拱架鎖腳錨桿安裝施工技術分析

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［摘要］隧道及地下工程初期支護拱架一般采用鎖腳錨桿（管）等形式進行固定，主要采用風鉆配合人工進行鉆眼安裝，并通過點焊連接的方式固定在拱架上。該方法存在打設角度不易控制，連接牢固性差等問題，直接影響到錨桿工作效果。介紹了一種簡易固定安裝控制鉆眼角度，再通過垂直L形連接筋實現鎖腳錨桿（管）的有效連接，提升了鎖腳錨桿（管）與拱架連接質量，研究結論可供類似工程參考。

［關鍵詞］鎖腳錨桿（管）；高精度；L形鋼筋；鋼拱架

鎖腳錨桿（管）等結構形式是現階段隧道及地下工程初期支護中鋼拱架固定安裝最常見的方式，主要起到固定拱架作用，對初期支護水平和側向受力變形起到抗收斂作用，安全意義重大。而目前鎖腳錨桿（管）施工方法基本采用的是人工配合普通風鉆在鋼拱架拱腳位置進行鉆眼，再通過點焊焊接在鋼拱架上，該方法中普通風鉆受作業環境和不同位置變化施工影響，不能有效固定控制角度，通常達不到設計角度要求。同時受鋼拱架結構的影響，鎖腳錨桿（管）與拱架的接觸面較小，通過點焊的方式連接受力效果較差。施工中主要受以上兩種方法影響，造成鎖腳錨桿（管）施工質量水平不高，對隧道及地下工程圍巖收斂起不到應有的作用，形成較大的安全隱患。因此，開展提升該項目施工質量控制水平施工技術探討研究，具有重要理論和現實意義。

1工程概況

青島地鐵2號線輪渡站站后折返線區間全長349.16m。區間斷面超大，洞身范圍主要位于強風化、中風化及微風化巖層中，拱頂埋深20~27.6m，圍巖分級為III~V級。隧道結構采用單洞單線、單洞四線馬蹄形復合式襯砌，拱腳及格柵鋼架連接處每循環需打設鎖腳錨桿（管）40根，隧道全段約打設鎖腳錨桿（管）16000根，工程數量巨大（鎖腳設計位置如圖1所示），而施工人員水平參差不一，施工質量難以保證，對超大斷面暗挖工程形成一定安全隱患。

2施工原理及要點

2.1施工流程圖

具體施工工藝流程如圖2所示。

2.2主要原理

利用兩個A42的鋼管和鋼板焊接固定成15°的角度制作重復使用的導向管模具，鎖腳穿過導向管打設，規范鎖腳錨桿（管）打設的位置，控制打設角度為15°避免鎖腳錨桿（管）打設角度、位置參差不齊的現象。使用L形筋加大鎖腳錨桿（管）與格柵主筋連接的接觸面積，L形筋一邊與格柵主筋滿焊，另一邊與鎖腳錨桿（管）滿焊，同時L形筋一邊形成彎勾與格柵主筋錨固加強整體性效果，鎖腳錨桿（管）導向模具及L形連接鋼筋結構示意如圖2、圖3所示。

2.3施工要點

2.3.1加工導向管模具鋼板采用厚度5mm，尺寸為390mm×150mm（長×寬），鋼板中心兩側100mm位置確定圓心并鉆孔，孔直徑45mm；兩側導向管型號為外徑42.5mm×3.25mm的鋼管，單根長度35cm，一個模具上兩根。導向管穿透鋼板預留孔，沿水平向下15°布設（具體角度按設計錨桿角度加工）。鋼板兩側導管長度分別為10cm及25cm。L形筋選用22螺紋鋼筋加工，角度控制在105°，L形筋與格柵主筋雙面焊接，焊接長度11cm，與鎖腳錨桿（管）單面焊接長度為23cm，錨固段長度85mm（導向模具設計圖如圖5、圖6所示）。具體尺寸可根據現場實際情況調整，滿足剛度及牢固性要求即可。2.3.2安裝鎖腳錨桿（管）導向管模具拱架安裝完成后，安裝導向管模具，安裝時，鋼板需和拱架緊貼，再使用扎絲將模具與格柵鋼架縱向連接筋固定牢固即可。2.3.3穿過導向管鉆孔、安裝鎖腳錨桿（管）使用風鉆穿過導向管中鉆孔至設計長度，再使用高壓風清除孔中殘渣、之后穿過模具安裝鎖腳錨管，待鎖腳安裝完成后取下模具，具體施工如圖7所示。2.3.4焊接L形鋼筋L形筋加工完成后，并連接在鎖腳錨桿（管）或鎖腳錨管與拱架主筋之間，L形筋一邊與格柵主筋滿焊，另一邊與鎖腳錨管滿焊，同時L形筋一邊形成彎鉤與格柵主筋錨固增加了結構的整體性，具體連接效果如圖8所示。

3效果分析

利用導向管模具規范了鎖腳錨桿（管）打設的位置，有效控制了風機鉆孔角度。精確的施工角度有利于將拱腳位置的壓應力傳遞到拱腳所在的巖層上，提升了拱腳位置的承載能力。導向管模具安裝快捷方便，容易操作，在提升施工質量的同時加快了施工速度、減小了勞動強度。利用L形鋼筋與主筋焊接代替鎖腳錨桿（管）和主筋點焊，增加了焊接面積，提升了鎖腳錨桿（管）的施工質量，加強了隧道洞身支護的整體性，有效地將圍巖對洞身的應力傳遞到拱腳的巖層上，現場施工效果如圖9所示。該技術使用簡單，只需投入制作簡單的導向裝置即可，大幅減少了施工過程中反復調整角度的工作量，提高了施工工效。同時通過該技術的應用，能夠有效規避圍巖水平收斂引起的安全事故。

4結束語

通過制作導向鋼板和鋼管固定裝置，能在鎖腳錨桿（管）鉆眼過程中起到引導角度作用，最終實現角度的精準控制，避免了人為配合機械施工過程中的不可控因素。再通過L形連接對連接牢固部位進行了加強。總體而言，該技術能夠有效提高鎖腳錨桿（管）施工質量，充分發揮初期鋼拱架支護作用，有效提高隧道及地下工程施工的安全性，且應用領域廣泛，可為后期類似工程施工提供可靠參考依據。

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作者：劉輝 余誠 單位：中鐵四局集團有限公司第七工程分公司