钢架施工作业指导书
1、适用范围
适用于隧道加强支护格栅钢架及型钢钢架的施工。
2、作业准备
2.1 内业准备
开工前，必须组织技术人员深入研读实施性施工组织设计，仔细阅读并审查设计图纸，同时确保对相关规范和技术标准有充分了解。
确立安全环保规范、应急计划等相关制度，对班组作业人员实施入职前的安全教育和技能讲解。
在钢拱架大样尺寸的交底过程中，必须考虑到隧道开挖断面预留的沉降量，这会导致断面尺寸发生相应的变化。
2.2 外业准备
钢架加工区域的布局和地面加固工程。场内各区域划分清晰且布局合理，包括原材料存放区、加工操作区、成品展示区、半成品存放区以及废料堆积区。
⑵原材料取样送检，合格后方可使用。
⑶在加工区内进行钢架分节段大样放样，制作钢架模型并固定。
⑷场地内各种标识醒目、齐全，机具设备调试性能良好。
3、工艺流程及技术要求
隧道支撑结构主要分为两种类型：型钢钢架与格栅钢架。型钢钢架是通过将工字钢弯曲形成，而格栅钢架则是由四根直径为Φ22或Φ25的主筋以及其他钢筋构成。针对Ⅲ级围岩，我们选用格栅钢架进行支护；至于Ⅳ级和Ⅴ级围岩，则采用型钢拱架。本隧道的设计要求实现全断面的支护结构。隧道各部分开挖完毕并进行了初次喷射混凝土后，各单元迅速进行了钢架的安装，这一过程通过定位锚杆、径向锚杆和双侧锁脚锚管的固定来实现。在纵向，使用了Φ22的钢筋进行连接，并在钢架之间铺设了钢筋网，随后对混凝土进行了二次喷射，以达到设计要求的厚度。具体的钢架施工工艺流程图，请参考下方的插图。
型钢钢架施工工艺流程图
3.1 钢架加工
⑴型钢钢架加工：
加工区域采用混凝土进行硬化处理，并确保表面平整，同时依据设计要求放出加工模板。在钢架弯曲过程中，结合隧道挖掘技术，运用型钢弯曲机，依照隧道断面的曲线形状分段进行弯曲加工。弯曲作业完成后，首先在加工场地进行试拼装。在钢架各节拼接时，必须保证尺寸精确，弧线流畅，且沿隧道周边的轮廓误差需控制在3厘米以内；同时，型钢钢架在水平放置时，其平面翘曲度应小于2厘米。
⑵格栅钢架加工
现场工装台上对格栅钢架进行加工，该工作台由厚度为20毫米的钢板构成。在钢板上，依据不同断面的钢架主筋形状进行放样，形成钢筋弯曲的模型。钢架的焊接作业在胎模中进行，以确保变形得到有效控制。
各单元格栅钢架经设计加工完毕，随后进行试拼装，并对照标准检查钢架的尺寸与轮廓是否满足规定要求。
加工过程中允许存在一定的误差，具体来说，隧道周边的轮廓误差需控制在3厘米以内，平面翘曲度不得超过2厘米，同时，接头连接部分应确保同类部件之间能够相互替换。
每个格栅钢架的独立单元需指定其具体型号及编号，且应单独堆置于铺设于地面的干燥防雨棚下。
3.2 钢架安装
钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。
依据测量确定的点位，钢架节段在开挖面通过螺栓进行固定，连接的板件需紧密贴合。为了确保在形成全环封闭之前，钢架节段能够稳固地放置在坚实的基础上，安装前必须清理掉钢架底部可能存在的松散石块和其它杂物。此外，在每侧安装两根锁脚锚杆，以固定钢架。底部挖掘作业完成后，随即进行底部初期支护，实现钢架的全环封闭。对于V级围岩，需要在拱部钢架的基脚位置设置槽钢，以此提升基础的承载能力。
为确保钢架安装位置的精确性，在隧道挖掘过程中，于钢架的各个接合部位预置了连接板的凹槽。在初期进行混凝土喷射作业时，于这些凹槽中嵌入木楔，以此腾出安装钢架所需的连接板（以及槽钢）的空位。
钢架按照既定设计进行安装，在安装作业中，若钢架与初期喷射层之间出现较大缝隙，需每隔2米使用混凝土预制块进行楔紧固定。同时，在钢架后方，应使用喷射混凝土进行填充，确保其密实。此外，钢架的纵向连接部分采用的是钢管（钢筋），环向间距保持在1米。
钢架的底部连接延伸工作在单边交错进行，每次对单边钢架进行1至2排的延伸。在软弱的地层中，可以同时进行钢架的底部延伸和与仰拱的连接，并迅速进行混凝土的喷射。延伸后的钢架与上部的钢架通过垫板和螺栓进行稳固且精确的连接。
在钢架搭建完成后，应及时开展喷射混凝土的工作，确保钢架与喷射的混凝土能够共同承担荷载。喷射混凝土应分层实施，首先从拱脚或墙角的位置开始，自下而上进行喷射，避免上层材料覆盖不均，导致拱脚（墙角）处不密实，从而影响结构强度，造成拱脚（墙角）的不稳定。
⑴黄土隧道防止钢架下沉的措施
在完成拱部型钢拱架的安装后，鉴于黄土隧道围岩稳定性不足，且各部分开挖作业间隔了一段距离，钢架在短期内难以实现全断面封闭，存在拱顶钢架下沉的风险，进而可能引发围岩不稳定或侵入衬砌范围，故在施工期间必须对钢架安装后的状况进行严密的监控和测量，并在必要时实施有效的加固措施，以避免拱顶钢架下沉现象的发生。具体实施方法包括：
①加强对钢架的锁脚固定措施
采用分部开挖技术后，拱部钢架在安装完毕后隧道支护钢材冷弯机，暂时无法实现全断面的环形封闭。此外，由于土质隧道拱部的钢架无法直接置于稳固的基岩之上，故需实施锁脚操作。这一措施旨在确保钢架底部两脚的稳固，避免其下沉或底部脚部回缩。为此，我们使用了长度为4.0米的Φ42锁脚锚管，通过钢花管注入水泥浆液来实现锚固。在地质条件较差的情况下，我们会采取延长锁脚锚管的长度，并额外增加一根锁脚锚管，以此来增强钢架的稳定性。
②加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空
为了阻止钢架结构下沉，根据地质条件的不同，在必要时会对拱形钢架的底部支撑处增加纵向的连接梁，这些纵向梁选用32槽钢材质，并且与钢架底部支撑通过焊接的方式紧密连接，这样做是为了扩大钢架底部支撑的承重面积。
③及时喷射混凝土进行覆盖
钢架安装完毕后，应立即实施微纤维混凝土的喷射作业，喷射过程需分层次、分区域逐步实施，确保钢架被混凝土全面覆盖，且保护层的厚度应确保不低于40毫米。
④防止施工过程中的碰撞和损坏
在机械开挖过程中，需特别注意避免挖掘机等重型设备对已加固的钢结构造成撞击与冲击，以免导致钢架受损。为此，必须指派专人负责指挥开挖作业，并严格设定机械作业的范围，确保不对钢架造成碰撞。
3.3 施工要点
钢架需按照既定设计规范进行安装，钢架之间需通过钢筋进行纵向的连接，同时焊接质量必须得到确保。在拱架安装过程中，若钢架与围岩之间出现较大间隙，应沿钢架外侧边缘，每隔一定距离设置支撑。
2m 应用混凝土预制块楔紧。
⑵钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚管等措施加强支承。
钢架需尽可能多地与锚杆的露出部分以及钢筋网进行焊接处理，以此目的在于强化其联合支护的效果。
⑷喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱和达到密实。
喷射混凝土的施工需分阶段分层进行，首先应尽快实施“早期锚固”的初喷作业，而后续的复喷工作则需在精确的测量监控下进行，遵循“频繁测量”的基本准则，以确保复喷作业的及时性和有效性。
⑹型钢钢架需采用冷弯技术进行成型处理，加工过程中焊接作业必须确保无虚焊现象，且焊缝表面应无裂纹、焊瘤等任何瑕疵。
钢架加工完毕后需置于水泥地面上进行试拼装，其周边拼接的误差范围不得超过正负3厘米，同时平面翘曲度需控制在2厘米以内。
在初喷混凝土作业完成后，应立即进行钢架的安装，各部分钢架之间应通过螺栓进行牢固的连接，确保连接板紧密贴合。
在安装钢架之前，必须彻底清理钢架底部以下的松散物料和其它废弃物，同时确保钢架的底部能够稳固地放置在坚实的地基之上。
4、质量控制及检验
4.1 质量验收参照规范
（1） 《公路工程质量检验评定标准》；
（2） 《公路隧道施工技术规范》。
4.2 分项验收标准
4.2.1 主控项目
① 钢架所使用的钢筋及型钢原材必须符合第 7 条相关要求。
对同一品牌、同一炉罐、同一规格、同一交货状态的型钢，每批以60吨为一个计量单位，若不足60吨，亦视作一整批。每批产品需进行一次抽样检验。
检验方法：检查每批质量证明文件并进行相关性能试验。
钢材用于制作钢架的种类与尺寸需严格依照设计规范。在检验环节，需对所有钢材进行全面的审查。
检验方法：观察，钢尺检查。
格栅钢架的钢筋弯曲以及末端弯钩的制作，还有型钢钢架的弯曲加工，都必须满足设计规范。同时，钢架的结构尺寸也必须符合既定的设计标准。
检验数量：全部检查。检验方法：观察、尺量。
钢架的设置位置、连接部分以及纵向的支撑杆必须满足设计规范，安装过程中钢架不得超出二次衬砌的断面范围，底部应确保无松散材料，相邻的钢架以及各节钢架之间的连接也必须符合设计标准。
检验数量：每榀检查。检验方法：观察、测量。
沿钢架外围，每间隔2米需使用钢楔或混凝土预制块，确保与初喷层顶部紧密贴合；同时，钢架与初喷层之间的缝隙，应通过喷射混凝土进行填充，以达到密实的效果。
检验数量：全部检查。检验方法：观察。
4.2.2 一般项目
钢筋和型钢等基础材料需保持平整无损隧道支护钢材冷弯机，其表面不能出现裂缝、油脂污染、颗粒或片状锈迹。
检验数量：全部检查。检验方法：观察。
钢架的底部连接延长部分以及钢架之间的拼接必须遵守设计规范。钢架立柱嵌入底板中的深度也必须符合设计标准，且不得安装在浮渣之上。
检验数量：全部检查。检验方法：观察
③钢架安装允许偏差应符合下列规定：
钢架安装允许偏差
序号
项 目
允许偏差
间距
±100 mm
横向
±50 mm
高程
±50 mm
垂直度
±2o
保护层和表面覆盖层厚度
-5 mm
检验数量：每榀钢架检查一次。检验方法：测量、尺量。
5、劳动组织
焊接工3名，钢筋安装工2名，杂役工8名，施工团队需维持一定的稳定性，同时根据施工现场的具体状况灵活作出人员调整。
6、施工机具
一台型钢弯制机、一把气焊工具、两台BX1-500型号的电焊机。
7、材料要求
在进场时，对钢架所用钢筋的原材料必须进行批次抽样，进行力学性能测试，包括屈服强度、抗拉强度和伸长率，同时还要进行工艺性能测试，如冷弯试验。这些测试结果必须满足《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》等国家现行标准以及设计的相关要求。
在钢架制作过程中，所使用的型钢在进场时需逐批抽取试样，进行力学性能测试，包括但不限于屈服强度、抗拉强度以及伸长率，同时还要进行工艺性能测试，如冷弯试验。这些试样的质量必须满足《碳素结构钢》、《热扎普通工字钢》等国家现行标准以及设计的相关要求。
8、安全及环保要求
施工过程中，必须对支护结构的运行状况实施周期性及非周期性的查验。在地质条件较差的区域，必须安排专人每班次进行检查。一旦发现支护出现变形或损坏，必须立即进行修复和加固。在紧急危险情况下，必须迅速将人员撤离至安全区域。
立柱在支撑构件时，严禁将其安放在松散的碎石或可移动的岩石之上。特别是在地质条件较为松软的区域，必须对立柱的底部增设垫板或是垫梁。
在进行钢架安装作业期间，工作人员需确保动作协调一致；在当前排钢架未完全安装完成，且与邻近钢架及锚杆稳固连接之前，严禁私自移除临时支撑。
