鋼拱架鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的施工工藝及質(zhì)量控制探究

摘 要：型鋼拱架和鋼筋格式拱架是鋼拱架重要的組成部分，因其鋼拱架在實(shí)際的隧道施工中能夠承受巨大的荷載力，所以被許多施工企業(yè)普遍推廣和使用。基于此，結(jié)合具體的情況，首先，簡(jiǎn)單介紹了此次施工項(xiàng)目的相關(guān)內(nèi)容;其次，詳細(xì)說(shuō)明了鋼拱架的具體施工方案內(nèi)容;最后，提出了鋼拱架、鋼筋網(wǎng)工程項(xiàng)目建設(shè)期間的質(zhì)量控制管理措施，以期為同行提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：鋼拱架;鋼筋網(wǎng);噴射混凝土;施工工藝;質(zhì)量控制措施

中圖分類號(hào)：U457.3 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）1-0090-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.01.019

Explore the Construction Technology and Quality Control of Shotcrete With Steel Arch

LIU Xinglong

（Gansu Lanzhou Highway Emergency Support and Road Network Detection Center， Lanzhou 730046，China）

Abstract： Steel arch and steel form arch is an important part of steel arch， because of its steel arch in the actual tunnel construction can withstand a huge load， so it is widely promoted and used by many construction enterprises. Based on this， this article combined with the specific situation， a simple introduction of the construction project related content; Secondly， the concrete construction scheme content of steel arch is described in detail. Finally， the author puts forward the quality control measures during the construction of steel arch frame and steel mesh project， hoping to provide some reference for the peer.

Keywords： steel arch; steel mesh; shotcrete; construction technology; quality control measures

0 引言

在互聯(lián)網(wǎng)處理技術(shù)不斷發(fā)展的大時(shí)代背景下，鋼筋網(wǎng)噴射混凝土處理技術(shù)因其抗震效果好、施工速度快以及穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用到施工建設(shè)中。然而，在實(shí)際施工過(guò)程中，很多工作人員并沒(méi)有充分掌握鋼拱架施工處理的技術(shù)，無(wú)法保證預(yù)設(shè)的建設(shè)效果，不僅延長(zhǎng)了施工周期，還浪費(fèi)了大量的人力物力資源[1]。為了確保鋼拱架噴射混凝土等施工建設(shè)可以順利進(jìn)行，有關(guān)部門應(yīng)高度重視相關(guān)施工技術(shù)的應(yīng)用，及時(shí)解決諸多建設(shè)問(wèn)題，避免安全事故的發(fā)生。

1 工程概況和工程數(shù)量分析

1.1 工程概況

此處以蘭海高速公路（G75）甘肅境內(nèi)蘭州至臨洮段的上下行分離隧道病害處治工程為主要研究對(duì)象，K17+440～K21+443.19是上行線隧道的起止樁號(hào)，全長(zhǎng)可達(dá)4 003.19 m，K17+370～K21+440是上行線隧道的起止樁號(hào)，全長(zhǎng)約4 070 m，該隧道位于平曲線上，處在±2.11%左右的隧道縱坡地勢(shì)中。該隧道2004年建成通車，隧道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)10 a的運(yùn)營(yíng)后，受長(zhǎng)期過(guò)往車輛的壓力負(fù)荷和人為破壞，隧道相關(guān)部位出現(xiàn)多處裂紋、墻皮脫落、滲漏水以及墻體厚度不足等多種問(wèn)題。當(dāng)?shù)卣约案拭C省交通運(yùn)輸廳高度重視此問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多個(gè)部門的技術(shù)交流后，制定了科學(xué)合理有效的隧道加固處置方案，即對(duì)新七道梁隧道襯砌厚度不足部位采用鋼拱架施工處理，合理規(guī)劃上行線處治段落SK18+700—715SK19+770—778長(zhǎng)23 m、下行線處治段落XK17+592—606 XK18+214—242長(zhǎng)43 m的路段，對(duì)66 m的隧道病害問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理。

1.2 主要工程數(shù)量

建筑企業(yè)的采購(gòu)部門應(yīng)嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)后，方可大批量購(gòu)買正規(guī)的I14型鋼881.8 m、A3鋼板1 342.5 kg、M20*70高強(qiáng)螺栓組528套、M20*70擴(kuò)底錨栓528套、Ф22縱向連接鋼筋2 556.84 kg、U形箍釘924個(gè)、Ф16鋼筋網(wǎng)17 727.60 kg生產(chǎn)材料。與此同時(shí)，在確保安全的基礎(chǔ)上，工程施工人員對(duì)原混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑿除拆卸處理。

2 鋼拱架的具體施工方案

2.1 機(jī)械配置和施工材料介紹

為了確保此次施工可以平穩(wěn)進(jìn)行，管理人員應(yīng)在堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)適用、合理配置的建設(shè)原則上，投入適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)資金，采購(gòu)性能較高、質(zhì)量較好的機(jī)械設(shè)備。在引入正規(guī)的生產(chǎn)材料后，進(jìn)一步提高施工作業(yè)人員的工作效率，縮短建設(shè)周期，為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。具體的機(jī)械設(shè)備配置表、材料計(jì)劃表如表1、表2所示[2]。

需要說(shuō)明的是，鋼拱架的型材大多為工字鋼，附屬桿使用槽鋼。此次施工建設(shè)中，鋼筋格構(gòu)式的拱架應(yīng)用Ⅱ級(jí)鋼筋，Ⅰ級(jí)鋼筋是連接鋼的主要類型。針對(duì)鋼拱架的對(duì)接板施工處理，可以采取臺(tái)鉆鉆孔的方式進(jìn)行處理。除此之外，建筑企業(yè)還可以借助一定的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)完成此項(xiàng)工程建設(shè)，如平臺(tái)車、隧洞作業(yè)車、裝載機(jī)、手拉葫蘆機(jī)等都是很好的建筑工具。

2.2 施工工藝

具體的隧道鋼拱架噴射混凝土施工工藝流程圖如圖1所示[3]。

2.2.1 鋼拱架加工及制作。首先，在具體的施工過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮隧道圍巖的不穩(wěn)定部位，再根據(jù)地質(zhì)力學(xué)的相應(yīng)特點(diǎn)，精準(zhǔn)計(jì)算可能坍塌的區(qū)域面積。在合理部署安排I14型鋼拱架的承載壓力后，逐一確定鋼拱架的距離、尺寸大小，一般情況下，縱向間距應(yīng)為100 cm，相鄰鋼拱架采用Ф22鋼筋縱向連接，在原襯砌混凝土、I14型鋼拱架進(jìn)行連接后使用U形箍釘有效錨固，具體的箍釘長(zhǎng)度根據(jù)厚度缺陷部位襯砌缺陷部位進(jìn)行靈活調(diào)整。在保證錨固深度超過(guò)10 cm的基礎(chǔ)上，嚴(yán)禁出現(xiàn)打穿防水板情況。值得注意的是，為了保證隧道其他支護(hù)部位的安全性，在施工建設(shè)中，應(yīng)設(shè)計(jì)出多個(gè)施工方案以備參考，使得隧道的圍巖承受力都依靠鋼拱架支撐。與此同時(shí)，因?yàn)樗淼赖牡刭|(zhì)情況較為復(fù)雜，在計(jì)算力學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)可能存在一定的誤差，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)鋼拱架進(jìn)行合理安裝和加工。施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行下料處理，通常情況下，工作人員會(huì)使用專業(yè)的切割設(shè)備，利用氧炔焰切割技術(shù)來(lái)達(dá)到實(shí)際的建設(shè)需要，避免了生產(chǎn)材料的浪費(fèi)。同時(shí)還應(yīng)全面考慮加工材料期間鋼材的壓縮性和延展性，尤其是在采用鋼筋格構(gòu)式拱架下料過(guò)程中，應(yīng)高度重視焊接期間所形成的材料變化情況，在保證所有腹桿按照施工計(jì)劃下料的同時(shí)，降低鋼材成型出現(xiàn)誤差的可能，進(jìn)而滿足實(shí)際的鋼拱架設(shè)計(jì)要求。最后，還要強(qiáng)調(diào)彎曲機(jī)的使用方法，研究發(fā)現(xiàn)利用液壓處理系統(tǒng)，可以較快地對(duì)不同型鋼進(jìn)行冷彎處理，可以根據(jù)實(shí)際建設(shè)需求計(jì)算好準(zhǔn)確的型鋼大小后，確定具體的參數(shù)和彎制處理流程，緊密聯(lián)系卷板機(jī)的工作原理，利用型鋼彎曲機(jī)來(lái)制造相應(yīng)弧度的型鋼拱架和弧度框架，確保鋼材具有一定的承載效果。另外，在型鋼拱架制作期間，還要按照不同工程支護(hù)斷面的具體尺寸分不同單元進(jìn)行加工處理，在使用螺栓進(jìn)行緊密連接后，計(jì)算相應(yīng)部位的受力范圍。建設(shè)人員要堅(jiān)持具體問(wèn)題具體分析的原則，按照統(tǒng)一的加工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行鋼拱架支護(hù)處理，避免隧道圍巖出現(xiàn)變形。

2.2.2 鋼拱架以及鋼筋網(wǎng)片的安裝。首先，進(jìn)行鋼拱架安裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程施工情況進(jìn)行測(cè)量定位處理，在準(zhǔn)確的方位進(jìn)行安裝后完成相關(guān)工作，操作應(yīng)確保隧洞軸線和鋼拱架的軸線處于垂直狀態(tài)。進(jìn)行隧道上部頂拱支護(hù)開挖處理后，對(duì)不同拱架單元進(jìn)行鎖腳錨桿加固處理，使得不同鋼拱架和錨桿連接緊密。與此同時(shí)，工作人員還可以配設(shè)網(wǎng)孔尺寸15 cm×15 cm的鋼筋網(wǎng)、安裝Ф16鋼筋網(wǎng)片，以提升型鋼拱架的整體施工效果和承受能力。在保證錨桿距離和鋼拱架距離統(tǒng)一的情況下進(jìn)行后期的噴射混凝土處理，形成完整的支護(hù)體系;其次，在鋼拱架安裝施工環(huán)節(jié)完成之后，應(yīng)進(jìn)行下行線處梯段處理，使得鋼拱架連接到隧道底部后，構(gòu)建完整的支護(hù)體系。最后，在鋼拱架的加固期間，可以利用鋼筋或者型鋼進(jìn)行緊密連接，在確保拱架形成體受力穩(wěn)定的情況下，聘請(qǐng)專業(yè)的質(zhì)檢團(tuán)隊(duì)進(jìn)行成型檢測(cè)。例如，鋼拱架安裝施工后，要求結(jié)構(gòu)整體保持為完整的鉛垂面，將垂直度誤差控制在合理范圍內(nèi)。同時(shí)，鋼拱架材料還應(yīng)和超前錨桿有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在確保超前錨桿等小鋼管可以從鋼拱架中間部位穿透后，進(jìn)行相應(yīng)的焊接處理，進(jìn)而達(dá)到預(yù)設(shè)的建設(shè)要求。還需說(shuō)明一點(diǎn)，在鋼拱架安裝期間，應(yīng)確保隧道底板的巖土較為松軟，可以在鋼拱架腳下方加設(shè)適量的混凝土塊來(lái)擴(kuò)大巖面的承載范圍。

2.2.3 噴射混凝土處理。在安全施工的建設(shè)環(huán)境下，一旦鋼拱架安裝完成即可進(jìn)行噴射混凝土操作。當(dāng)鋼拱架處于封閉狀態(tài)后，使混凝土的厚度大于22 cm，在應(yīng)用相關(guān)施工技巧后，使用42.5普通硅酸鹽水泥，粗骨料應(yīng)選用堅(jiān)固耐久的碎石，粒徑不宜大于10 mm。使用堿性速凝劑時(shí)，不得使用含有活性二氧化硅的石料，形成一個(gè)良好的噴射混凝土和鋼拱架的復(fù)合結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其重要的支護(hù)作用，使得噴射的混凝土回填相對(duì)密實(shí)。

2.2.4 隧道表面找平修復(fù)處理。施工作業(yè)人員可以通過(guò)聚合物砂漿等修復(fù)材料進(jìn)行噴射混凝土表面找平及涂裝恢復(fù)，在施工期間，聚合物砂漿厚度按照平均2 cm計(jì)量，以達(dá)到最佳的使用效果。

3 鋼拱架、鋼筋網(wǎng)工程項(xiàng)目建設(shè)期間的質(zhì)量控制管理措施

3.1 材料質(zhì)量控制

在選用鋼材等生產(chǎn)材料時(shí)，建筑企業(yè)不能為了謀取經(jīng)濟(jì)利益而購(gòu)買一些低劣產(chǎn)品，采購(gòu)部門應(yīng)嚴(yán)格按照采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，在購(gòu)買鋼材之前，進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，獲取國(guó)家認(rèn)可的質(zhì)檢單后，再進(jìn)行批量購(gòu)買。在實(shí)際的材料應(yīng)用過(guò)程中，工作人員還應(yīng)觀察材料是否受損，嚴(yán)禁使用質(zhì)量較差的材料，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決[5]。

3.2 制作質(zhì)量控制

在進(jìn)行鋼拱架的制作期間，應(yīng)嚴(yán)格按照施工的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行加工處理，確保鋼拱架的承載支護(hù)能力可以滿足現(xiàn)實(shí)需求，使拱架的單元連接相對(duì)緊密，具有一定的互換性能。

3.3 安裝質(zhì)量控制

拱架安裝準(zhǔn)確是確保施工建設(shè)順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。施工作業(yè)人員應(yīng)按照統(tǒng)一的安裝方法，在保證安裝部位牢固的同時(shí)，促使力的快速傳遞。對(duì)隧道圍巖進(jìn)行合理加固后，利用錨桿確保其穩(wěn)定，從而使得荷載壓力均勻分配。具體的操作流程如下。

3.3.1 人員組織安排。在實(shí)際的鋼拱架安裝期間，企業(yè)的管理部門應(yīng)派合適的電焊工和輔助施工人員。在安裝鋼拱架初期，對(duì)每個(gè)施工作業(yè)人員進(jìn)行統(tǒng)一的技術(shù)安排和焊接指導(dǎo)，確保他們的施工水平達(dá)到安裝的標(biāo)準(zhǔn)后，方可進(jìn)行相應(yīng)的施工環(huán)節(jié)。

3.3.2 測(cè)量控制技術(shù)要點(diǎn)。確保測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)性和準(zhǔn)確性是促使施工項(xiàng)目平穩(wěn)進(jìn)行的主要影響因素。例如，在對(duì)不同批次的鋼拱架進(jìn)行安裝時(shí)，施工作業(yè)人員應(yīng)結(jié)合隧道的地理位置以及其他情況，及時(shí)測(cè)量出隧道的中間部位、拱腳高度以及相應(yīng)部位的拱腳所在范圍，經(jīng)過(guò)精密的數(shù)據(jù)分析后，制定一套科學(xué)合理的鋼拱架安裝施工設(shè)計(jì)圖。對(duì)于那些采用臺(tái)階法施工的基礎(chǔ)隧道建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)在上臺(tái)階每榀拱架等相應(yīng)部位安裝六個(gè)以上的控制點(diǎn)，使這些控制點(diǎn)位在同一里程高度上，結(jié)合隧道同一斷面的相應(yīng)施工范圍，為后期鋼拱架的安裝和調(diào)試工作奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3.3 擴(kuò)大拱腳墊板的接觸面積。在具體的隧道施工建設(shè)期間，針對(duì)不同的工程特點(diǎn)可以采用不同方式的拱腳墊板安裝方式。例如，在采用槽鋼作為主要拱腳墊板時(shí)，一般情況下，采購(gòu)部門應(yīng)嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，購(gòu)買適量的22 cm*205 cm的混凝土墊腳板，在合理規(guī)劃后，將其改造為145 cm*35 cm的鋼槽墊板，從而可以較好地增加拱腳的接觸面積，使隧道等結(jié)構(gòu)提升荷載壓力。與此同時(shí)，焊接人員應(yīng)將鋼拱架和槽鋼進(jìn)行相應(yīng)處理，在減少焊縫的基礎(chǔ)上，降低在拱架安裝過(guò)程中的諸多不利影響。除此之外，利用槽鋼等材料進(jìn)行兩榀拱腳的連接也是擴(kuò)大墊腳板面積的主要方式，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入隧道工程現(xiàn)場(chǎng)，在獲取充分的數(shù)據(jù)信息后，確保不同的拱腳可以形成一個(gè)緊湊的整體。此時(shí)，可在兩榀拱架內(nèi)鋪設(shè)一定的槽鋼墊，在綜合考慮槽鋼墊板的具體長(zhǎng)度后，合理改進(jìn)兩榀鋼拱架的間距施工方案，一般將隧道V級(jí)圍巖的間距設(shè)置為52 cm，輔助安設(shè)142 cm左右的槽鋼材料。

3.3.4 安設(shè)大直徑大厚度的鎖腳錨桿。鎖腳錨桿的施工建設(shè)環(huán)節(jié)是確保鋼拱架質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。首先，施工測(cè)量人員可以將Ф45*5 mm的注漿小導(dǎo)管轉(zhuǎn)換為Ф90*6 mm的鋼管，在放入具體的孔位后，使得鉆孔角度在16°左右。需要說(shuō)明的是，孔位的方位應(yīng)在拱腳上部35 cm左右，在鉆孔期間，應(yīng)利用先進(jìn)的施工處理設(shè)備使成孔的孔徑大于鋼管的直徑。在確保鉆桿方向合理的情況下，若發(fā)現(xiàn)角度偏差過(guò)大等異常問(wèn)題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正，以避免后期出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)事件。其次，在鉆孔等施工階段完成后，應(yīng)利用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔，采用Ф90*6 mm的鎖腳錨桿進(jìn)行全面的管內(nèi)開孔處理，設(shè)定孔徑在13 mm，間距在155 mm左右，以梅花形的方式進(jìn)行設(shè)置。在施工處理相關(guān)錨桿安裝階段時(shí)，應(yīng)保證錨桿單面和鋼筋達(dá)到滿焊的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)鋼拱架進(jìn)行滿焊處理，采用水灰比為1∶1，使注漿壓力控制在2.1 MPa左右。

3.3.5 增加連接鋼筋剛度。當(dāng)鋼拱架安裝處理后，應(yīng)根據(jù)具體的施工項(xiàng)目對(duì)相關(guān)工字鋼進(jìn)行連接處理，間距為1 m，榀與榀的焊接應(yīng)是錯(cuò)位形式的。

3.3.6 遵循設(shè)計(jì)要求規(guī)范化安裝高螺栓。當(dāng)隧道工程等施工項(xiàng)目即將竣工時(shí)，當(dāng)?shù)氐馁|(zhì)檢部門應(yīng)派設(shè)專業(yè)水平較高、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)豐富的質(zhì)檢人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的檢查，要重點(diǎn)關(guān)注高螺栓的安裝方式和施工流程，在高度落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的施工建設(shè)原則后，加大檢查力度，并及時(shí)對(duì)施工作業(yè)人員的安裝方法進(jìn)行指導(dǎo)，以確保鋼拱架的整體建設(shè)質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，鋼拱架噴射混凝土的實(shí)施會(huì)受到外界各種環(huán)境因素的影響，建筑企業(yè)的管理部門首先應(yīng)做到統(tǒng)籌規(guī)劃，避免各種施工風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生。其次，應(yīng)投入適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)資金，采購(gòu)一些質(zhì)量較高的生產(chǎn)建筑材料，同時(shí)聘請(qǐng)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)人員，科學(xué)完整地將建設(shè)技術(shù)應(yīng)用到工程項(xiàng)目中。最后，還要定期積極學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的混凝土處理方法，在具體問(wèn)題具體分析后，提高施工作業(yè)人員的工作效率，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[6]。

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收稿日期：2021-10-26

作者簡(jiǎn)介：劉興隴（1978—），男，大專，工程師，研究方向：公路養(yǎng)護(hù)工程管理、施工、應(yīng)急保障。

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