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五分钟读懂隧道大管棚超前支护

发布时间:2017-11-14 发布者:力程建设工程 点击量:

支护类型

根据隧道超前预支护措施对周围地层特性和应力分布的影响,可划分为预支护法地层改良法,常见的预支护法超前管棚法、超前锚杆、超前小导管和机械预切槽法,地层改良法包括超前帷幕注浆、水平或垂直旋喷注浆、深层搅拌加固法、冷冻固结法和降水固结法。其中,超前管棚注浆和超前小导管注浆也具有地层改良的作用。


“管棚”,顾名思义,就是在隧道开挖轮廓外采用钢管搭建的棚架,以支撑来自隧道上部的围岩荷载。有时候,人们在钢管壁上钻很多注浆孔,从管口处压入水泥浆液,浆液自注浆孔渗透进地层,这样既起到了棚架的支撑作用,又加固了地层。








应用范围

根据我公司多年来在国内外施工实践,综合我国目前地下工程管棚支护应用的实际案例,管棚支护可适用于:

1、软弱砂土质地层、砂卵砾石地层,膨胀性软流塑、硬可塑状粉质粘土地层,裂隙发育岩体、突泥突水段、断层破碎带、塌方段、破碎土岩堆地段、浅埋大偏压等不良地质

2、隧道进出口段开挖支护

3、钻爆法施工下穿地面建筑物

4、大断面隧道开挖

5、浅埋隧道

管棚直径

大部分工程的钢管直径在中φ50-φ180mm之间,按管径分类为小管棚和大管棚,小管棚管径一般在φ30-φ50mm,大管棚管径介于φ89-φ159mm,工程中多用φ108mm的钢管,环向间距以不大于3-5倍管径为宜。


管棚钢管的选择根据计算结果和技术经济因素分析,对于支护条件要求较高的松软地层,应选取φ127mm钢管,土体凝聚力较高的粘性土,可选取φ89mm钢管,一般土层在多数情况下选取φ108mm钢管。


环向间距

常规的沿隧道开挖轮廓线等间距设置管棚的方法是不科学的,应针对不同情况合理设计。钢拱架布置间距根据塌方体的松散与开挖难易程度及施工效果,可在40-80cm范围内调整选择,特殊情况下需加密。

小管棚管径一般在φ32~50mm范围内,多采用管径为φ42mm的钢管,管长以3.5-5m为宜,环向间距一般取0.3-0.4m,水平搭接长度1-1.5m。


中管棚管径一般在φ50-φ89mm范围内,管长一般不超过20m,环向间距一般取0.3-0.4m,水平搭接长度1-2m。


大管棚一般可选用φ89-φ159mm的钢管,常用管径φ108mm,管长以不超过40m为宜,钢管一般分节长4m或6m,以丝扣连接,丝扣长不小于150mm,环向间距一般不大于3-5倍管径为宜。


外插角度

角度过小,将可能导致管棚远端下垂至隧道开挖幅员内影响后期施工;相反,角度过大,管棚离开挖幅员距离过大,管棚下方的三角土体坍塌给洞身开挖支护带来很大困难,小管棚外插角常取5º-15º,中管棚常取2º-8º,长管棚多取1º-3º。


精确定位

管棚钢管钻孔一旦出现孔斜或超出设计允许偏差,会妨碍邻近钢管的钻设,造成洞体形状参差不齐,支护效果不好等结果。钻进时可采取中压给进、中等转速、中等循环液量钻进;钻孔平面误差径向应控制在20cm内,角度误差小于1°以免因孔径过大而造成管棚钢管偏斜和向下弯曲。在实际施工中水平钻孔弯曲一般较难避免,因此除提高管棚定位精度外,可再给以适当的上抬量以补偿部分钻孔下垂量。 


管内注浆

管棚注浆是管棚施工的关键环节之一,注浆效果的优劣同样影响着整个管棚体系的施工质量。注浆时,一般采用先低压、中流量注入,注浆过程压力逐渐升高,注浆流量逐渐减少;当压力升至终压时,继续压注5min,再结束注浆。

为防止出现塌孔或注浆窜孔,可在钻孔时隔孔位钻孔,加大孔与孔之间的距离,待注浆完成凝固后再钻相连孔位。 

为减少相邻管孔注浆间的相互影响,注浆顺序通常采用由下往上,左右对称进行。

(文章完结)

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