钢格栅在隧道开挖支护工程的应用

发布日期：2016-07-11 14:25:10

    在地质条件较差的岩层进行隧洞开挖时，施工过程中往往要进行临时支护，采用常规的钢拱架支护成本较高，施工进度慢。针对隧洞开挖施工临时支护问题，采用钢格栅加喷锚支护，施工工艺简单，且施工成本相对较低。
         钢格栅是隧道开挖中重要的加强支护手段，施工过程中合理选用可以加快施工进度，根据不同的洞室断面及地址条件，选用不同的支护形式，可以有效地降低工程造价，同时可以加快对洞室不良地段的支护，确保洞室结构稳定及施工安全。
         钢格栅均属钢架类加强支护系统，主要作用是在喷射混凝土未达到设计强度之前或不能及时进行喷射混凝土支护位置预先承担围岩压力和约束变形，提高初期支护系统的抗力，确保洞内施工安全，同时在后期的支护中成为永久支护系统的一部分，有利于洞身结构稳定。
         钢格栅与混凝土接触面积大、粘结效果好，能够共同变形，共同受力，不易出现收缩裂缝。钢格栅采用柔性的钢筋制作，安装时尽量贴合岩壁，整体性较好，其后方不易出现空腔问题。而且其造价相对较低，经济性好，重量轻，运输和安装方便。但是钢格栅又存在整体刚度较低，无法抵抗较大围岩应力产生的形变等不足。

一、钢格栅支护技术工艺评价
             1、施工速度快，降低基建投资，优化格栅与钢支撑构件，与喷射砼并用，达到了较好支护效果。
             2、钢格栅的制作加工工艺简单，且不需大型的加工设备，质量轻、容易架设安装，其抗弯和抗扭惯性力矩大于隧道施工的其它形式，能够较好地适应围岩变形的特点，与以往的隧道支护技术有着显著的优点。
             3、钢格栅支护技术具有一定的柔性，在过采空区、溶洞、陷落柱、黄泥段、破碎带等地质构造带时能适应不同埋深围岩。
        二、工艺参数
             1、钢格栅由普通建筑钢筋经冷弯经成型后焊接而成，其形状可根据隧道轮廓而定，隧道采用的有半圆拱形或三心拱形。

           2、钢格栅支架的整架格栅采取分段加工，一般根据断面大小，分两段或三段加工，段与段之间有铁板连接，铁板与段之间是焊接而成。架设组装时，拱部和腿部采取螺栓连接方式，支架组装采用铁板和螺栓进行连接。
             3、相邻支架之间用纵向连接筋连接，上面铺设金属网。
             4、格栅的断面高度根据承载条件和喷射混凝土厚度确定，一般 160～200mm，喷射砼等级强度为C20，采用 425#普通硅酸盐水泥、中粗天然砂，石子采用坚硬碎石，粒径 4～8mm，砼配比介于 0.4～0.5mm 之间，速凝剂掺量为水泥重量的 4%，混凝土标号达到 200#。

         三、效果
             节约工程造价：钢格栅由普通钢筋加工而成，加工工艺简单，使用格栅比钢支撑要节约30%的支护费用。
         四、有待优化问题
            1、钢格栅只有与混凝土并用才能发挥其支护作用，本身单独承载能力低，在自稳时间很短的围岩中掘进要充分考虑初期支护的方式。
             2、钢格栅1、钢格栅支护与钢支撑、木支撑等支护方式相比，其刚度适中，容许围岩适度变形，又能限制围岩过大的变形。而且格栅的支护阻力是随施工过程而一步步提高，这是其它支护方式所不能比拟的，采用钢格栅支护的隧道质量好，能够减少隧道维修量，节约隧道维检费用。
            2、格栅钢架质量轻，易于运输及架设安装，能有效提高施工进度，大断面软岩施工中月进尺平均达到150m。
             3、支护的接头是施工的薄弱处，应尽量优化结构，减少接头数量。
             3、钢格栅支护一般在较复杂的地质条件下使用，围岩不稳定空顶充填处，很难做到混凝土与围岩密贴。 4、格栅与锚杆复合支护需要进一步探索和研究。
          钢格栅临时支护在工程隧洞开挖中起到了很大的作用，既保证了隧洞开挖的安全，又保证了隧洞开挖进度，同时由于采用钢格栅及喷锚支护，设计相应减小了混凝土衬砌厚度，降低了工程成本。