工字钢冷弯机用途

隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础. 本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助"围岩承载的基本作用,明确了二者的功能分配原则和实现方式,即分别通过超前支护的保障作用、初期支护的核心作用和二次衬砌的储备作用共同完成;针对围岩的正面挤出、前倾式冒落和后倾式冒落等三种超前破坏模式,分别给出了相应的超前支护方式和支护效果评价方法;提出初期支护作为隧道围岩附加载荷的主要承担者,包括锚固体系与拱架及喷射混凝土结构,分别通过"调动"和"协助"围岩实现其承载功能,且同时具有"支"与"护"的作用;阐明了二次衬砌结构作为储备功能的内涵,建立了二次衬砌结构的载荷分担比率与刚度匹配性、支护时机的关系,并据此给出了二次衬砌结构参数和施作时机的建议值;建立了以围岩变形量$S$小和协同度$\xi$优为目标,基于超前支护、初期支护和二次衬砌与围岩相互作用三阶段的协同支护优化模型,明确了支护结构体系与围岩、不同支护结构之间以及支护结构要素之间三个层次的协同关系,并提出了隧道支护结构体系协同优化设计方法.

关键词: 隧道工程, 支护结构体系, "支护——围岩"动态作用, 协同作用, 支护结构设计

Abstract:

Tunnel support structure system is the key of controlling the stability of surrounding rock, which is also the basic task of tunnel design, while systemic understanding of the process and mechanism of interaction among support structures is the basis of quantitative design. This paper embarks from structural property of tunnel surrounding rock and the constitutive property of support effect, the basic function of tunnel support that "mobilizing" and "assisting" surrounding rock bearing is put forward, of which the function distribution principle and realization way are clarified, namely, through the guarantee role of advanced support, the core role of primary support and safety reserve role of secondary lining to complete. In view of three advanced failure modes including the positive extrusion, the forward type caving and posterior tilt falling of surrounding rock, the corresponding advanced support pattern and its effect evaluation method are given respectively. The primary support is the main undertaker of tunnel surrounding rock additional load, including the anchorage system and the arch and shotcrete structure, whose bearing function is carried out by "mobilizing" and "assisting" surrounding rock respectively, and also have the function of "bracing" and "protecting". The connotation of secondary lining structure as security reserve function is illuminated. The relationship between load sharing ratio and stiffness matching and support time of secondary lining structure is established, according to which the suggestive values of structure parameters and support time of secondary lining are provided. The collaborative support optimization model is set up based on the three stages of the interaction between advanced support, primary support, secondary lining and surrounding rock, whose targets are minimizing surrounding rock deformation S and optimizing synergy degreeξ. Three levels of synergy including relations between support structure system and surrounding rock, different support structures and different support structure elements are clarified. And a collaborative optimization design method for tunnel support structure is proposed.

 

 隧道初期支护的有关要求
一 、原材料
隧道初期支护采用的所有原材料必须在自检合格后向总监 办报批，总监办经试验检测合格后对申报材料进行批复，施工过程中必须采用批复的原材料，未经批复的材料一律不得使用，一经发现将立即出场，并对有关责任人进行处罚。
a.水泥 水泥必须采用所批复品牌和标号的水泥，不得私自更换，按规范要求频率进行自检和抽检，使用袋装水泥时存放要符合规范要求，要有防潮措施，下垫上盖，不得靠墙，堆放高度不高于十袋，存放时间不超过3个月，如采用散装水泥，必须采用水泥罐存储。
b.沙子 沙子要采用级配良好，质地坚硬，颗粒洁净的中粗砂，含泥量≤5﹪，泥块含量≤2﹪，料源须经总监办考察同意。堆放场地要硬化，与其他材料隔离堆放，不得混杂。
c.碎石 喷射混凝土所用碎石应采用坚硬有棱角的碎石，粒径为5-10mm，针片状≤25﹪，含泥量≤2﹪，泥块含量≤0.7﹪，堆放场地要硬化，与其他材料隔离堆放，不得混杂。
d.水 喷射混凝土使用的水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂，糖类及游离酸等；污水，PH值小于5的酸性水及含硫酸盐按SO4计超水质量＞7mg/cm不得使用
e.外加剂 锚固剂和速凝剂必须采用所批复品牌的产品，其质量符合《混凝土外加剂》（GB8076）的规定，速凝剂要求初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min,使用前应复验其效果，掺量严格按照配合比要求的量添加，外加剂应分类堆放，不得混杂及遭受污染
f.工字钢 钢拱架所用工字钢原材各项指标必须符合国标，I14重量16.9kg/m ，I16重量20.5kg/m，I18重量24.1kg/m，I20a重量27.9kg/m， I20b重量31.1kg/m。型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈，存放应下垫上盖，防潮防锈。
g.钢筋 锚杆采用设计所要求螺纹钢筋，尺寸符合设计要求，钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。钢筋必须按照不同的钢种，等级，牌号，规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，且应设立识别标识牌，应存放在钢筋仓库内，露天存放时应垫高和覆盖
h.钢管 洞口大管棚采用Φ108*6热轧无缝钢管制作，，重量15.09kg/m，管节3m和6m，交错布置，管节间采用丝扣连接，丝扣长15cm。超前小导管采用 Φ42*4热轧无缝钢管制作，重量 3.75kg/m，钢管技术指 标符合国标要求，应平直、无损伤，表面无裂纹、油污，分类存放，
垫高加盖，设标识牌
二 、施工工艺 1）钢拱架 。钢架应在隧道开挖后喷射混凝土保护层后及时进行架设，安装前应钢架脚底虚碴及杂物。 钢架加工
1、加工场地平整：加工场地要平整，并设置原材布料区、加工区、试拼大样平台、半成品和成品存放区。
2、测量放样：在平整硬化好的场地上测放出各片拱架内外圈的轴线并作好标记。
3、钢架采用系统锚杆定位，钢架要与初喷混凝土密切接触，空隙处用混凝土垫块楔紧。
4、钢拱架弯曲时，若长度不够应先焊接再弯曲。
5、钢拱架焊接成型后，试拼装，其允许误差沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm.钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。各单元螺栓连接。螺栓眼中心间距公差不超过±0.5cm，并且螺栓要按要求上齐。钢架平放时，平面翘曲应小于±2cm。检验合格后，方可批量加工。加工进度满足施工需要即可，以便施工过程中拱架半径的调整。
6、加工好的拱架分类编号堆放，同时由于本地区潮湿，拱架下放置方木隔潮，放进彩钢棚。
7、连接板的螺栓孔必须采用台钻钻孔，不得采用气焊冲孔。
8、焊接
安装时严格按照里程法线方向定位，根据水平线及线路坡度控制钢架安装标高。安装钢架时，尽量利用锚杆定位。钢架之间纵向拉杆的设置根据设计要求为φ22螺纹钢，环向间距为1m。钢架安装严格控制横向尺寸，不得侵入二次衬砌断面，脚底不得有虚碴。