的，容易橫向失穩(wěn)、扭曲破壞。鋼管鋼架斷面的各向強(qiáng)度和剛度相同，抗壓、抗扭曲強(qiáng)度高，鋼管內(nèi)充填砂漿或混凝土?xí)r，其強(qiáng)度更高。

　　剛性鋼架常用10~20號(hào)工字鋼，11~24kg/m輕軌或38、43kg/m鋼軌，φ100~φ180mm鋼管。

　　D、格柵鋼架

　　1)格柵鋼架的特點(diǎn)

　　(a)格柵鋼架是由鋼筋焊接而成的格柵構(gòu)架，其斷面形狀和尺寸，能根據(jù)需要而設(shè)計(jì)，對(duì)大跨度坑道特別適用。

　　(b)鋼架安裝后可立即承受部分松動(dòng)荷載，當(dāng)錨桿噴射混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，便能共同承受逐漸增長(zhǎng)的圍巖壓力，這就符合新奧法先柔后剛的支護(hù)原則。

　　(c)與噴射混凝土粘結(jié)較好，能形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，更好地發(fā)揮支護(hù)作用。

　　(d)鋼架與圍巖間的空隙，能被噴射混凝土填實(shí)，有利于結(jié)構(gòu)受力。

　　2)鋼筋網(wǎng)噴砼：鋼筋網(wǎng)可提高噴砼的抗剪和與圍巖的粘結(jié)強(qiáng)度，有利于抵抗巖石塌落掉塊和承受沖擊荷載，能提高噴砼的整體性，使其應(yīng)力分布均勻，從而減少砼的收縮和裂縫，在變形較大而自穩(wěn)性較差的軟弱圍巖中，應(yīng)設(shè)1~2層鋼筋網(wǎng)。

　　鋼筋網(wǎng)一般采用φ4~φ10的Ⅰ號(hào)鋼筋，其網(wǎng)眼間距一般15~30cm，當(dāng)小于15cm時(shí)，回彈增加;當(dāng)大于30cm將大減弱鋼筋網(wǎng)在噴砼中的作用。鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚應(yīng)≥20cm.當(dāng)設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)時(shí)，當(dāng)?shù)谝粚拥膰婍呕�本覆蓋后再鋪設(shè)第二層。

　　3)鋼纖維噴砼：鋼纖維噴砼的力學(xué)性能優(yōu)于不摻鋼纖維的砼，從大量的國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)證明，摻鋼纖維后噴砼的抗彎強(qiáng)度提高30%~90%;拉強(qiáng)度提高30%~60%;壓強(qiáng)度提高5%~10%;沖擊能力提高8倍以上，其韌性提高10倍以上，但鋼纖維噴砼的成本高、工藝復(fù)雜、噴射機(jī)械和管路磨損率大。