长大管棚在软弱围岩施工中的应用

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1、长大管棚在软弱围岩施工中的应用摘要：隧道工程进洞地段普遍为浅埋、软弱、破碎围岩地段，地下水较为丰富，进入暗洞施工较为困难，常会出现围岩及初期支护下沉的现象，甚至初期支护受到破坏。为此，在洞口不良地质地段，一般施作管棚进行预支护预注浆对围岩进行固结加固后，才进行暗洞施工。文章主要就长大管棚在软弱围岩施工中的应用进行分析。关键词：长大管棚；软弱围岩；应用中图分类号：U455文献标识码：A长大管棚在隧道软弱围岩，地质不良及浅埋的条件下，进行暗挖施工采用的一种超前预支护技术，做法是在拟开挖的隧道暗洞的轮廓线外，设置导向墙，在导向墙上预留管棚导向管，同时按一定的环向间距打设纵向钢花管的

2、超前支护，利用钢管的强度和刚度，通过预注浆固结加固软弱围岩，防止洞顶围岩坍塌和下沉，以确保暗洞开挖和支护的施工安全。1长大管棚支护原理管棚法超前支护就是把一组钢管沿开挖轮廓外侧打入围岩层中，并通过钢管注浆孔加压向岩层中注浆，使开挖断面顶层形成一个固结棚体，以加固软弱破碎地层，支承上部荷载，从而提高围岩自稳性的能力。管棚法支护的原理有以下3种。1.1梁拱效应。先行施作的管棚，以导向墙和初期支护为支点，形成一简支梁结构，阻止软弱围岩的崩塌和松弛。1.2加固效应。注浆液经管壁孔压入围岩裂隙中，使松散岩体胶结、固结，从而改善软弱围岩的物理力学性质，提高了周边围岩的自稳性。1.3环槽效

3、应。掌子面爆破产生的冲击波遇管棚密集环形孔槽后被反射、吸收和绕射，大大降低了对周遭围岩的扰动。此外，管棚施工过程中可通过钻孔预知管棚范围内围岩的地质情况，为前方的注浆、开挖、支护施工提供了第一手地质资料。2钢管接长焊接和影响钻孔精度的因素2.1影响钻机精度的因素2.1.1地层条件如果是较硬地层或砾石含量50%以上，最大砾石直径超过100mm的地层钻孔，由于钻確在排出的过程中挤垫在钻具下易造成钻孔向上倾斜。只能采用风动的冲击回旋钻进的方法，力求增加钻具的刚度，以降低地层不利的影响。在软弱地层中采用水循环三翼刮刀钻头进行钻孔。2.1.2开孔精度在隧道暗洞开挖轮廓线外施做导向墙后，

4、导向墙内预埋导向管，利用导向管对孔位对准、仰或俯角、水平方向进行固定，技术上无难度，只要操作仔细，普通水平仪测量精度可满足。操作人员的人为误差可控制在0.05%〜0.4%以内。2.1.3钻机导向精度及刚度也十分重要采用潜孔钻机施工，其导向滑架具有类似机床导输的精度。拖板带动动力头在其上前后滑动，钻进导向器与动力头回转中心高度同心，支臂刚度大，整个给进机构极大地保证了钻机定位后开孔精度。因此，该项误差可忽略。2.2长管棚打孔挠度控制管棚施工一般长度为30m-50m,钻杆一般直径为75mm,在钻孔过程中形成一定挠度，一般管棚导向管控制外插角角度为3〜5。，这样可以避免管棚施工中由

5、于挠度影响而造成的误差。长管棚挠度控制保证图见图1所示。宙石图1长管棚挠度控制保证图2.3钢管接长及入孔由于钻机头部导向器及后部动力头通过同心圆，可保证钢管接长平直，采用丝口连接，可减少孔道摩阻力。由钻机动力头直接将钢管推入钻孔内，随着钢管推入长度增加与孔壁之间摩擦力加大,可采取边回转边推进,将钢管推至设计深度。钢管接口及推入保证见图2所示。图2钢管接口及推入保证图3长大管棚施工方法3.1隧道管棚施工一般设计标准如表项目主要设计要求适用地虎条件洞口长管棚洞口大管棚4>108热轧直H膳，爾亦，管距；4外插角1〜3・，压注水泥浆液。$159热轧无缝宅膳，壁厚张in,管距40o,外

6、插角1〜3°•压注水泥浆液。酒口V级及以下围岩，无自稳能力，或洞口段地表有重要建筑物.有沉降控制时。$89紺L无缝钢菅.壁厚血港V级围岩浅埋.舷地段，自洞身长管棚距40cni每环长1gJg外樹角》12稳能力差地段。•，搭接长厦压注水泥浆液。*1随道管棚一股设计标准3.2长大管棚施工工艺流程3.3钻孔孔位测量放线测量放出每个钻孔的孔位及轴线，分别在护拱上、仰坡上、殓护拱的边缘处及孔口外6~7m用钢筋挂线，三点连线标出管棚轴线方向。3.4钻机定位，钻杆对准孔位依据管棚轴线，将走行式的管棚钻机大致定位，然后将钻头对准磴护拱上的孔位，再细调钻机位置，使孔位、钻杆与后视点处在一条直线上

7、，然后用全站仪或水平仪对钻机的位置、钻杆、滑架的倾角及方位进行核对校正，再用各油缸的液压锁进行锁定，以保证钻机的稳定。3.5钻孔与清孔3.5.1钻孔管棚布设在二衬初支外40cm的碇护拱上，根据岩土性质选择钻头类型。在钻孔的施工中，开始轻压慢钻，待钻入后，进入正常钻道，钻进压力控制在10~40kN直至设计孔深。钻进过程中，向钻孔内压入泥浆，这样可有效解决塌孔及缩孔的隐患，泥浆的压入量为100~200L/mino在钻进过程中若经常发生坍孔、掉块、卡钻的情况，一般采用前进式预注浆，若不能有效解决，可以采用在异