劉玉坤—隧道超前支護類型及施工技術(shù)要點

1、隧道超前管棚支護類型及施工技術(shù)要點隧道超前管棚支護類型及施工技術(shù)要點 隧道管棚超前支護就是把一組鋼管沿開挖輪廓外己鉆好的孔中打入地層內(nèi)，并與鋼拱架組合形成強大的棚架預(yù)支護加固體系，支承來自于管棚上部的荷載，通過鋼管的梅花形布置的注漿孔加壓向地層中注漿，以加固軟弱破碎的地層，提高地層的自穩(wěn)能力。目前在廣泛應(yīng)用于隧道及地下工程中。一、梁拱效應(yīng) 隧道管棚的鋼管前段要滲入到圍巖結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，鋼管的后端和砂漿錨桿裸露在外面的部分演焊接在一起，形成一個縱向的支撐梁結(jié)構(gòu)。管棚與拱架形成環(huán)向的拱形結(jié)構(gòu)，并且能夠起到承受荷載的作用。在管棚鋼管內(nèi)部注入水泥砂漿，對圍巖進行充分的加固。這樣就形成了圍繞隧道形狀的筒狀結(jié)

2、構(gòu)，有效的避免了圍巖的塌方現(xiàn)象。二、環(huán)槽效應(yīng)隧道管棚的超前支護技術(shù)是沿著隧道的輪廓鉆孔形成密集的孔槽，所以在進行爆破的時候產(chǎn)生的爆炸沖擊波和產(chǎn)生的熱浪氣體會被這一部分環(huán)形的孔槽反反復(fù)復(fù)的進行反射和吸收。這就在很大的程度上降低了這一部分爆破沖擊波對圍巖結(jié)構(gòu)的破壞程度。按照常規(guī)的爆炸聲波對圍巖結(jié)構(gòu)的破壞程度來說，一般會導(dǎo)致在厚度0.5-4m范圍內(nèi)的巖體產(chǎn)生松動。但是如果合理進行光盤鋼管位置的布置的話，可以很大程度上消除爆炸沖擊波的影響。三、強化巖體效應(yīng)在鉆孔之后及時的插入鋼管，通過在鋼管內(nèi)部注入水泥砂漿，可以起到很好的加固圍巖的作用。圍巖內(nèi)部的一些空隙和裂縫通過滲入的砂漿能有一個很好的愈合。這就在

3、很大程度上提高了圍巖結(jié)構(gòu)的強度和彈性恢復(fù)能力。管棚支護原理管棚支護參數(shù)一、管棚間距 管棚超前支護技術(shù)主要是應(yīng)用在松散破碎的巖層地段,如果管棚之間的距離太大的話,不僅會容易導(dǎo)致大塊巖石的冒落，同時棚管也承受了較大的荷載作用，這樣就對整個管棚支護系統(tǒng)的安全性造成了很大的威脅，所以有的情況下會采用大直徑棚管來提高管棚的承載能力,但是這又增加了施工的難度；如果間距過小的話,就會增加管棚安裝工作量,增加了不必要的管棚數(shù)量，無形中也是延長了施工的周期。管棚間距一般可保持在400-800mm之間的水平;另外一個需要注意的問題就是盡量讓管棚組之間錯位搭接,有利于施工的方便。一般最先打入的管棚在巖石的支撐端可能

4、會因為巖石的松動而使得支撐能力減弱。所以要及時的進行錨網(wǎng)支護,這樣可以避免管棚發(fā)生較大的位移,也就避免了隧道頂板下沉的情況。 隧道施工中,要對管棚的位移進行經(jīng)常的檢測，要分析管棚支護系統(tǒng)在不同的階段的受力特點,如果出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象要及時采取措施,避免隧道后期的位移過大,這個過程是對隧道二次支護正常施工和二次支護安全的一個重要保障。對于無法消除的隧道圍巖位移過大現(xiàn)象，必須進行返工。所以一定要結(jié)合隧道圍巖的具體條件,做好錨網(wǎng)的噴支護,使之與管棚形成可靠的一次支護結(jié)構(gòu)。二、管棚傾角在管棚超前支護系統(tǒng)中,棚管主要作用是用來承受彎曲載荷。所以管棚要盡量水平的進行布置?？紤]到施工方便的原因,設(shè)置水平管棚之后

5、很難保證在隧道向前推進時的掘進斷面保持不變。因此,在實際隧道管棚超前支護工程中都是將管棚向外傾斜一定角度。所以在管棚設(shè)計與施工中,要盡量采用滿足施工要求的最小管棚外傾角。 一般情況下,在施工過程中要盡量使得管棚的鉆孔孔口中心在隧道開挖輪廓線上,孔的地步最好要落在輪廓線的外側(cè)。如果管棚外傾角過大的話,就會增加支護材料的消耗,增加了工程成本，造成了不必要的浪費。 實際施工中, 管棚中心到隧道開挖邊界的距離的取值取決于鉆孔機械和管棚直徑。通常取管棚孔中心到隧道開挖邊界的距離要在150mm左右。通過理論計算發(fā)現(xiàn)的管棚組縱向間距在1-3m范圍內(nèi)的,管棚的外傾角最好在3-8之間。循環(huán)進尺越大,管棚外傾角就

6、要越小。為了簡化起見,考慮到施工的方便，管棚外傾角一般取5。管棚支護要點一、超前管棚支護技術(shù)質(zhì)量控制要點 1）一般需要在管棚的起點處設(shè)置一個防止泥漿溢出的墻體，通常厚度要在30cm以上，同時這個墻體結(jié)構(gòu)也能夠起到很好的穩(wěn)定掌子面的作用。2）要主要控制在進行管棚支護過程中鉆頭的開挖工作面，要結(jié)合地質(zhì)情況和土質(zhì)情況有一定量的上抬，避免出現(xiàn)一位鉆桿過長導(dǎo)致其下垂和失去控制的現(xiàn)象發(fā)生。在鉆孔的過程中要及時的講鉆桿內(nèi)部的渣土清理干凈，防止這部雜物堵塞鉆孔。要根據(jù)地質(zhì)條件來決定是否進行水泥砂漿的加注。對于下不出現(xiàn)沙層這種土質(zhì)極不穩(wěn)定的狀況。要及時加注水泥砂漿，來保證鉆孔能夠成型。鉆孔完成之后要跟進進行管棚

7、鋼管的安置。防止出現(xiàn)鉆孔坍塌的現(xiàn)象。3）相鄰的管棚鋼管之間要做好連接，連接的質(zhì)量一定要有保證。在一個斷面上的管棚鋼管的連接頭的數(shù)量最好不要超過鋼管數(shù)量的一半以上。這是為了保證在開挖的過程中減小鋼管脫節(jié)的幾率，如果鋼管發(fā)生脫節(jié)的話，很容易造成土體結(jié)構(gòu)的塌方。管棚鋼管盡量選用質(zhì)量好的無縫鋼管在鋼管開始位置要做成尖頭性狀，承受壓力的末端要焊接上鋼箍。在管口位置處要預(yù)先留下注漿孔，鋼管的紙漿也不能過些也不能太粗，最好在75-185mm之間。鋼管的長度要在10m以上。也可以采用分段進行連接的方式，這就需要用絲扣將鋼管連接好。管棚鋼管的設(shè)置方向要盡量沿著醉倒開挖工作面的輪廓線縱向接近水平出進行安置。通常選

8、用的外插角在1-5左右。二、隧道超前管棚施工要點1 超前管棚支護的長度和鋼管外徑應(yīng)滿足設(shè)計要求?？v向搭接長度應(yīng)不小于3m。在鋼架上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設(shè)管棚孔，其外插角以不侵入隧道開挖輪廓線越小越好?？咨畈灰诵∮?0m，孔徑比管棚鋼管直徑大2030mm，鉆孔順序由高孔位向低孔位進行。2 管棚鋼管外徑宜為（70180）mm，單根長度宜為46m。接長管棚鋼管時，接頭應(yīng)采用厚壁管箍，上滿絲扣，絲扣長度不應(yīng)小于150mm。接頭應(yīng)在隧道橫斷面上錯開。鋼花管上按設(shè)計要求鉆孔。3 管棚定位：以套拱內(nèi)預(yù)埋的孔口管定向、定位，嚴格控制其上抬量和角度。4 鉆孔施工采用管棚鉆機，利用套管跟進的方法鉆進、長管安裝一次完成。為保證長管棚施工質(zhì)量，在拱腳部位，選2個孔作為試驗孔，找出地層特點，并進行注漿和砂漿充填試驗。5 安裝鋼管時，先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼管。每鉆完一孔便頂進一根鋼管。6 為確保注漿質(zhì)量，在鋼花管安裝后，管口用麻絲和錨固劑封堵鋼管與孔壁間空隙，鋼管自身利用孔口安裝的封頭將密封圈壓緊，壓漿管口上安裝