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但由于在软弱破碎围岩中,围岩变形和支护之间的极限平衡随着支护变形程度而变化,难以确定。另一方面由于软弱破碎围岩早期变行快,有可能造成较大变形和一定范围的荷载,因此钢拱架的设计可按照其单独承受早期荷载来设计。
根据设计、施工经验、早起荷载的量值一般按照全部荷载的10—40%来考虑,用下式表示Q=u—刚拱承受的早期荷载q—围岩荷载,按照荷载统计公式计算u—钢拱架的荷载系数,一般为0.1—0.4(2)拟定钢拱架尺寸后,进行强度、刚度、性检算。
常用的钢拱架设计参数见表(3)钢拱架的截面高度应与混凝土厚度相适应,一般为16—20cm,且要有一定的保护层。钢拱架通常是在初喷封面混凝土后架设的,初喷混凝土厚度4cm(4)为架设方便,每榀钢拱架一般分为2—6节,并保证接头刚度,节数应与断面大小及开挖方法相适应。
每榀钢拱架之间应设置不小于直径为22mm的纵向钢拉杆。(5)当围岩变形量较小或只容许围岩有小变形量时,钢拱架可以设计为固定性。当围岩流动性强、变形量大,且容许围岩较大变形时,宜将拱架设计为可缩行,其可缩节点设置在拱顶节点处。
工字钢冷弯机制作钢拱架的架设要点(1)钢拱架应架设在横向竖直平面内,其垂直度容许误差±2°。(2)钢拱架的拱角应,一般设有垫、纵向托梁、锁脚锚杆等(3)钢拱架的安设应该在开挖后的两小时内完成。(4)钢拱架应尽可能焊接,以增强其联合支护效应。
(5)可缩性钢拱架的可缩行性节点不宜过早混凝土,带起收缩后,再补混凝土。(6)混凝土时,应注意将钢拱架与岩面之间的间隙密实。(7)混凝土应分层分次完成,初期喷混凝土应尽早完成,复喷混凝土应在量测指导下进行,以保证其适时、有效。
联合支护前面分别介绍了锚杆(系统锚杆、局部锚杆)、混凝土、混凝土、纤维混凝土、钢拱架(型钢拱架或格栅拱架)等常规支护。在工程中,为适应地质条件和结构条件变化,常将各种单一结构进行恰当组合,共同构成较为合理的、有效的、经济的支护结构体系,通常为联合支护。
(1)对已施工区段以及开挖工作面两部分进行观察,开挖工作面的观察工作主要在开挖结束后进行,观察内容要,不仅包括工作面的稳定性状态,而且还包括地表岩石状况等,若地质情况较为稳定,无异常变化时可 进行一次观察,将观察结果进行记录。(2)在观察中一旦发现地质条件异常,应在 时间采取有效措施加以解决,并持续观察,直至处于稳定状态后,可每天进行一次观察。(3)全部施工完成的区域每天必须进行至少一次的观测,观察的主要内容有锚杆、喷射混凝土等情况是否与规定要求相吻合。
3.4.2对洞外的地表情况也应进行细致观察
(1)拱顶下沉与周边收敛量测。结合实际情况,选择同一断面位置对拱顶下沉与周边收敛量进行监测。量测频率见表1,表1中B为隧道开挖宽度。(2)地表下沉量测。在地表测点与拱顶下沉的同一横断面位置设置观测点,这样可准确测量出地表下沉量。(3)测点布置。选择同一水平断面设置拱顶下沉与地表下沉位置,按照测量结果终选取4条水平测线作为开挖地段[3]。(4)整理资料与数据统计。由于现场量测受各方面因素的影响,比如温度、地质环境等,所获取的数据必然存在一定的离散性,所以应对所获取的数据进行处理,寻求支护系统的受力变化特征,初步判断围岩与初期支护系统的稳定性高低。将所得出的数据经过汇总后上报给专业技术人员进行分析,并绘制成曲线图,以帮助工作人员正确分析现场施工情况,对存在问题部位及时加以改进,提高施工效率。