拱架鎖腳錨桿安裝施工技術(shù)分析
時(shí)間:2022-06-07 15:11:46
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[摘要]隧道及地下工程初期支護(hù)拱架一般采用鎖腳錨桿(管)等形式進(jìn)行固定,主要采用風(fēng)鉆配合人工進(jìn)行鉆眼安裝,并通過(guò)點(diǎn)焊連接的方式固定在拱架上。該方法存在打設(shè)角度不易控制,連接牢固性差等問(wèn)題,直接影響到錨桿工作效果。介紹了一種簡(jiǎn)易固定安裝控制鉆眼角度,再通過(guò)垂直L形連接筋實(shí)現(xiàn)鎖腳錨桿(管)的有效連接,提升了鎖腳錨桿(管)與拱架連接質(zhì)量,研究結(jié)論可供類似工程參考。
[關(guān)鍵詞]鎖腳錨桿(管);高精度;L形鋼筋;鋼拱架
鎖腳錨桿(管)等結(jié)構(gòu)形式是現(xiàn)階段隧道及地下工程初期支護(hù)中鋼拱架固定安裝最常見(jiàn)的方式,主要起到固定拱架作用,對(duì)初期支護(hù)水平和側(cè)向受力變形起到抗收斂作用,安全意義重大。而目前鎖腳錨桿(管)施工方法基本采用的是人工配合普通風(fēng)鉆在鋼拱架拱腳位置進(jìn)行鉆眼,再通過(guò)點(diǎn)焊焊接在鋼拱架上,該方法中普通風(fēng)鉆受作業(yè)環(huán)境和不同位置變化施工影響,不能有效固定控制角度,通常達(dá)不到設(shè)計(jì)角度要求。同時(shí)受鋼拱架結(jié)構(gòu)的影響,鎖腳錨桿(管)與拱架的接觸面較小,通過(guò)點(diǎn)焊的方式連接受力效果較差。施工中主要受以上兩種方法影響,造成鎖腳錨桿(管)施工質(zhì)量水平不高,對(duì)隧道及地下工程圍巖收斂起不到應(yīng)有的作用,形成較大的安全隱患。因此,開(kāi)展提升該項(xiàng)目施工質(zhì)量控制水平施工技術(shù)探討研究,具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。
1工程概況
青島地鐵2號(hào)線輪渡站站后折返線區(qū)間全長(zhǎng)349.16m。區(qū)間斷面超大,洞身范圍主要位于強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化巖層中,拱頂埋深20~27.6m,圍巖分級(jí)為III~V級(jí)。隧道結(jié)構(gòu)采用單洞單線、單洞四線馬蹄形復(fù)合式襯砌,拱腳及格柵鋼架連接處每循環(huán)需打設(shè)鎖腳錨桿(管)40根,隧道全段約打設(shè)鎖腳錨桿(管)16000根,工程數(shù)量巨大(鎖腳設(shè)計(jì)位置如圖1所示),而施工人員水平參差不一,施工質(zhì)量難以保證,對(duì)超大斷面暗挖工程形成一定安全隱患。
2施工原理及要點(diǎn)
2.1施工流程圖
具體施工工藝流程如圖2所示。
2.2主要原理
利用兩個(gè)A42的鋼管和鋼板焊接固定成15°的角度制作重復(fù)使用的導(dǎo)向管模具,鎖腳穿過(guò)導(dǎo)向管打設(shè),規(guī)范鎖腳錨桿(管)打設(shè)的位置,控制打設(shè)角度為15°避免鎖腳錨桿(管)打設(shè)角度、位置參差不齊的現(xiàn)象。使用L形筋加大鎖腳錨桿(管)與格柵主筋連接的接觸面積,L形筋一邊與格柵主筋滿焊,另一邊與鎖腳錨桿(管)滿焊,同時(shí)L形筋一邊形成彎勾與格柵主筋錨固加強(qiáng)整體性效果,鎖腳錨桿(管)導(dǎo)向模具及L形連接鋼筋結(jié)構(gòu)示意如圖2、圖3所示。
2.3施工要點(diǎn)
2.3.1加工導(dǎo)向管模具鋼板采用厚度5mm,尺寸為390mm×150mm(長(zhǎng)×寬),鋼板中心兩側(cè)100mm位置確定圓心并鉆孔,孔直徑45mm;兩側(cè)導(dǎo)向管型號(hào)為外徑42.5mm×3.25mm的鋼管,單根長(zhǎng)度35cm,一個(gè)模具上兩根。導(dǎo)向管穿透鋼板預(yù)留孔,沿水平向下15°布設(shè)(具體角度按設(shè)計(jì)錨桿角度加工)。鋼板兩側(cè)導(dǎo)管長(zhǎng)度分別為10cm及25cm。L形筋選用22螺紋鋼筋加工,角度控制在105°,L形筋與格柵主筋雙面焊接,焊接長(zhǎng)度11cm,與鎖腳錨桿(管)單面焊接長(zhǎng)度為23cm,錨固段長(zhǎng)度85mm(導(dǎo)向模具設(shè)計(jì)圖如圖5、圖6所示)。具體尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整,滿足剛度及牢固性要求即可。2.3.2安裝鎖腳錨桿(管)導(dǎo)向管模具拱架安裝完成后,安裝導(dǎo)向管模具,安裝時(shí),鋼板需和拱架緊貼,再使用扎絲將模具與格柵鋼架縱向連接筋固定牢固即可。2.3.3穿過(guò)導(dǎo)向管鉆孔、安裝鎖腳錨桿(管)使用風(fēng)鉆穿過(guò)導(dǎo)向管中鉆孔至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,再使用高壓風(fēng)清除孔中殘?jiān)⒅蟠┻^(guò)模具安裝鎖腳錨管,待鎖腳安裝完成后取下模具,具體施工如圖7所示。2.3.4焊接L形鋼筋L形筋加工完成后,并連接在鎖腳錨桿(管)或鎖腳錨管與拱架主筋之間,L形筋一邊與格柵主筋滿焊,另一邊與鎖腳錨管滿焊,同時(shí)L形筋一邊形成彎鉤與格柵主筋錨固增加了結(jié)構(gòu)的整體性,具體連接效果如圖8所示。
3效果分析
利用導(dǎo)向管模具規(guī)范了鎖腳錨桿(管)打設(shè)的位置,有效控制了風(fēng)機(jī)鉆孔角度。精確的施工角度有利于將拱腳位置的壓應(yīng)力傳遞到拱腳所在的巖層上,提升了拱腳位置的承載能力。導(dǎo)向管模具安裝快捷方便,容易操作,在提升施工質(zhì)量的同時(shí)加快了施工速度、減小了勞動(dòng)強(qiáng)度。利用L形鋼筋與主筋焊接代替鎖腳錨桿(管)和主筋點(diǎn)焊,增加了焊接面積,提升了鎖腳錨桿(管)的施工質(zhì)量,加強(qiáng)了隧道洞身支護(hù)的整體性,有效地將圍巖對(duì)洞身的應(yīng)力傳遞到拱腳的巖層上,現(xiàn)場(chǎng)施工效果如圖9所示。該技術(shù)使用簡(jiǎn)單,只需投入制作簡(jiǎn)單的導(dǎo)向裝置即可,大幅減少了施工過(guò)程中反復(fù)調(diào)整角度的工作量,提高了施工工效。同時(shí)通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效規(guī)避圍巖水平收斂引起的安全事故。
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)制作導(dǎo)向鋼板和鋼管固定裝置,能在鎖腳錨桿(管)鉆眼過(guò)程中起到引導(dǎo)角度作用,最終實(shí)現(xiàn)角度的精準(zhǔn)控制,避免了人為配合機(jī)械施工過(guò)程中的不可控因素。再通過(guò)L形連接對(duì)連接牢固部位進(jìn)行了加強(qiáng)??傮w而言,該技術(shù)能夠有效提高鎖腳錨桿(管)施工質(zhì)量,充分發(fā)揮初期鋼拱架支護(hù)作用,有效提高隧道及地下工程施工的安全性,且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,可為后期類似工程施工提供可靠參考依據(jù)。
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作者:劉輝 余誠(chéng) 單位:中鐵四局集團(tuán)有限公司第七工程分公司
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