隧道超前支护施工方法.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：隧道超前支护施工方法序号支护类型施工方法适用地层常用管径(mm）1管棚支护泥浆循环跟管钻进法松散粘土层、粉土层、淤泥层、沙层、回填土层、强风化岩层φ108、φ133、φ146、φ1592风动力跟管钻进法湿陷性黄土地层φ108、φ1593潜孔锤冲击成孔送管法弱—中风化岩层、夹碎石强风化地层φ108、φ1594潜孔锤跟管钻进法卵石、碎石地层、卵石、碎石夹层及塌方现场φ108、φ127、φ1595管幕工法粘土层、沙层、淤泥层、回填层及强风化地层φ300-φ5006水平旋喷桩沙层、粘土层、粉细沙层、淤泥层、回填土层φ500-φ8007水平旋喷搅拌桩松散均匀的粘土层、粉细沙层、淤泥层、回填土层、富含水地层。φ500-φ10008冻结管施工淤泥层、流沙层等不稳定的含水地层φ89、φ108隧道开挖预支护的管棚法一、管棚法的基本概念管棚工法是隧道开挖施工中用以防止掌子面坍塌并限制围岩变形的一种预支护手段。其主要原理是在隧道开挖之前沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位水平铺设钢管并可以通过钢管向围岩注浆对管棚周围的围岩进行加固使管棚成为隧道后续开挖的防护伞（棚）达到安全施工的目的。管棚工法最早是作为山岭隧道施工的一种辅助方法当隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时管棚及其超前注浆对隧道的稳定起到了保护作用。管棚作为隧道顶部和边墙的超前预支护可以有效防止掌子面的坍塌及地层过量变位为隧道开挖提供安全保障。同时管棚施工快、安全性高被认为是隧道施工中预防事故的最有效、最合理的辅助措施之一。二、隧道开挖预支护中采用管棚工法的原因隧道开挖过程中经常会遇到破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段在这类地质条件下进行开挖如果不进行超前预支护很容易出现坍塌情况导致安全事故不仅给相关企业造成经济损失增加工程成本而且极大地影响工程施工进度和施工质量。在隧道施工下穿既有线路或建筑物及河流、湖泊的开挖前如果不进行超前预支护很容易造成隧道上既有线路或建筑物的沉降以及河流、湖泊涌水而带来各种安全隐患。对于隧道施工过程中遇到上述情况时早期隧道开挖时主要采用插板法、小导管超前注浆法、浅层地表锚杆注浆加固法等进行超前预支护。但这几种支护工法都有一些不足之处就是支护范围和深度有限、加固强度不足难以形成高强度支护整体而且往往需要多个循环才能穿越需支护地层段这样不仅造成现场窝工、停工等情况严重影响施工进度而且有时其安全性也难以保证。随着施工技术的不断改进管棚工法得到了普遍的利用。特别是在导向跟管钻进等技术及多种新的施工工艺引入后管棚施工的精度、打设长度、沉降控制及施工工效有了长足的发展。管棚工法是采用专用钻机将钢管沿隧道开挖轮廓线外一节一节地打入需支护的地层中的预定位置然后进行注浆通过浆液在围岩中的扩散形成一个类似钢筋混凝土的拱形帷幕从而达到支护开挖线外侧围岩的作用。三、管棚工法的优点管棚工法与前期超前预支护工法相比具有明显的优点主要表现在以下几方面：（一）管棚工法所采用的钢管具有较高的钢性强度而且管径相对较大能够承载较大上部负荷。（二）管棚工法的注浆可以使浆液在管棚钢管周围沿着土体缝隙进行扩散不仅能起来加固土体的作用而且还能起到一定的止水效果。（三）管棚工法打设的钢管长度较大。目前施作管棚长度可以达到100m以上这样可以大大地减少预支护循环次数加快施工进度。（四）管棚工法能够通过专用导向仪精确控制管棚钢管铺设的轨迹线确保管棚钢管按设计要求铺设有利于控制隧道施工时的开挖量减少施工成本。（五）最新技术可以在软弱地层中高精度一次性打设数百米的管棚。（六）管棚工法因为采用大功率的水平定向钻机施工效率比较高大幅度地减少隧道开挖过程中辅助时间提高施工效率。四、管棚的作用管棚工程在隧道开挖前的预支护中的作用主要有以下两方面：（一）提高围岩土体强度提高开挖线拱部土体承载力加固隧道围岩确保隧道施工安全。在隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时管棚的这种作用比较明显。（二）控制地表沉降。在隧道穿越既有线、下穿既有建筑物、构筑物等时管棚的作用主要就是控制地表沉降防止既有线路、建筑物、构筑物因隧道开挖而遭到破坏确保既有线路、建筑物和构筑物的安全及隧道开挖的顺利进行。此种情况管棚的钢管直径可偏大（φ299）。五、管棚工作的原理管棚工作的原理主要有两方面；（一）利用简支梁作用的原理；由于管棚的直径大、刚度大同时又是较密排布置的当钢管两端支撑梁的刚度达到足够大之后开挖引起的变形量非常小这时候管棚就相当于一道简支梁阻隔隧道开挖时释放应力对围岩的作用