隧道工程管棚超前支护技术

隧道大管棚超前预支护施工作业指导书1、使用范围当洞口位于软弱、松散地层或堆积层时（Ⅴ级、Ⅵ级围岩），为保证隧道开挖早进洞，减少对山体的破坏，拟采用地表固结注浆后，在长管棚超前支护的配合下通过（或套拱大管棚）。

2、采用的有关规范、标准《铁路隧道设计规范》 TB 10003-2001；《铁路隧道施工规范》 TB 10204-2002；《铁路隧道工程施工质量验收标准》 TBJ 10417-2003；《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 TB10108《混凝土外加剂》 GB8076《混凝土外加剂应用技术规范》 GB50119《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ214-2005；《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号。

3、设备配置电动空压机2台型号 4L-20/8简易凿岩台车1台管棚钻机2台型号KR801412（或潜孔钻机2台）双液注浆机1台 KBY-50/70水泥砂浆搅拌机1台钢管螺纹车床1台测斜仪1台4、劳动力组织总负责人1人技术3人：技术员1人，测量1人，试验1人工人12人：钻工4人，混凝土工4人，普工4人5、施工工艺、施工步骤5.1工艺流程测量放样→布孔→钻机就位→打孔（对称）→打孔至设计深度→注水清孔→分节装入花管→取出套管→做止浆墙→高压注浆5.2施工步骤5.2.1管件制作长管棚采用φ108热轧无缝钢管，壁厚6mm，制作环向间距40cm。

为利于管棚整体受力，相邻管的接头前后错开，选用节长5m、7m、8m三种规格的钢管。

钢管四周梅花形钻φ12mm出浆孔眼，孔间距15cm，尾部4m不钻孔。

每节钢管、管节联结套都用钢管螺纹车床加工，丝扣长度不小于15cm，并把管节联结套预先焊接在每节钢管两端，便于联结。

5.2.2施工机具超前长管棚钻孔采用我公司现有的美国英格索兰公司管棚钻机，型号KR801412，最高水平钻进高度4.5m，单根钻杆长度3m，主臂可垂直360°回转。

自进式管棚超前支护施工技术摘要：本文结合邓家湾隧道出口平导施工实例，简要分析和总结了软弱地层管棚施工技术。

关键词：隧道；坍塌；自进式；管棚支护引言超前支护是为保证隧道开挖面围岩稳定而采取的一种辅助工法，一般应用于埋深浅、围岩荷载较大，或者在围岩软弱、破碎的隧道工程中。

为保证隧道开挖时施工安全，实际工程中，常根据围岩级别采用对应超前支护措施。

1 工程概况邓家湾隧道位于喜德西～冕宁区间，进出口里程D2K372+305，出口里程DK381+695,为双线隧道。

隧道进口接短路基，隧道出口紧邻孙水河双线特大桥。

另喜德西车站渡线伸入进口端。

线路纵坡为2.5‰575m，11.1‰778m，11.9‰8897m均单面下坡。

洞身都会通过花岗岩地层，发育有垭口村断层、盐井沟断层、石板推测断层、大石板断层。

隧道最大埋深约700m。

2 地质概况出口平导P2DK380+072位于安宁河断裂带东侧，区内断裂发育，由一系列较规则的南北向直线状断裂组成，该段位于垭口村断层，为一东倾高角度逆断层，与安宁河断裂相平行，为一南北向直线状断裂组成。

受该地质构造影响，岩体的节理及裂隙非常发育，节理、裂隙密集的地段饱含地下水，以基岩的裂隙水为主，局部的地段受构造、埋藏深度多方面原因的控制具承压。

采用的深孔钻探揭示此段岩层较破碎。

3 隧道坍塌状况出口平导施工过程中P2DK380+072处发生大规模坍塌，从掌子面涌出松散坍方体沿洞身长20m，坍方体约600m³，掌子面距洞顶表面埋375m，将坍方清除后，若采用常规的支护方式不可行，经过调查和研究，采用管棚加强支护的方式通过坍塌段，常规的管棚施工是需先将围岩体成孔后再将钢管顶入孔内，但是整个坍塌段为松散体，因易发生塌孔无法施作管棚孔；为此，通过思索、调查和研究，首创采用隧道自进式管棚支护施工方法。

4 施工技术基本原理邓家湾隧道出口平导大规模坍塌及涌泥，掌子面围岩极差，为松散体，采用自进式管棚注浆进行加强支护；钻杆和套管（直径108mm）均为内外丝分节段接长，每节段为3m；将钻杆穿于套管内，钻进过程中套管跟进；钻头采用偏心装置钻头，钻出的孔径大于套管的外径1.5cm，因钻头内装有正反装置，当钻头反转时，钻头回正为不偏心，可将钻头收敛缩小从套管内取出；钻杆为空心管，气压通过钻杆流至钻头，将孔渣从套管内吹出；钻杆和套管进尺一个节段，将钻杆和套管接长，直至钻完一个根管棚的长度，将钻杆反钻从套管内取出，以此循环施工将全部套管打入前方围岩形成管棚；管棚打入完成后，对管棚加压注入水泥浆液；管棚周壁打有注浆孔，浆液通过注浆孔分散渗入周围松散围岩体内将其凝固形成稳定圈，待注入的浆液达到设计强度的85%，对掌子面进行短进尺开挖及支护；管棚根总长为15m，确保有足够的长度嵌入前端围岩内作为搭接段，管棚每根长度根据实际地质情况确定。

浅谈隧道超前长管棚支护施工技术隧道超前长管棚支护施工技术是一种新型的支护技术，它是在传统的隧道支护技术的基础上进行改进和创新的产物。

隧道是交通运输及城市建设中不可或缺的一部分，而隧道的支护工程更是关系到隧道的安全和稳定性。

隧道超前长管棚支护施工技术的应用，不仅提高了工程质量和效率，还在一定程度上降低了施工风险。

在下文中，将从隧道超前长管棚支护施工技术的原理、特点及应用等方面进行深入分析和探讨。

隧道超前长管棚支护施工技术是利用支护管与棚架结合的支护方法，它的施工原理是先利用装配式支护管进行孔内桩侧支护，再进行隧道灌浆施工，最后再进行装配棚架支护，从而实现了隧道的先行支护和先行顶拱施工。

这种施工技术将隧道支护的过程分解成各个相对独立的环节，有效降低了施工难度和提升了施工效率。

隧道超前长管棚支护施工技术的特点主要有以下几点：1. 技术先进：隧道超前长管棚支护施工技术是一种较为先进的支护方法，它综合利用了装配式支护管和装配式棚架，利用现代化施工设备和技术手段，能够更快速、更精准地完成施工任务。

2. 施工效率高：这种技术能够做到隧道先行支护和先行顶拱施工，有效地缩短了工期，提高了工程的施工效率。

3. 施工成本低：由于隧道超前长管棚支护施工技术采用了成熟的装配式支护管和装配式棚架，能够减少人工、材料和机械的使用，更加节约了施工成本。

4. 施工质量好：这种支护施工技术将隧道的支护过程细分，能够更加精准地控制各个环节的施工质量，保障了整个工程的施工质量。

隧道超前长管棚支护施工技术适用于各种类型的隧道工程，特别适用于软土和泥质地层中的隧道支护工程。

在软土和泥质地层中，由于地层的不稳定性和流变性，传统的支护工程难以达到设计要求，而隧道超前长管棚支护施工技术能够更好地适应软土和泥质地层的特点，提供更加稳定和可靠的支护效果。

矿山法隧道工艺工法超前支护篇（超前小导管、管棚）超前支护在矿山法隧道施工中扮演着至关重要的角色，它是一种前瞻性的安全保障策略，在开挖面对围岩实施之前或进行过程中，对即将暴露的地质结构进行预加固处理。

该技术通过注入高强度浆液或者设置管棚等手段强化围岩的物理力学性能，从而有效抑制因开挖引发的应力变化所导致的围岩松动、变形甚至塌方等风险事件。

在实际操作中，超前支护的核心内容主要体现在小导管超前支护和大管棚超前支护这两种主流工法上：1.1小导管超前支护（1）钻孔测量人员利用全站仪将超前小导管设计位置绘制于已安装好的拱架肋板端，利用三臂凿岩台车或YT-28气腿式凿岩机钻孔，开孔直径为φ50，采用吹孔法清孔。

（2）小导管制作及安装小导管由钢加工厂集中加工,采用42mm热轧无缝钢花管制成。

在小导管前端做成30cm长锥形，尾部焊接钢筋箍且距端部30cm内不开孔作为止浆段，剩余部分按10-20cm梅花形布设直径6-8mm的溢浆孔，小导管设计环向间距V级围岩地段取40cm,Ⅳ级围岩地段50cm,单车道IV级围岩地段不设超前支护；外插角一般为10°~15°，可根据实际情况作调整，小导管单根长度为3-5m，纵向搭接长度不小于1m；要求孔深偏差为+50mm/方向角2°/孔口距±50mm。

现场由锤击打入或钻机顶入安装完成后用塑胶泥封堵孔口及周边，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。

小导管规格型号、长度、设计位置、搭接长度每循环检验3根。

（2）小导管注浆小导管尾端孔口安装注浆快速接头及止浆阀，采用水泥浆或水泥砂浆当围岩破碎，地下水发育时,部分可采用水泥-水玻璃双液浆，要求浆液强度等级不小于M10，注浆顺序为由下至上，注浆压力0.5-1.01MPa，浆液采用专用的搅拌机搅拌。

当出现有串孔和漏浆现象时，采用塞孔隔孔注浆。

注浆时，为防止管路堵塞，结束注浆后，应尽快卸开孔口接头，开清水泵冲洗管路，以免造成管路中的剩余浆液凝结、堵塞管路。

超前支护是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施的一种，
主要形式有：
1.超前锚杆或超前小钢管，一般长3-5米，用于锚固前方围岩；
2.超前管棚，用于锚固前方围岩，适用于特殊困难地段，搭配钢架使用：
①短管棚超前支护，采用长度小于10米的小钢管；
②长(大)管棚超前支护：采用长度为10-45米且较粗钢管；
③钢插板超前支护：采用长度小于10米钢插板的称为板棚预支护；
3.注浆加固围岩和堵截水：
①超前小导管注浆，沿开挖外轮廓线向前以一定角度打入管壁带有小孔的导管，
且以一定压力向管内压注起胶结作用的浆液，待其硬化后岩体得到预加固；
②超前深孔围岩注浆：又叫深孔注浆，目的是加固地层、封堵水源，适用于特殊
困难地段。

其机理是依靠浆液压力，将破碎围岩或黏土层压裂成缝用浆液充填、固结，
通过压密作用达到加固和堵水的作用。

暗挖隧道大管棚超前支护1 适用范围适用于在软弱特殊地层并对地层变形有严格要求，且断面较大的暗挖隧道工程超前支护施工。

2 施工准备2 , 1 技术准备1 ．编制施工方案经审批，并已做好技术交底。

2 ．已根据设计要求，放出管棚轴线及首个钻孔点和控制点。

2 . 2 材料要求1 ．钢管：无缝钢管，Ф70～Ф180mm，壁厚4mm～8mm，每节管长2m ～6m （其中第一节管长2m ～3m ）。

第一根钢管在前端镶嵌3～4 对合金，内外开刃，并留出3 个水口，作为钻头使用。

钢管质量应符合国家现行标准《地质钻探用管》（YB 235 ）的规定。

2 ．水泥：宜采用强度等级不小于32 . 5 的普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

水泥应有产品合格证和出厂检验报告，进场后应对强度、安定性及其他必要的性能指标进行取样复验。

其质量必须符合国家现行标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB 175 ）和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥》（GB13 科）等的规定。

3 ．砂：宜采用中砂或粗砂，砂进场后应取样复验合格，其质量应符合国家现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52 ）的有关规定。

4 ．水：宜采用饮用水。

当采用其他水源时，其水质应符合国家现行标准《混凝土拌合用水标准》（JGJ63 ）的规定。

2 .3 机具设备1 ．机械：管棚钻机、搅浆机、注浆泵及水泵等。

2 ．工具、检测仪器：水箱、铁锹、测斜仪、经纬仪、照明灯具等。

2 . 4 作业条件1 ．施工场地已清除障碍物，工作面已做好排水设施，水电供应满足施工需要。

2 ．已对隧道工作面进行喷射混凝土封闭处理，其喷射混凝土厚度宜为80mm～100mm。

3 ．在隧道内应有扩宽、扩高不小于300mm的扩大断面，且沿隧道方向长度不小于3m 。

3 施工工艺3 . 1 工艺流程3 , 2 操作工艺1 ．测放孔位根据设计要求，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，对每个孔进行编号，并安设套管。

隧道大管棚超前支护施工图解
管棚施工在这中间就起到了超前支护的作用，因此又称之为管棚超前支护，管棚刚度较大，施工时如再次发生塌方，塌渣也是落在管棚上部岩渣上，起到缓冲作用。

即使管棚失稳，其破坏也较缓慢，为隧道开挖提供了坚实的基础。

安装套拱中导向管
绑扎套拱钢筋网
套拱底模安装
套拱堵头模板安装
套拱模板加固及泵管安装
套拱拆模后施钻管棚孔
套拱施钻管棚孔
在洞外洞口交界处架立钢架，间距按管棚施工图要求，用连接筋焊接成一整体。

在钢支撑上安设导向钢管，数量、环向间距和外插角与大管棚一致。

导向钢管的安装要测量定位，使钢管位置与方向准确无误，导向钢管与钢架焊为整体。

支立模板，然后灌注导向墙，导向墙完成后，喷射混凝土封闭周围仰坡面，以防止浆液从周围仰坡渗漏。

搭设钻孔平台脚手架、安装钻机。

套拱送管棚施工
管棚注浆后封孔
套拱施作完成。

管棚超前支护技术在城市隧道工程中的应用在城市隧道工程施工中，管棚超前支护是十分重要的辅助技术类型，不仅能够提升掌子面稳定性，同时还可避免地表严重下沉，施工方式快速便捷，可保证隧道工程施工安全性。

对此，本文首先对管棚工艺进行介绍，然后对管棚的配置形式进行分析，并以某城市隧道工程为研究对象，对管棚超前支护施工技术要点进行详细探究。

标签：管棚工艺;配置形式;施工1、引言管棚是隧道工程施工中十分常见的超前支护方式，可被应用于隧道工程开挖洞口段以及浅埋洞身段施工中。

对于隧道工程断裂破碎带以及浅埋偏压不良地质施工段，均可应用管棚超前支护施工技术，支护施工效果比较好。

因此，对管棚超前支护技术在城市隧道工程施工中的应用方式进行深入研究意义重大。

2、管棚工艺概述在城市隧道工程施工中，在管棚超前支护技术的实际应用中，首先可在隧道工程开挖外轮廓上进行钻孔，要求根据洞轴合理控制钻孔间距，然后再安装惯性矩较大的钢管，再利用注浆施工方式固结岩体，进而达到预支护施工效果。

在管棚施工中，可利用钢管材料进行纵向预支持，然后再利用钢拱架发挥环向支撑作用，不仅整体刚度大，而且能够有效控制围岩变形，使其能够承受早期围岩压力作用。

管棚一次超前量大，钢管安装次数比较少，与开挖施工之间的相互干扰比较小，有利于进行全断面施工，提升隧道工程施工效率。

3、管棚的配置形式在隧道工程施工中，不同隧道工程施工区域地质结构、地形条件以及地层性质差异比较大，因此钢管配置形式也有较大差异，主要可分为七种形式，如图1所示，具体如下：（1）扇形配置形式。

如果隧道工程断面内部地层结构稳定性比较高，而拱部附近地层稳定性交叉，则可应用扇形配置方式。

（2）半圆形配置形式。

如果隧道工程下半部地层结构稳定，而拱线以上地层结构稳定性较差，则可利用半圆形配置形式。

（3）门型配置形式。

如果隧道工程基础结构稳定，但是断面内部地层以及上部地层稳定性交叉，则可应用门型配置形式。

（4）全周形配置形式。