五分钟读懂隧道大管棚超前支护

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，可划分为预支护法和地层改良法，常见的预支护法有超前管棚法、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。

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

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。

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。

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。

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）