隧道工程管棚超前支護(hù)技術(shù)講義

隧道管棚超前支護(hù)

掘進(jìn)距離取決于管棚深度

地下工程超前支護(hù)方法

超前支護(hù)技術(shù)是指在隧道開挖之前，通過向掌

子面前方地層里注漿、冷凍、打入鋼管、鋼板、錨

桿等技術(shù)措施在隧道橫斷面上形成一個拱形連續(xù)體.

使其加固開挖面前方地層，同時利用其支撐力保持

前方土體的穩(wěn)定，減少地表沉降量的技術(shù)總稱。

研究表明，圍巖注漿加固可提高其強(qiáng)度和變形

模量，從根本上改善圍巖的變形規(guī)律,

前蘇聯(lián)的資料表明，砂巖在注漿后的強(qiáng)度可增r=i

加50%-70%,粉砂巖和泥質(zhì)巖增加2-4倍，而巖石

的增大可使支護(hù)荷載減少2/3-4/5.

實踐表明超前支護(hù)體系能夠有效地限制地面沉

降,并全面地保持自然地層在穩(wěn)定狀態(tài)下開挖隧道。

研究表明地面的整個沉降量的30%-40%和地下地層

的整個沉降量的40%-50%是在一般的支護(hù)開始發(fā)生

作用之前發(fā)生的，超前支護(hù)對地面沉降有30-35%

的抑制效果，對隧道頂上地層（拱頂）沉降有40%的

抑制效果，所以，加固掌子面前方的地層對抑制地

面沉降有非常重要的作用。超前支護(hù)技術(shù)作為加固

地層、穩(wěn)定拱頂及掌子面、減少地表沉降的輔助施

工工法，己經(jīng)在地下工程施工中得到了廣泛地應(yīng)用。

根據(jù)采取的加固措施對周圍地層特性和應(yīng)力分

布的影響，可將超前支護(hù)分為地層改良法和預(yù)支護(hù)

法.地層改良法就是提高開挖面周圍地層土的特性

的方法，這種方法包括土漿、土塘加固、排水和地

層凍結(jié)等；預(yù)支護(hù)法就是在隧道開挖前，先超前對

圍巖進(jìn)行加固，以增加圍巖的自穩(wěn)能力，并使開挖

面周圍應(yīng)力干擾達(dá)到最小的方法。超前支護(hù)方法主

要包括：管棚法.機(jī)腳徹，法.預(yù)襯砌法,水平

旋噴注漿法,超前（J號管法,超前錨桿法、凍結(jié)法

等普。其中管棚法、水平旋噴注漿法、小導(dǎo)管法等

一?J法同時也改良和加固了地層.

管棚注漿支護(hù)

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(qiáng)大的棚架預(yù)支護(hù)

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。管棚注漿

是一種長距離超前支護(hù)方法,超前距離長，剛度較

大,適用于掌子面不能自穩(wěn)、含水的地層，控制地

表沉降、防滲止水的效果較好，施工工藝要求較高。

如將管棚注漿與小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿法結(jié)合，除具有大

管棚的特點外，能夠防止管棚下方三角土體的塌落,

這種長短結(jié)合的預(yù)支護(hù)效果更為理想。

管棚支護(hù)的主要作用和優(yōu)點

(1)梁拱效應(yīng)：先行施設(shè)的管棚，以掌子面和后方支撐為

支點，形成一個梁式結(jié)構(gòu)，二者構(gòu)成環(huán)繞隧洞輪廓的殼狀結(jié)構(gòu)，

可有效抑制圍巖松動和垮塌。

(2)族國蚊血：注漿漿液經(jīng)管壁孔壓入圍巖裂隙中，使松

散巖體膠結(jié)、固結(jié)，從而改善了軟弱圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，t0D

強(qiáng)了圍巖的自承能力，達(dá)到加固鋼管周邊軟弱圍巖的目的。

(3)環(huán)儂應(yīng)：掌子面爆破產(chǎn)生的爆炸沖擊波傳播和爆生

氣體擴(kuò)展遇管棚密集環(huán)形孔槽后被反射、吸收或繞射，大大降

低了反向拉伸波所造成的圍巖破壞程度及擾動范圍，

(4)確?；ǘ稳汗芘镏ёo(hù)剛度較大，施工時如發(fā)生塌

方，塌硝也是落在管棚上部巖硝上，起到緩沖作用，即使管棚

,其破壞也較緩慢。

隧道超前支護(hù)法一覽

根據(jù)采取的加固措施對周圍地層特性和應(yīng)力分

布的影響，可將超前支護(hù)分為地層改良法和預(yù)支護(hù)

法.地層改良法就是提高開挖面周圍地層土的特性

的方法，這種方法包括;主漿、土城加固、排水和地

層凍結(jié)等；預(yù)支護(hù)法就是在隧道開挖前，先超前對

圍巖進(jìn)行加固，以增加圍巖的自穩(wěn)能力，并使開挖

面周圍應(yīng)力干擾達(dá)到最小的方法。超前支護(hù)方法主

要包括：雪棚法，機(jī)械預(yù)切槽法.預(yù)柳I法.水平

旋噴注漿法，超前4號管法，超前錨桿法、凍結(jié)法

等等。其中管棚法、水平旋噴注漿法、小導(dǎo)管法等

同時也改良和加固了地層。

管棚注漿支護(hù)

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(qiáng)大的棚架預(yù)支護(hù)

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。管棚注漿

是一種長距離超前支護(hù)方法,超前距離長，剛度較

大,適用于掌子面不能自穩(wěn)、含水的地層，控制地

表沉降、防滲止水的效果較好，施工工藝要求較高。

如將管棚注漿與小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿法結(jié)合，除具有大

管棚的特點外，能夠防止管棚下方三角土體的塌落,

這種長短結(jié)合的預(yù)支護(hù)效果更為理想。

根據(jù)國內(nèi)外的施工實踐，綜合我國目前地下工程

管棚支護(hù)應(yīng)用的實際案例，管棚支護(hù)可適用于：軟弱

砂土質(zhì)地層、砂卵礫石地層，膨脹性軟流塑、硬可塑

狀粉質(zhì)粘土地層，裂隙發(fā)育巖體、突泥突水段、斷層

破碎帶、塌方段、破碎土巖堆地段、淺埋大偏壓等地

質(zhì)和地下水豐富條件的地下構(gòu)筑物施工的支護(hù)，隧道

進(jìn)出口段開挖的支護(hù)，也多應(yīng)用于地鐵等穿越城區(qū)的

地下工程的開挖預(yù)支護(hù)，可作為穿越既有建筑物、公

路、鐵路及地下結(jié)構(gòu)物下方修建隧道的輔助方法；作

為隧道洞口段及修建大斷面隧道施工的輔助工法及作

為其他施工的輔助工法，也常用于淺埋但不宜明挖地

或淺埋隧道情況下，地表有建筑物、或隧道接近地

^物坦等對施工沉降有特殊要求的工程等。

管棚支護(hù)的設(shè)計

管棚支護(hù)的設(shè)計參數(shù)主要包括：鴦直徑、長度、

域增大鋼管的強(qiáng)度和剛L度時鋼架間距、注漿參數(shù)善.

當(dāng)需要,可在管內(nèi)設(shè)置鋼筋

籠而后用水泥砂漿填充。我國《鐵路隧道施工規(guī)范》

規(guī)