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隧道管棚管预支护技术--超前管棚

发布时间:2019-12-27 10:41
隧道管棚管预支护技术--超前管棚
大管棚(一般管径70~180mm,长度10~30m)是指开挖掘进前在隧道开挖工作面的上半断面(呈扇形)或全部沿隧道断面周边间隔一定距离用大型水平钻机钻孔,管棚管跟入或向孔内压入管棚管而形成管棚管群体。为提高管棚管刚度常向管内灌注混凝土或钢筋笼混凝土。由于一次施作距离大,支护刚度大,它能有效控制土质围岩的下沉松驰和坍塌,好地控制地表沉降量,在城市地铁施工中广泛应用。
(1)支护参数的选择
管棚管型号的选择:根据实际地层和技术经济因素分析,土体凝聚力较高的粘性土,可选取φ89mm;一般土层在多数情况下选取φ108mm型管棚管。
间距的选择:对于松散地层,管棚管间距应适当缩小,考虑钻进等因素,选择间距在0.1~0.2m为宜;一般地层选择间距为0.3~0.4m;土体凝聚力较高的粘性土也可适当加大。
支护掘进步距的选择:管棚支护掘进步距过小,会增加工序转换时间,影响施工效率;管棚支护掘进步距过大,又可能会产生塌帮等安全事故,根据实际地质条件,掘进步距应确定在1.0~2.0m。
支护长度的选择:管棚支护长度越长,越能节省辅助时间,提高施工效率,但是由于受到钻孔机具、钻进技术和管棚管柔性弯曲等条件限制,如果管棚支护长度过长,就很难确保管棚的水平角度和排列整齐,从而影响施工质量,一般根据不同地质条件管棚支护长度选择为10~30m。
仰角的确定:因土层松软及钻杆重力,管棚在钻进过程中要发生向下弯曲,在开孔钻进时要有一定的上仰角度。如果上仰角度过小,管棚会因向下弯曲而进入隧道区域,在隧道掘进时需要将管棚管割去,从而严重影响隧道掘进速度和安全;如果上仰角度过大,使管棚远离隧道外径而失去支护作用,而且使管棚有效支护长度缩短。为此需要选择合适的管棚上仰角度(一般1~5°)。
(2)施工工艺
工作室施工:隧道开挖至设计工作室里程后,将隧道标准断面扩大到管棚工作室断面。
预制导向架,安装导向管:架立导向架,并按设计角度将导向管焊接到导向架上,确认无误后,封堵导向管管口加以保护,再用喷射混凝土将导向架与工作室构成整体。
工作面处理:掌子面上挂网喷混凝土,封闭掌子面,并作为注浆的止浆墙,确保管棚施工中工作面安全。
钻机就位:用仪器量测导向管,固定钻杆转轴,使之与钻杆共线。
钻孔:用低档开钻,钻到一定深时,接杆继续钻进,经常复核钻孔角度,确保钻孔方向,若发现偏斜,及时高速处理。
插入导管:插前应对每个钻孔的管子配管编号,保证同一断面上管棚管接头数≤50%。
孔口密封处理:注浆前对管口与孔口间空隙密封,防止水泥浆外渗。
导管注浆:通过注浆,即可增强导管刚度,又可使浆液渗入周围地层,加固地层。
(3)技术特点
大管棚刚度大、结构强度高、所形成的拱棚承载能力强;
一次支护长度大,可以减少超前支护的次数,缩短施工时间;
由工程经验得知,大管棚预注浆支护效果可靠,劳动消耗量相对较少,虽然材料费用要高些,但安全系数也能相对提高,可望能有效地保持隧道周边围岩的稳定,提高施工安全。