隧道工程钢围檩、支撑及系梁施工实例分析

2018-11-12皮海波铁道战备舟桥处山东齐河251100

安徽建筑 2018年6期

皮海波（铁道战备舟桥处，山东齐河 251100）

1 工程概况

亳州市建安隧道工程位于亳州市城区，线路全长1280m。隧道呈南北走向，南起建安路-白果树街交口南侧，下穿人民路、涡河南路，穿越涡河及涡河北路后，于规划路南侧接地。隧道岸边段采用明挖顺做法施工，河中段设围堰明挖顺做通水不断航施工。河中段围堰分为两期施工，围堰外侧为双排拉森钢板桩围堰，中部设φ800@1000mm钻孔灌注桩作为围护桩。围堰支撑除第一道支撑为混凝土支撑外，余下道支撑为钢支撑，包括钢围檩、支撑、系梁。钢围檩由2片H型钢（HM500×300×11×18）拼接板焊接而成。钢肋为464×130×20，间距为800 mm，支撑节点处的钢肋加密，间距为250 mm。钢支撑采用φ609钢管，壁厚16 mm。钢管支撑分节制作，管节间采用法兰盘螺栓连接。预加轴向力装置设置在端部（仅一端）。钢系梁采用两根H型（HM400×300×10×16），安装在钢立柱的牛腿上。钢围檩、钢支撑、钢系梁、钢格构柱构造见图1。

图1 钢围堰横断面图

2 钢围檩、支撑及系梁施工要点

2.1 施工工艺流程（见图2）

图2 钢支撑安装工艺流程图

2.2 钢围檩安装

挖掘基坑至支撑0.5m以下的高度后，根据整个隧道工程的控制轴线和水准点，准确定位钢围檩的轴线和高程。钢围檩加工：钢围檩采用双片H型钢（HM500×300×11×18）焊接而成。施工吊篮根据支撑间距焊接在相应的支撑位置。钢围檩根据节段长度分段加工。钢围檩安装：钢围檩按支撑安装的顺序分段吊装，安装时通过履带式起重机放置在钢支架上。安装钢围檩后，应检查钢支架是否因冲击而松动。若钢围檩安装后与钢支架之间有间隙，应使用钢楔填塞密实并焊接牢固。钢围檩与围护桩之间的少量空隙填充强度不低于C30的细石混凝土。

2.3 钢管支撑安装

2.3.1 钢管横撑安装

由于钢立柱的位置位于线路中心线右侧2m，每根钢管横撑分为两部分组装，第一部分为17.45m，第二部分为9.45m。钢管支撑在加工场进行预拼，检查合格的钢管支撑用履带式起重机，将第一部分吊装到位（钢支撑一端与左侧钢围檩拼接，另一端从系梁突出2m，以便于与第二部分拼接），25t起重机用于吊装第二部分钢管支撑。支撑吊装采用两点吊装，吊装过程中支撑必须保持稳定，无碰撞，不变形。在将钢管支撑吊装到位后，通过人工辅助将支撑调整到设计位置。由于围护桩的施工误差,造成钢支撑的端部不能与钢围檩表面紧密接触，因此必须在围檩表面和支撑端头之间添加钢板垫片，以确保支撑件受轴向应力。在临时固定支撑之后，及时检查每个节点的连接状态，并且在确认满足要求之后用千斤顶施加预压轴向力。当施加压力时，千斤顶被置于活动端头的顶部位置，并且2台液压千斤顶的位置必须是对称且平行的。在施加预压轴向力时，应注意保持2台千斤顶同步进行。施加预压应力前应校准油泵和千斤顶，以确保测量的预应力值准确。施加预压应力时应记录每个支撑施加的预应力以供将来参考。在预应力施加过程中，首先将预应力加到50%，然后检查螺栓、螺母、焊接条件等，无异常情况后再继续加压到设计标准值的80%。在施加每个压力阶段之后，将钢楔块夹在活动端头中（钢楔块由16mm厚的钢板制成）并牢固地焊接。当预先增加的轴向力达到设计轴向力时，再次检查连接点，并在必要时加固节点。在预加预应力稳定后，将钢楔块塞紧并牢固地焊接在活动端头中，然后释放千斤顶压力以解开吊装钢丝绳。使用特殊的钢丝绳将支撑连接到围堰上以防止滑脱，此步骤完成后再进行该根支撑的安装。

2.3.2 钢支撑吊装及安装方案

①吊车选用

钢支撑吊装采用50t履带式起重机和25t汽车起重机，因为钢柱的位置大多位于中心线右侧2m处。因此，每根钢支撑分为两部分组装，第一部分为17.45m，第二部分为9.45m。因此，履带式起重机的最大起重量为5.54t，汽车起重机的最大起重量为3.0t。根据掌握的信息，当起重量为5.54t时，50t履带式起重机最大工作半径为16m;25t汽车起重机的起重重量为3.0t，最大工作半径为12m。

②吊装施工

钢管支撑吊装就位后，不要松开挂钩，将支撑的两端放在支架上，手动将支撑调整到设计位置，然后暂时固定支撑；精确定位后，将钢支撑固定端和钢围檩钢板进行可靠焊接；然后进行预压作业。

2.4 钢围檩和钢支撑防脱落措施

钢支撑系统在施工安全方面可能有以下原因，导致钢支撑和钢围檩脱落。

2.4.1 托架膨胀螺栓断裂

托架采用角钢焊接，并用膨胀螺栓固定在围护桩上，支撑钢围檩和支撑钢管的全部重量。由于施工周期长，载荷大，容易使膨胀螺栓生锈和断裂，会引起连锁反应和灾难性的安全事故。

2.4.2 钢围檩脱落

由于钢围檩直接放在托架上，特别是在安装和拆卸时，容易造成钢围檩滑落，容易造成施工人员的伤亡。

2.4.3 支撑钢管脱落

由于支撑钢管直接抵靠钢围檩的外缘，在安装完成后，钢管受到预应力作用，并通过活动端头调节预应力。一旦活动端头松动，施加的预应力就会丢失，可能导致钢管脱落。

2.4.4 外力导致钢支撑系统坠落

外力使钢支撑系统大致分为3种类型：①围护结构外侧的土壤，由于各个方面的原因造成的围堰外的土壤被清空和坍塌，导致围堰向外倾斜，由于钢支撑的预应力作用，钢支撑系统下降，造成人身伤害和工程伤害；②由于施工周期长，支撑系统暴露时间较长，可能导致意外施工机械或其他重物落入围堰并撞击支撑系统，支撑系统坍塌并发生连锁反应，导致整个支撑系统崩溃，造成灾难性事故，导致人员伤亡；③土方工程是从上到下挖掘，逐层挖掘，逐层支撑，拆除时从底部到顶部拆除，所以在安装和拆卸时，起重过程中起重机吊装时容易发生碰撞，导致钢支撑系统脱落，造成人身伤害和工程损坏。

2.4.5 预防措施

为防止和减少各种因素造成的钢支撑坠落伤害，在施工过程中采取一些必要的预防措施：①安装和拆除钢围檩时，应保证吊装钢丝绳扣紧钢围檩，然后工人进行安装工作，可有效避免钢围堰滑落事故的发生；②钢支撑在施加预压应力前，可在钢支撑下方垫塞枕木，待钢支撑预压结束后再撤除枕木；③在钢支撑的端头处设置挂板，防止钢支撑脱落。