隧道管棚超前支护有哪些优缺点

　　简介

　　管棚超前支护是为了在特殊条件下安全开挖，预先提供增强地层承载力的临时支护方法。一般是沿地下工程 断面的一部分或全部，以一定的间距环向布设，形成钢管棚护。主要用于对于围岩变形及地表下沉有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中，如软弱、沙砾地层和软岩、岩堆、破碎带地段。

　　主要作用和优点

　　（1）梁拱效应：先行施设的管棚，以掌子面和后方支撑为支点，形成一个梁式结构，二者构成环绕隧洞轮廓的壳状结构，可有效抑制围岩松动和垮塌。

　　（2）加固效应：注浆浆液经管壁孔压入围岩裂隙中，使松散岩体胶结、固结，从而改善了软弱围岩的物理力学性质，增强了围岩的自承能力，达到加固钢管周边软弱围岩的目的。

　　（3）环槽效应：掌子面爆破产生的爆炸冲击波传播和爆生气体扩展遇管棚密集环形孔槽后被反射、吸收或绕射，大大降低了反向拉伸波所造成的围岩破坏程度及扰动范围。

　　（4）确保施工安全：管棚支护刚度较大，施工时如发生塌方，塌碴也是落在管棚上部岩碴上，起到缓冲作用，即使管棚失稳，其破坏也较缓慢。

　　管棚布置形式

　　根据地形地质以及载荷情况不同，通常管棚可布置成如下几种形式：

　　（1）扇形布置：用于隧道断面内地层比较稳定，但拱部附近地层不稳定的场合。

　　（2）半圆形布置：用于隧道下半部地层是稳定的，但起拱线以上的地层不稳定的场合。此外，即使地层比较稳定，但地表、周围有结构物、埋深很浅时也采用此种布置形式。

　　（3）门形布置：隧道除底部外，布置成半圆、侧壁的门形。用于隧道基础是稳定的，断面内地层及上部地层不稳定的场合。

　　（4）全周布置：用于软弱地层或膨胀性、挤出性围岩等极差的场合。

　　（5）上部一侧布置：隧道一侧有公路、铁路、重要结构物、需防护或斜坡地形可能形成偏压时采用。

　　（6）双层布置：用于隧道上部有重要设施、拱部地层是坍塌性、不稳定的或地铁车站等大断面隧道施工或突破河海底段施工场合。

　　（7）一字形布置：在铁路、公路正下方施工或在某些结构物下方施工时采用。

　　管棚超前支护技术发展趋势

　　技术发展趋势

　　在目前的超前支护方法中, 主要有超前锚杆、超前小导管注浆和超前管棚。超前锚杆和超前小导管注浆具有施工便捷、技术易掌握、机械化配套程度要求不高等优点, 但支护长度小(仅3～ 5 m ) , 锚杆或小导管伸入工作面前端滑动线内距离短, 开挖循环进尺受限制, 一般在浅埋松散地层中循环进尺多控制在15～ 17 m , 循环次数增加, 工序交换频繁, 特别是在自稳能力极差的围岩中, 锚杆和导管前端仍在滑移面内, 起不到超前支撑保护的作用, 极易造成工作面失稳, 存在较大的安全隐患。因此，长管棚的应用越来越普遍。

　　长管棚超前支护施工技术的支护作用机理在于, 主要是钢管与浆液固结体共同作用的结果, 一方面进行钻孔、下设钢管, 当钢管穿过松散软弱围岩、岩石(土) 等破坏区后, 伸入到原状土部位时, 有力地保障了开挖掌子面岩土体的稳定, 起到骨架、格栅作用; 另一方面通过注浆使浆液从钢花管孔眼中压出,并在一定的压力作用下注入到钢管周围松散、软弱的地层中, 从而形成复合稳定的固结体, 使周围地层的力学性质得到改变, 稳定性能得到加强, 可以防止土层坍塌和地表下沉。

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