隧道工字钢架机械加工工法余家平杨延岗.pdf

1 隧道工字钢拱架加工工法第二工程有限公司余家平杨延岗1、前言隧道施工，必须配合开挖及时支护，目前公路隧道、铁路双线隧道施工，普遍采用喷锚支护和工字钢等钢架联合的支护形式工字钢拱架机械加工工法，它解决了传统人力加工劳动强度大，成形钢拱架不圆顺等问题， 不仅减轻作业人员的劳动强度，而且也提高了加工作业效率，更重要的是提高了钢拱架加工质量，为隧道支护和二衬施工创造了有利条件昆石高速公路阳宗隧道采用此方法加工工字钢拱架结果表明，其效果较为显著我们总结了经验，并推广到其它隧道运用，形成了本工法2、工法特点2.1 施工工艺简单，易掌握，成本低，便于推广2.2 机械加工比人工加工效率高，可加快施工进度2.3 机械加工的钢拱架尺寸标准， 工字钢平面变形小， 保证了钢拱架加工质量3、适用范围本工法适用于公路、铁路隧道工程工字钢拱架加工，工字钢型号适用于Ⅰ16——Ⅰ25，加工工字钢半径变化调整范围R=3.3m —6.5m4、工字钢拱架自动加工平台4.1 工作原理采用三轴滚动压制工字钢原理利用三轴同方向转动，工字钢在滚轴的转动下行走压制成形，见图12 特点： （1）平台采用千斤顶、电动机等施工常用机械和槽钢、钢板等施工常用材料，成本较低。

4.1.1 平台易于加工，精度要求低，自行加工即可4.1.2 平台设计合理，部件单一，操作单间方便4.2 结构工字钢拱架自动加工平台由千斤顶、电动机和减速器、滚筒及滚轴、工作平台、底座五部分组成，见图24.3 主要技术参数千斤顶：承重 100t，行程 200mm ；三相异步电动机：功率4kw转速 1440r/min 减速器：比速 1：87，输出扭矩 200kg.m；工字钢行走速度： 5.2m/min4.4 加工平台的组装及注意事项4.4.1 底座及工作平台施工采用14b 槽钢和 30mm 钢板焊制而成4.4.2 轴承安装轴承焊于底座上、下部钢板上，要求定位必须精确4.4.3滑轨安装滑轨采用带槽的合金钢板加工而成，槽深20mm ，将滑轨焊于工作平台钢板上，要求滑轨顶与工字钢行车平台齐平3 4.4.4 压力滚筒安装于滑轨滑槽内，安装前应在滑槽中镀一层机油4.4.5 电动机和减速器安装 电动机和减速器安置于连接盒中，通过连接盒以及长脚固定于底座钢板上4.4.6 千斤顶安装千斤顶对着压力滚洞，后顶支撑座5、施工工艺5.1 工艺流程图图 3 工艺流程图5.2 作业要点施工准备焊接工字钢工字钢上平台千斤顶顶工字钢至 h 值位置开机、滚轴转动、工字钢行走切割、焊接成形工字钢拱架进入下一循环4 5.2.1 首先把千斤顶压力滚洞再收起，将焊接好的工字钢置于工字钢行车平台上；5.2.2 用千斤顶顶压力滚筒，压力滚洞将工字钢顶至已确定好的h 值的位置，如图 4 所示5.2.3打开电动机电源，工字钢在滚轴的转动下开始行走；5.2.4 根据钢架具体尺寸进行切割、焊接，最终加工出一榀完整的拱架。

5.3 施工注意事项5.3.1 作业前应先调试电动机和千斤顶；5.3.2 焊接工字钢以20—30m 为宜，便于人工装卸，一般以3 根拼成 27米，减少浪费；5.3.3 工字钢行走速度不能过快，一般控制在5.2m/min 左右；5.3.4 根据工字钢几何尺寸以及加工平台的受力点间距，计算出须压弯的高度 h；5.3.5 压弯高度 h 计算式为： h=R-√R2―（ L/2）2 +△h，如图 5 所示5 R—工字钢架内弧设计半径L—两面三刀滚轴间距，可根据实际调整，通常采用L=1.5m △h—钢架加工调整值， 此值根据现场实际加工时确定，该值与工字钢行走速度、材料质量、型号均有关系5.3.6 通过几次试压后，△ h 确定后，根据 h=R-√R2―（L/2）2 +△h 确定出 h 值，然后开始正常加工施工5.3.7 如果隧道开挖断面变化而引起工字钢尺寸变化时，必须再根据公式计算出 h 值，重新调整 h 与△h，进行加工6、机具设备及材料（见表一）表一主要设备及材料序号名称型号参数单 位数 量1 千 斤 顶QL—100 承重 100t 行程 200mm 个1 2 电 动 机三相异步电动机Y122M —4 功率 4KW 转速 1440r/min 台2 3 减 速 器XLY—2.2— 6 减速器比速 1：87 输出扭矩200kg.m 台2 4 连 接 盒直径 400mm 连接盘 2 个个2 5 滚轴直径 100mm 实心轴长度 400mm 根2 6 压力滚筒20×20× 18cm 个1 7 工作平台钢板厚 30mm m23.96 8 底座14b 槽钢kg 133.8 9 电 焊 机BX—400 台1 6 7、劳力组织表二劳动力组织表序号工种人数工作内容1 工班长1 全面负责工字钢机械加工2 电焊工2 焊接工字钢和连接板3 电工1 开电机、电路检修及电机保养4 普工2 装配工字钢8、质量控制8.1 关键工序配质量检查人员检查。

8.2 工字钢加工质量符合《隧道施工技术规范》和钢拱架设计几何尺寸，加工时严格按设计要求生产，如果发现不合格产品，立即处理9、安全措施9.1 进行安全生产教育，严格执行《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—86） 、 《施工现场临时用电安全技术规范》 （JGJ46—88） 9.2 定期进行安全检查，对存在的安全隐患及时处理，把事故苗头消灭在萌芽状态10、效益分析10.1 以往采用人工加工钢拱架， 生产效率很低， 需要 2 个班组，每班（按6 人算）每小时只能生产0.3t工字钢，且劳动强度大， 每加工 100t 工字钢拱架需 252 工天，花工费 6300元，电费 100 元，机械成本摊销 100 元，合计 6500元现采用此套设备加工，只需要一个工班，每班每小时能生产2t 以上，每加工 100t 钢拱架只需 36 工天时间，花工费900 元，加上机械成本摊消1100元，电费 480 元，合计 2480 元现在每加工 100t 工字钢拱架比过去人工加工7 100t钢拱架可节约工费4020元序号加 工方 法工 效（t/h）每班人数（人）班数加工 100t 工字钢花费时间 （工天）工费（元）电 费（元）机械成本摊消（元）合计（元）1 人工0.3 6 2 252 6300 100 100 6500 2 机械2 6 1 36 900 480 1100 2480 10.2 加工成形的钢拱架曲线圆顺，平面变形小，从而保证了钢架加工质量，受到了甲方指挥部的好评。

11、工程实例先后在云南玉（溪）元（江）高速公路小旬中隧道加工钢拱架2000t、大（理）保（山）高速公路万宝山隧道加工钢拱架1562t、大箐隧道加工钢拱架1906t、四角田隧道加工钢拱架1016t、昆（明）石（林）高速公路阳宗隧道加工钢拱架 2200t，共加工工字钢拱架8684t，全部采用此设备加工， 取得了良好的经济效益和社会效益，比传统人工加工节约工费34.9 万元，且加工成形钢拱架质量有保证，工字钢平面变形小，获得了上级领导及甲方指挥部的好评。