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鋼格柵在隧道開挖支護工程的應用

發布時間: 2021-05-06 08:38:07

  在地質條件較差的巖層進行隧洞開挖時,施工過程中往往要進行臨時支護,采用常規的鋼拱架支 護成本較高,施工進度慢。針對隧洞開挖施工臨時支護問題,采用鋼格柵加噴錨支護,施工工藝簡單,且施工 成本相對較低。
  
  鋼格柵是隧道開挖中重要的加強支護手段,施工過程中合理選用可以加快施工進度,根據不同的洞室斷面及地址條件,選用不同的支護形式,可以有效地降低工程造價,同時可以加快對洞室不良地段的支護,確保洞室結構穩定及施工安全。
  
  鋼格柵均屬鋼架類加強支護系統,主要作用是在噴射混凝土未達到設計強度之前或不能及時進行噴射混凝土支護位置預先承擔圍巖壓力和約束變形,提高初期支護系統的抗力,確保洞內施工安全,同時在后期的支護中成為永久支護系統的一部分,有利于洞身結構穩定。
  
  鋼格柵與混凝土接觸面積大、粘結效果好,能夠共同變形,共同受力,不易出現收縮裂縫。鋼格柵采用柔性的鋼筋制作,安裝時盡量貼合巖壁,整體性較好,其后方不易出現空腔問題。而且其造價相對較低,經濟性好,重量輕,運輸和安裝方便。但是鋼格柵又存在整體剛度較低,無法抵抗較大圍巖應力產生的形變等不足。
  
  一、鋼格柵支護技術工藝評價
  
  1、施工速度快,降低基建投資,優化格柵與鋼支撐構件,與噴射砼并 用,達到了較好支護效果。
  
  2、鋼格柵的制作加工工藝簡單,且不需大型的加工設備,質量 輕、容易架設安裝,其抗彎和抗扭慣性力矩大于隧道施工的其它形式, 能夠較好地適應圍巖變形的特點,與以往的隧道支護技術有著顯 著的優點。
  
  3、鋼格柵支護技術具有一定的柔性,在過采空區、溶洞、陷落 柱、黃泥段、破碎帶等地質構造帶時能適應不同埋深圍巖。
  
  二、工藝參數
  
  1、鋼格柵由普通建筑鋼筋經冷彎經成型后焊接而成,其形狀可根據隧道輪廓而定,隧道采用的有半圓拱形或三心拱形。
  
  2、鋼格柵支架的整架格柵采取分段加工,一般根據斷面大小, 分兩段或三段加工,段與段之間有鐵板連接,鐵板與段之間是焊接而 成。架設組裝時,拱部和腿部采取螺栓連接方式,支架組裝采用鐵板和螺栓進行連接。
  
  3、相鄰支架之間用 縱向連接筋連接,上面鋪設金屬網。
  
  4、格柵的斷面高度根據承載條件和噴射混凝土厚度確定,一般 160~200mm,噴射砼等級強度為C20,采用 425#普通硅酸鹽 水泥、中粗天然砂,石子采用堅硬碎石,粒徑 4~8mm,砼配比介于 0.4~0.5mm 之間,速凝劑摻量為水泥重量的 4%,混凝土標號達到 200#。
  
  三、效果
  
  1、鋼格柵支護與鋼支撐、木支撐等支護方式相比,其剛 度適中,容許圍巖適度變形,又能限制圍巖過大的變形。而且格柵的 支護阻力是隨施工過程而一步步提高,這是其它支護方式所不能比擬 的,采用鋼格柵支護的隧道質量好,能夠減少隧道維修量,節約隧道維檢費用。
  
  2、格柵鋼架質量輕,易于運輸及架設安裝,能有效提高施工進度,大斷面軟巖施工中月進尺平均達到150m。
  
  3、節約工程造價:鋼格柵由普通鋼筋加工而成,加工工藝簡單, 使用格柵比鋼支撐要節約30%的支護費用。
  
  四、有待優化問題
  
  1、鋼格柵只有與混凝土并用才能發揮其支護作用,本身單獨承 載能力低,在自穩時間很短的圍巖中掘進要充分考慮初期支護的方式。
  
  2、鋼格柵支護的接頭是施工的薄弱處,應盡量優化結構,減少接頭數量。
  
  3、鋼格柵支護一般在較復雜的地質條件下使用,圍巖不穩定空 頂充填處,很難做到混凝土與圍巖密貼。  4、格柵與錨桿復合支護需要進一步探索和研究。
  
  鋼格柵臨時支護在工程隧洞 開挖中起到了很大的作用,既保證了隧洞開挖的安全,又 保證了隧洞開挖進度,同時由于采用鋼格柵及噴錨支護, 設計相應減小了混凝土襯砌厚度,降低了工程造價。

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