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強度和剛度，安裝后可立即承受開挖所引起的松坳壓力。鋼架可作臨時支護單獨使用，也可與錨桿、噴混凝土一起作永久支護，配合超前支護其效果更好。

　　A、使用條件

　　(a)自穩(wěn)定時間很短的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖，在錨桿或噴射混凝土支護發(fā)揮作用前，可能發(fā)生圍巖失穩(wěn)或坍塌危險時。

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

　　(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抗力時。

　　(d)當(dāng)需要施作超前支護，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。

　　B、鋼架構(gòu)造和安裝要求

　　(a)鋼架與錨噴支護聯(lián)合使用時，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)圍巖壓力一般通過楔子傳到鋼架上，故鋼架與圍巖間應(yīng)楔緊。從試驗資料看，單線隧道加9個楔子時，鋼架強度可發(fā)揮100%，加5個楔子時，只能發(fā)揮強度的80%，故楔子間距宜為1.2m左右。

　　(d)接頭是鋼架的弱點，因此應(yīng)減少接頭數(shù)量。據(jù)雙線隧道上半斷面鋼架試驗，兩節(jié)鋼架(在對稱和偏壓荷載作用下)較四節(jié)鋼架承載力提高近一倍。考慮施工要求，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)有水溝時不應(yīng)高于水溝底面。

　　(g)開挖下臺階時，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、可縮性鋼架等類型以往我國多用工字鋼、舊鋼軌和鋼管制造，這種剛架的剛度和強度大，可作臨時支撐并單獨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類軟弱破碎圍巖中施工或處理坍方時使用較多，但這類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度和剛度相同，抗壓、抗扭曲強度高，鋼管內(nèi)充填砂漿或混凝土?xí)r，其強度更高。

　　剛性鋼架常用10~20號工字鋼，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

　　(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，對大跨度坑道特別適用。

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

　　(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)揮支護作用。

　　(d)鋼架與圍巖間的空隙，能被噴射混凝土填實，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號鋼筋，其網(wǎng)眼間距一般15~30cm，當(dāng)小于15cm時，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)的保護層厚應(yīng)≥20cm.當(dāng)設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)時，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，從大量的國內(nèi)外試驗證明，摻鋼纖維后噴砼的抗彎強度提高30%~90%;拉強度提高30%~60%;壓強度提高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、噴射機械和管路磨損率大。