刘玉坤—隧道超前支护类型及施工技术要点

1、隧道超前管棚支护类型及施工技术要点隧道超前管棚支护类型及施工技术要点 隧道管棚超前支护就是把一组钢管沿开挖轮廓外己钻好的孔中打入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。目前在广泛应用于隧道及地下工程中。一、梁拱效应 隧道管棚的钢管前段要渗入到围岩结构的内部，钢管的后端和砂浆锚杆裸露在外面的部分演焊接在一起，形成一个纵向的支撑梁结构。管棚与拱架形成环向的拱形结构，并且能够起到承受荷载的作用。在管棚钢管内部注入水泥砂浆，对围岩进行充分的加固。这样就形成了围绕隧道形状的筒状结

2、构，有效的避免了围岩的塌方现象。二、环槽效应隧道管棚的超前支护技术是沿着隧道的轮廓钻孔形成密集的孔槽，所以在进行爆破的时候产生的爆炸冲击波和产生的热浪气体会被这一部分环形的孔槽反反复复的进行反射和吸收。这就在很大的程度上降低了这一部分爆破冲击波对围岩结构的破坏程度。按照常规的爆炸声波对围岩结构的破坏程度来说，一般会导致在厚度0.5-4m范围内的岩体产生松动。但是如果合理进行光盘钢管位置的布置的话，可以很大程度上消除爆炸冲击波的影响。三、强化岩体效应在钻孔之后及时的插入钢管，通过在钢管内部注入水泥砂浆，可以起到很好的加固围岩的作用。围岩内部的一些空隙和裂缝通过渗入的砂浆能有一个很好的愈合。这就在

3、很大程度上提高了围岩结构的强度和弹性恢复能力。管棚支护原理管棚支护参数一、管棚间距 管棚超前支护技术主要是应用在松散破碎的岩层地段,如果管棚之间的距离太大的话,不仅会容易导致大块岩石的冒落，同时棚管也承受了较大的荷载作用，这样就对整个管棚支护系统的安全性造成了很大的威胁，所以有的情况下会采用大直径棚管来提高管棚的承载能力,但是这又增加了施工的难度；如果间距过小的话,就会增加管棚安装工作量,增加了不必要的管棚数量，无形中也是延长了施工的周期。管棚间距一般可保持在400-800mm之间的水平;另外一个需要注意的问题就是尽量让管棚组之间错位搭接,有利于施工的方便。一般最先打入的管棚在岩石的支撑端可能

4、会因为岩石的松动而使得支撑能力减弱。所以要及时的进行锚网支护,这样可以避免管棚发生较大的位移,也就避免了隧道顶板下沉的情况。 隧道施工中,要对管棚的位移进行经常的检测，要分析管棚支护系统在不同的阶段的受力特点,如果出现下沉的现象要及时采取措施,避免隧道后期的位移过大,这个过程是对隧道二次支护正常施工和二次支护安全的一个重要保障。对于无法消除的隧道围岩位移过大现象，必须进行返工。所以一定要结合隧道围岩的具体条件,做好锚网的喷支护,使之与管棚形成可靠的一次支护结构。二、管棚倾角在管棚超前支护系统中,棚管主要作用是用来承受弯曲载荷。所以管棚要尽量水平的进行布置。考虑到施工方便的原因,设置水平管棚之后

5、很难保证在隧道向前推进时的掘进断面保持不变。因此,在实际隧道管棚超前支护工程中都是将管棚向外倾斜一定角度。所以在管棚设计与施工中,要尽量采用满足施工要求的最小管棚外倾角。 一般情况下,在施工过程中要尽量使得管棚的钻孔孔口中心在隧道开挖轮廓线上,孔的地步最好要落在轮廓线的外侧。如果管棚外倾角过大的话,就会增加支护材料的消耗,增加了工程成本，造成了不必要的浪费。 实际施工中, 管棚中心到隧道开挖边界的距离的取值取决于钻孔机械和管棚直径。通常取管棚孔中心到隧道开挖边界的距离要在150mm左右。通过理论计算发现的管棚组纵向间距在1-3m范围内的,管棚的外倾角最好在3-8之间。循环进尺越大,管棚外倾角就

6、要越小。为了简化起见,考虑到施工的方便，管棚外倾角一般取5。管棚支护要点一、超前管棚支护技术质量控制要点 1）一般需要在管棚的起点处设置一个防止泥浆溢出的墙体，通常厚度要在30cm以上，同时这个墙体结构也能够起到很好的稳定掌子面的作用。2）要主要控制在进行管棚支护过程中钻头的开挖工作面，要结合地质情况和土质情况有一定量的上抬，避免出现一位钻杆过长导致其下垂和失去控制的现象发生。在钻孔的过程中要及时的讲钻杆内部的渣土清理干净，防止这部杂物堵塞钻孔。要根据地质条件来决定是否进行水泥砂浆的加注。对于下不出现沙层这种土质极不稳定的状况。要及时加注水泥砂浆，来保证钻孔能够成型。钻孔完成之后要跟进进行管棚

7、钢管的安置。防止出现钻孔坍塌的现象。3）相邻的管棚钢管之间要做好连接，连接的质量一定要有保证。在一个断面上的管棚钢管的连接头的数量最好不要超过钢管数量的一半以上。这是为了保证在开挖的过程中减小钢管脱节的几率，如果钢管发生脱节的话，很容易造成土体结构的塌方。管棚钢管尽量选用质量好的无缝钢管在钢管开始位置要做成尖头性状，承受压力的末端要焊接上钢箍。在管口位置处要预先留下注浆孔，钢管的纸浆也不能过些也不能太粗，最好在75-185mm之间。钢管的长度要在10m以上。也可以采用分段进行连接的方式，这就需要用丝扣将钢管连接好。管棚钢管的设置方向要尽量沿着醉倒开挖工作面的轮廓线纵向接近水平出进行安置。通常选

8、用的外插角在1-5左右。二、隧道超前管棚施工要点1 超前管棚支护的长度和钢管外径应满足设计要求。纵向搭接长度应不小于3m。在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。孔深不宜小于10m，孔径比管棚钢管直径大2030mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。2 管棚钢管外径宜为（70180）mm，单根长度宜为46m。接长管棚钢管时，接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不应小于150mm。接头应在隧道横断面上错开。钢花管上按设计要求钻孔。3 管棚定位：以套拱内预埋的孔口管定向、定位，严格控制其上抬量和角度。4 钻孔施工采用管棚钻机，利用套管跟进的方法钻进、长管安装一次完成。为保证长管棚施工质量，在拱脚部位，选2个孔作为试验孔，找出地层特点，并进行注浆和砂浆充填试验。5 安装钢管时，先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管。每钻完一孔便顶进一根钢管。6 为确保注浆质量，在钢花管安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装