1．钢架的作用及分类
对于自稳时间很短的Ⅳ～Ⅵ级围岩隧道，或浅埋偏压隧道早期围岩压力增长快，需要提高初期支护的强度，或隧道处于粉细砂、砂卵石、土夹石地层、大面积淋水地段，以及为了抑制围岩过大的变形，需要增强支护抗力时，可采用钢架喷射混凝土作为初期支护。
钢架的最大特点是：架设后立即受力，且其强度和刚度均较大。可承受开挖时引起的松动压力。钢架可分为型钢钢架和格栅网构钢架两种类型，其常见结构如图8-5-26所示。
（1）型钢钢架。
型钢钢架通常由工字型钢、H型钢、槽钢、U型钢、钢管及钢轨等材料加工而成。型钢钢架的刚度和强度大，在软弱破碎围岩施工中或处理坍方时使用较多；但这类钢架较重，钢架与喷射混凝土结合不良，黏结力较小，与围岩的接触面上因难以保证喷射混凝土充填密实，易致钢架附近的喷混凝土出现裂缝而影响其整体性，故目前现场使用于软弱松散围岩中。
图8-5-26 钢架构造（单位：mm）
（2）格栅钢架。
由于型钢钢架存在上述缺陷，在围岩工程地质条件稍好地段应采用格栅钢架。格栅钢架一般由普通钢筋经冷弯成型后，按隧道轮廓进行设计、焊接而成［图8-5-25（b）］。格栅钢架的断面形式有三角形、矩形、四边形，如图8-5-25（c）所示。格栅网构钢架的特点为：质量轻，加工制作容易，架设方便，省工省料；与喷射混凝土结合良好，能形成整体钢筋混凝土结构；易与锚杆、超前小导管形成整体（可以从网构中穿过，不影响其强度）；具有受力后能与围岩共同工作，各向刚度及稳定性良好等特点。
2．钢架设计
钢架形状和尺寸应根据开挖断面通过工程类比或计算确定，格栅钢架截面高度可采用120～220 mm，受力变形后不得侵入设计净空或二次衬砌。在设置超前支护的地段，应设钢架作为超前支护的尾端支点，钢架截面高度不宜小于160 mm。钢拱架的设计可按其单独承受早期松弛荷载来设计。根据设计、施工经验，早期松弛荷载的量值一般按全部松弛荷载的10%～40% 来考虑，可以查阅常用的钢拱架设计参数拟定钢拱架尺寸后，进行强度和稳定性验算。钢架的纵向间距应根据所支护的围岩而定，一般为0.50～1.2 m，两榀钢架之间设置直径为20～22 mm的纵向钢拉杆，连续使用钢架的数量不应少于3榀。
3．钢架施工
钢架施工工序流程如图8-5-27所示。(www.xing528.com)
（1）钢架加工。
为方便安设，每榀钢拱架一般应分为2～6节，并保证接头的刚度。节数应与断面大小及开挖方法相适应。
型钢钢架加工采用型钢弯制机，按照隧道断面曲率分节进行钢架弯制。格栅钢架主筋应采用HRB400钢筋，腹筋可采用HRB400或HRB300钢筋，主筋直径宜选用18～25 mm，腹筋直径宜选用10～20 mm。格栅钢架一般在现场设计的工作台上加工。工作台一般用钢板制成，其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。钢架在胎膜内焊接，控制变形。
图8-5-27 钢架施工工序流程
钢架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。钢架单元完成后，先在加工场地进行试拼。各节钢架的拼装，要求尺寸准确、弧形圆顺，沿隧道周边轮廓误差不大于3 cm，平面翘曲小于2 cm。接头连接要求同类之间可以互换。型钢钢架节段两端的连接钢板平面应与钢架轴线垂直。
（2）钢架安装。
为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底角下的虚渣及杂物。
钢架安装应按设计位置，在掌子面初喷混凝土完成后立即进行。钢架与围岩之间的混凝土保护层厚度不应小于40 mm，临空一侧的混凝土保护层厚度不应小于20 mm。当采用喷锚单层衬砌时，临空一侧的混凝土保护层厚度不应小于40 mm。
根据测设的位置，各节钢架在掌子面用螺栓连接，连接板应密贴。钢拱架的拱脚应有一定的埋置深度，并必须落到原状土上，才能保证拱脚的稳定 （即沉降值很小）。一般可以采取用垫石、垫钢板、纵向加托梁或锁脚锚杆等措施，现多用锁脚锚杆（管）等措施加强支撑。锁脚锚杆（管）设在钢架底端或钢架接头位置，在钢架连接钢板以上100～300 mm，采用型钢钢架时设于钢架两侧，采用格栅钢架时设在钢架主筋之间；2根为一组，每侧数量为2～3组，并应与钢架焊接。锁脚锚杆宜采用φ22～32 mm螺纹钢，锁脚锚管宜采用φ42～54 mm 、壁厚不小于3.0 mm的无缝钢管。锁脚锚杆（管）长度宜为3.5～4.0 m，合力方向应与初期支护轴线方向成15°～30° 夹角，应在钢架安装就位后立即施作。
为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时，需在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙时，应每隔2 m揳用混凝土预制块或钢楔紧，钢架背后用喷射混凝土填充密实。钢架纵向连接采用钢管（钢筋），连接钢筋直径不宜小于20 mm，环向间距1 m。
钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架1～2排。在软弱地层时可同时落底接长和仰拱相连，并及时喷射混凝土。加长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固、准确连接。
架立钢架后，应尽快进行喷混凝土作业，以使钢架与喷混凝土共同受力。
在膨胀性或地应力大的地层中，钢架接头可采用可缩接头，接头处应预留20cm宽的部位暂不喷射混凝土，待可缩接头合龙或围岩变形基本稳定后，再将预留部位喷满混凝土。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
