隧道鋼拱架連接板拼裝精度技術(shù)及應(yīng)用

武永德

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高速鐵路建設(shè)速度日益加快，西南山區(qū)高速鐵路建設(shè)項(xiàng)目也日益增多。但受西南艱險(xiǎn)山區(qū)地理位置及環(huán)境因素影響，隧道工程成為了西南地區(qū)高鐵建設(shè)的支柱工程。隧道V級(jí)圍巖初期支護(hù)采用鋼拱架+噴射混凝土支撐，鋼拱架作為初期支護(hù)穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)發(fā)揮著不可估量的作用，但在實(shí)際施工生產(chǎn)過(guò)程中，受限于工裝設(shè)備及驗(yàn)證機(jī)具的實(shí)際條件，生產(chǎn)出的鋼拱架在現(xiàn)場(chǎng)連接過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生錯(cuò)位、扭曲、弧度不對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，給施工現(xiàn)場(chǎng)安裝工作帶來(lái)了難題，降低了施工工效，安裝完成后的鋼拱架存在安全隱患。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，研制出了一種在鋼結(jié)構(gòu)加工場(chǎng)對(duì)加工的鋼拱架進(jìn)行加工驗(yàn)證的設(shè)備，在鋼拱架加工過(guò)程中，控制鋼拱架弧度、弦長(zhǎng)、連接板角度，使鋼拱架半成品在現(xiàn)場(chǎng)拼裝連接時(shí)提高工效，降低成本，保證施工質(zhì)量和安全，可在類似高鐵項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：隧道工程;圍巖支護(hù);鋼拱架;拼裝精度

中圖分類號(hào)：U451

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.069

目前國(guó)內(nèi)在復(fù)合式襯砌隧道的設(shè)計(jì)中，通常采用型鋼拱架。它具有前期支護(hù)強(qiáng)度大、易加工的特點(diǎn)，現(xiàn)階段已被廣泛應(yīng)用于隧道防護(hù)施工中。但在型鋼加工過(guò)程中，由于鋼拱架極易產(chǎn)生扭曲或翹曲變形，連接鋼板與型鋼焊接僅憑工人經(jīng)驗(yàn)焊接，加工完成后的鋼拱架在運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，往往易出現(xiàn)相鄰兩單元鋼拱架在拼裝時(shí)，連接板對(duì)接螺栓無(wú)法穿孔的現(xiàn)象，這對(duì)鋼拱架的承載能力造成了較大影響，導(dǎo)致隧道初期支護(hù)變形、開(kāi)裂等問(wèn)題，增加了隧道施工風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要設(shè)計(jì)一種可提高隧道鋼拱架連接板拼裝精度的加工方法，提高隧道不同型鋼單元連接板加工精度，保證型鋼拱架施工質(zhì)量。

1 鋼拱架連接板拼裝所要解決的問(wèn)題

為解決上述型鋼拱架連接螺栓無(wú)法穿孔連接的施工難題，開(kāi)發(fā)了一種可提高隧道鋼拱架連接板拼裝精度的加工方法，應(yīng)用該方法可有效解決型鋼扭曲或翹曲變形及人為焊接導(dǎo)致的型鋼連接板螺栓無(wú)法精確對(duì)位的問(wèn)題，提高連接板加工精度，保證型鋼拱架施工質(zhì)量。本方法設(shè)計(jì)的加工構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、便于實(shí)施。

2 技術(shù)方案

能提高隧道鋼拱架連接板拼裝精度的加工裝置如圖1所示，圖1中A、B、C部位結(jié)構(gòu)如圖2-圖7所示。型鋼彎拱機(jī)主要用于型鋼的彎曲;輔助支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸承主要用于彎曲型鋼的輔助運(yùn)輸;操作平臺(tái)1主要用于型鋼連接板的焊接，其具有自動(dòng)升降限位的功能;操作平臺(tái)2主要用于行走小車軌道的固定;型鋼加工模具與型鋼加工單元外側(cè)密貼，位于操作平臺(tái)1上;模具連接螺栓位于型鋼加工模具外側(cè)，用于加固相鄰不同模具單元;鋼板支撐位于型鋼加工模具外側(cè)，用于增加型鋼加工模具剛度;鋼板預(yù)留孔眼位于操作平臺(tái)1上，通過(guò)利用鋼板孔眼內(nèi)插螺栓將不同單元型鋼加工模具與操作平臺(tái)1固定;行走小車運(yùn)載連接板，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)高度功能，通過(guò)控制連接板高度行走于軌道，實(shí)現(xiàn)連接板與型鋼精確對(duì)接;型鋼滑軌主要用于型鋼的加工運(yùn)輸;所述氣缸型鋼支座主要用于氣缸的固定支撐。

在加工型鋼拱架時(shí)，首先按照施工設(shè)計(jì)圖紙，利用彎拱機(jī)將型鋼拱架中任意一種拼接單元進(jìn)行彎曲，待型鋼彎曲加工完成后，利用輔助支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸承將型鋼推移至操作平臺(tái)1;在加工型鋼的同時(shí)加工對(duì)應(yīng)單元型鋼模具，利用連接螺栓將各分單元模具拼裝連接，形成模具整體;模具加工完成，利用鋼板孔眼內(nèi)插螺栓將型鋼加工模具與操作平臺(tái)1鋼板連接;待整套模具安裝完成后，利用操作平臺(tái)2上的可調(diào)節(jié)高度行走小車將連接板與型鋼精準(zhǔn)對(duì)接并點(diǎn)焊連接;利用氣缸將操作平臺(tái)1下降，型鋼加工模具隨操作平臺(tái)1下降，將點(diǎn)焊完成的型鋼滑移至平臺(tái)另一端，及時(shí)完成連接板與型鋼滿焊工序。

待操作平臺(tái)加工型鋼拱架其他單元時(shí)，將操作平臺(tái)1上的型鋼加工模具置換為對(duì)應(yīng)加工型鋼單元的模具，利用以上循環(huán)完成隧道所有型鋼拱架連接板單元加工。

3 結(jié)語(yǔ)

本隧道鋼拱架連接板拼裝加工裝置解決了隧道鋼拱架拼裝施工中相鄰拼裝單元連接板無(wú)法穿孔連接的施工難題，有效提高了隧道鋼拱架施工質(zhì)量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有較好的應(yīng)用效果，推廣性較強(qiáng)，社會(huì)應(yīng)用價(jià)值巨大。