半拱形支撐架施工綜合技術方案一、工程概況與設計參數(shù)1.1結構形式與適用范圍本方案針對地下工程（隧道、巷道）及橋梁工程中采用的半拱形支撐架系統(tǒng)制定，結構形式采用"頂部半圓拱+直腿"組合體系，拱部弧度半徑根據(jù)工程斷面需求設計為3.2m-5.8m，支架跨度覆蓋4m-12m區(qū)間。該結構適用于IV-V類圍巖條件下的永久支護及III類圍巖臨時加固，特別適用于受采動影響顯著的巷道、高水位隧道及軟巖地層工程。1.2主要技術參數(shù)參數(shù)類別具體指標備注說明材料規(guī)格U29/U36型鋼屈服強度≥345MPa支架間距0.8m-1.2m圍巖破碎段取小值拱架高度3.5m-6.0m含150mm底板調節(jié)高度連接螺栓M24高強度螺栓8.8級摩擦型連接背板厚度≥50mm松木或竹膠板可縮量200mm-300mm屈服荷載≥250kN二、材料準備與質量控制2.1主體材料要求U型鋼拱架采用冷彎成型工藝制作，腹板厚度不小于10mm，翼緣寬度≥80mm，每節(jié)長度控制在2.5m-4m便于運輸。進場材料需提供出廠合格證、材質單及力學性能檢測報告，現(xiàn)場抽樣進行彎曲試驗（彎曲角度180°無裂紋）和硬度檢測（布氏硬度HBW≥180）。2.2輔助材料配置連接配件：包含魚尾板（厚度≥16mm）、螺栓組、螺母、墊圈，每套連接節(jié)點配備4-6套緊固件背板系統(tǒng)：50mm厚松木背板（含水率≤15%）、金屬網（φ6mm鋼筋，網格100×100mm）支護輔助材料：20mm厚木墊板、φ48mm×3.5mm鋼管撐桿、可縮性液壓支柱（工作阻力≥150kN）2.3材料驗收標準建立三級檢驗制度：外觀檢查：無裂紋、重皮、銹蝕（銹蝕面積≤5%）、變形（彎曲矢高≤1/1000）尺寸偏差：拱架弧度偏差±5mm，節(jié)段長度偏差±10mm，螺栓孔位置偏差≤2mm力學性能：委托第三方檢測機構進行抗拉強度（≥490MPa）和延伸率（≥20%）測試三、施工準備與作業(yè)條件3.1技術準備編制專項施工方案并組織專家論證，對施工人員進行技術交底（留存影像記錄）采用BIM技術建立三維模型，進行節(jié)點受力模擬及預拼裝演示測量放樣：使用全站儀放出中線、腰線及拱架定位點，每5m設置控制樁3.2現(xiàn)場準備作業(yè)平臺：搭設滿堂腳手架或移動操作平臺，平臺高度距拱頂300-500mm，腳手板滿鋪并設1.2m高護欄機械設備：配置JQZ-16型架橋機（吊裝能力16t）、風動鑿巖機（YT28型）、扭矩扳手（檢測范圍200-1000N·m）照明通風：安裝36V安全電壓照明系統(tǒng)（照度≥50lux），每50m設置軸流風機（風量≥200m3/min）3.3作業(yè)條件確認掌子面圍巖穩(wěn)定，超前支護完成并驗收合格底板清理至設計標高，平整度偏差≤50mm中腰線控制點復核完畢，允許偏差：中線±30mm，腰線±20mm臨時排水系統(tǒng)暢通，作業(yè)面積水深度≤50mm四、主要施工流程4.1測量放線采用全站儀按設計棚距（1000mm±50mm）放出拱架定位點，用紅漆標記沿中線方向每榀拱架設置3個高程控制點（拱頂1點，拱腳2點）用激光投線儀投射拱架輪廓線，確保每榀拱架平面與巷道軸線垂直（偏差≤3°）4.2基礎處理拱腳處開挖300mm×300mm×200mm（長×寬×深）基坑，采用C25混凝土澆筑基礎（摻5%早強劑）基礎頂面預埋10mm厚鋼板（300×300mm），鋼板下設4根φ16mm錨固鋼筋（埋深≥150mm）基礎養(yǎng)護≥72h（強度≥75%設計強度）后方可安裝拱架4.3拱架安裝4.3.1分段吊裝采用"由下至上、先拱后梁"的安裝順序：安裝兩側拱腿，使用臨時支撐固定（支撐角度60°-75°）吊裝拱頂節(jié)段，通過調節(jié)葫蘆進行精確對位（接縫間隙≤2mm）安裝連接魚尾板，對稱預緊螺栓（初擰扭矩300N·m）4.3.2精確調整使用液壓千斤頂（50t）調整拱架高程，偏差控制在±30mm內采用坡度尺檢查拱架傾斜度（≤1%），使用全站儀校核中線偏差每榀拱架安裝完成后，立即安裝橫向連接撐桿（間距≤1.5m）4.4節(jié)點連接施工螺栓緊固：分三次進行（初擰30%→復擰70%→終擰100%），終擰扭矩550-600N·m，采用扭矩扳手逐個檢查并做標記防松處理：螺母擰緊后點焊固定（焊點長度≥10mm），或涂抹螺紋鎖固膠（Loctite243）縫隙處理：節(jié)點處縫隙＞2mm時，填塞鋼墊片（厚度5mm/10mm），嚴禁使用木板填塞4.5背板鋪設與充填鋪設順序：先頂后幫，自上而下進行，背板與圍巖間隙≤50mm背板固定：采用12#鐵絲雙股綁扎（每200mm一道），拐角處增設斜向加強筋充填作業(yè)：背板后空隙使用毛石混凝土（C15）或注漿填充，注漿壓力控制在0.3-0.5MPa五、關鍵工序質量控制5.1拱架安裝質量標準項目允許偏差檢查方法檢查頻率拱架間距±100mm鋼卷尺每榀檢查拱頂高程±50mm水準儀每5榀檢查中線偏差±30mm全站儀每5榀檢查螺栓扭矩±5%設計值扭矩扳手抽檢30%背板搭接≥100mm直尺每20m檢查5.2特殊部位處理5.2.1變截面段施工當巷道斷面變化時，采用漸變段過渡（長度≥5m），每榀拱架寬度調整量≤100mm，設置過渡節(jié)段（長度1.5m），并加密連接節(jié)點（間距≤800mm）。5.2.2交叉點施工十字交叉巷道采用"井"字形加強拱架，節(jié)點處設置4根φ20mm加強鋼筋（長1.5m）交岔點前后5m范圍拱架間距縮小20%，增設斜向支撐（角度45°）5.3混凝土澆筑控制拱座混凝土分兩次澆筑：下部結構：澆筑至起拱線以下300mm，安裝冷卻水管（φ50mm無縫鋼管，間距500mm×500mm）上部結構：待下部混凝土強度≥75%后澆筑，采用分層澆筑（厚度≤500mm），插入式振搗棒振搗（振搗時間15-30s）六、支護系統(tǒng)施工6.1噴射混凝土施工配合比：水泥:砂:石子=1:2:2.5，水灰比0.45-0.5，摻加5%速凝劑（初凝≤5min，終凝≤10min）施工參數(shù)：工作風壓0.4-0.6MPa，噴射距離0.8-1.2m，噴射角度75°-90°分層噴射：第一層厚度40-60mm，后續(xù)每層60-80mm，層間間隔≥2h，總厚度≥150mm6.2錨桿支護施工錨桿規(guī)格：φ22mm×2500mm螺紋鋼錨桿，樹脂藥卷錨固（錨固長度≥800mm）布置方式：梅花形布置，拱部間距800mm×800mm，幫部1000mm×1000mm施工要求：錨桿角度與巖面夾角≥75°，拉拔力≥150kN（每300根抽檢1組）6.3超前支護措施在破碎圍巖段（RQD＜30%）采用管棚支護：φ108mm×6mm無縫鋼管，長度6m-9m，環(huán)向間距300mm管棚內注漿（水泥漿水灰比1:1，注漿壓力1.0-1.5MPa）管棚搭接長度≥1.5m，設置導向墻（C20混凝土，厚500mm）七、施工監(jiān)測與安全控制7.1監(jiān)控量測方案必測項目：拱頂下沉：精度0.1mm，量測頻率1-2次/天（前15天）凈空收斂：采用數(shù)顯收斂計，測點布置在起拱線上下1m范圍圍巖壓力：安裝振弦式壓力盒（量程0-5MPa），每50m布設1個斷面預警值：拱頂下沉速率＞5mm/d或累計下沉＞150mm凈空收斂速率＞3mm/d或累計收斂＞100mm圍巖壓力增長率＞0.5MPa/d7.2安全防護措施高空作業(yè)：設置防墜器（承載能力≥15kN），作業(yè)平臺滿鋪腳手板并設18cm高擋腳板臨時支護：采用前探梁（φ108mm鋼管）超前支護，長度≥3m，控頂距≤1.5m爆破安全：爆破作業(yè)時，對已安裝拱架采用木板覆蓋保護，爆破后檢查拱架位移（允許偏差≤50mm）防火措施：配備2臺8kg干粉滅火器，嚴禁在拱架附近進行氣割、焊接作業(yè)（確需作業(yè)時設置接火斗）7.3應急處置預案拱架失穩(wěn)：立即停止作業(yè)，人員撤離至安全區(qū)域，采用臨時支柱（200kN液壓支柱）加固，分析失穩(wěn)原因后制定加固方案涌水突泥：啟動排水系統(tǒng)（水泵揚程≥30m），采用速凝混凝土（初凝≤3min）封堵，必要時施作止水帷幕瓦斯超限：當瓦斯?jié)舛取?.5%時，切斷電源，啟動通風系統(tǒng)，待濃度降至0.3%以下方可恢復作業(yè)八、質量驗收與評定標準8.1分項工程驗收主控項目：拱架材質、規(guī)格符合設計要求（檢查合格證及檢測報告）節(jié)點連接牢固，螺栓扭矩達標（扭矩扳手檢查，合格率100%）拱架安裝位置偏差：中線≤50mm，高程≤50mm噴射混凝土強度≥C25（試塊檢測，每組3個試塊全部達標）一般項目：背板鋪設平整，搭接長度≥100mm（允許偏差-20mm）金屬網搭接寬度≥100mm，綁扎牢固（每200mm一道）表面平整度≤50mm/2m（用2m靠尺檢查）8.2驗收資料要求原材料出廠合格證及進場檢驗記錄測量放線記錄（含復測資料）隱蔽工程驗收記錄（節(jié)點連接、錨桿錨固等）混凝土試塊強度報告（標養(yǎng)+同條件養(yǎng)護）監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及分析報告分項工程檢驗批質量驗收記錄九、施工組織與管理9.1勞動力配置工種人數(shù)主要職責測量工2放線、監(jiān)測、驗收起重工2拱架吊裝、就位架子工4平臺搭設、臨時支撐鋼筋工6拱架安裝、節(jié)點連接混凝土工5噴射混凝土、澆筑普工8材料搬運、清理安全員1全過程安全監(jiān)督9.2施工進度計劃準備階段：5天（材料進場、測量放線、平臺搭設）主體施工：按每天安裝5榀拱架（8h工作制）計算，100m巷道工期20天輔助工程：噴射混凝土、錨桿施工與拱架安裝平行作業(yè)，滯后3-5榀驗收整改：每50m進行一次中間驗收，預留2天整改時間9.3成本控制措施材料節(jié)約：U型鋼下腳料長度≥500mm時，用于制作連接配件循環(huán)利用：背板、金屬網等周轉材料回收率≥80%機械效率：合理安排吊裝順序，減少機械閑置時間（利用率≥75%）優(yōu)化設計：根據(jù)圍巖條件動態(tài)調整拱架間距（地質雷達超前探測）十、季節(jié)性施工措施10.1雨季施工基礎施工：設置排水溝（坡度≥3%），基坑周邊筑擋水埂（高300mm）材料防護：U型鋼存放搭設防雨棚，地面墊高300mm，鋪設防潮層混凝土施工：調整配合比（減少用水量5-8%），摻加引氣劑（摻量0.01-0.03%）10