大管棚和小导管在隧道支护设计中的综合应用

小浪底北岸灌区隧洞工程不良地质超前支护方案为了加快隧洞施工进度和提高工效，针对隧洞中出现围岩情况差的不良地质情况，在不同情况下采用超前锚杆、超前小导管和超前大管棚三种支护措施。

一、支护方案简介及设计参数超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。

在本项目中，超前锚杆主要用在V级围岩上限（较好）段，施工时间较短；超前锚杆应配合钢拱架或格栅拱架使用，设计参数如下：（1）采用直径φ25mm螺纹钢，长度为3.5m；（2）锚杆沿拱环向布置间距30cm；（3）倾角：外插角10°-15°，可根据实际情况调整；（4）纵向间距2.5m一环，搭接长度不小于1m；（5）注浆材料：M20水泥浆。

超前小导管主要用于自稳时间段的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。

在本项目中，超前小导管主要用在V级围岩下限（较差）段，施工时间较超前锚杆长；超前小导管应配合钢拱架使用，设计参数如下：（1）采用外径φ42mm厚3.5mm无缝钢管，长度为3.5m；（2）钢管钻设注浆孔间距为100 - 150 mm；（3）钢管沿拱环向布置间距30cm-50cm；（4）倾角：外插角10°-15°，可根据实际情况调整；（5）注浆材料：M20水泥浆。

超前大管棚是由钢管和钢格栅或钢拱架组成。

管棚利用钢格栅拱架，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角向开挖面前方打入钢管，形成对开挖面前方围岩的预支护。

管棚适用于特别困难地段（如极破碎岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀性地层、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩）的隧洞施工中采用。

在本项目中，主要用在洞内大型塌方，常规办法已无法处理的情况下，施工时间较长。

具体设计参数如下：（1）大管棚钻孔孔口位置沿隧洞拱部开挖轮廓线外10cm布置，环向中心间距30cm，外插角约7°（可根据实际情况确定），每环17根；（2）钢管采用外径φ108mm壁厚8mm无缝钢管，每根长度为10m。

管棚施工技术在隧道施工中的应用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掌子面开挖的辅助措施的一种，在超前支护的措施中有超前小导管注浆、超前锚杆、管棚超前支护等，文章主要介绍在隧道施工过程中，管棚超前支护的施工技术，其中包括管棚的适用条件、结构组成、主要材料要求、施工工艺流程、质量控制要点、安全及环保控制要点等。

标签：隧道施工；超前支护；管棚；施工技术改革开放以来，我国公路事业发展非常迅速，特别是高速公路的发展更是以难以想象的速度在向前发展，高速公路通车总里程更是在逐年攀升。

修建公路就不可避免的要穿越山岭、江河等，这就不可避免的要修建隧道，随着技术的发展和运营的需要，公路隧道也是朝着更长、更宽的方向发展。

管棚超前支护是目前应用比较广泛的超前加固方法，在超前支护工法中，由于管棚法具有施工便捷、安全可靠、工期短、预加固效果明显等优点，所以应用非常广泛。

本人结合工程实际经验谈一谈管棚施工技术的组成以及适用条件、技术要点以及质量控制要点等。

1 管棚的适用条件管棚作为隧道施工的辅助方法之一，适用于软弱砂土质地层、砂卵砾石地层，膨胀性软流塑、硬可塑状粉质粘土地层，裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩，并对地层变形有严格要求的工程。

通常情况下，在穿越铁路修建地下工程、穿越地面及地下结构物修建地下工程、修建大断面地下工程、隧道洞口段加固等特殊地段施工时，一般采用管棚进行超前支护。

2 结构组成管棚主要由钢管和钢拱架组成。

钢管的入土端制作成尖靴状或者是楔形，以较小的外插角沿着开挖轮廓线，向开挖面前方打入钢管或者钢插板，末端支架在钢拱架上，对开挖面前方的围岩起到预支护的作用。

管棚中所用的钢管应该严格的按照设计要求进行加工并开孔，管内灌注水泥浆或者水泥砂浆，从而是钢管自身的强度及刚度得以提高。

3 主要材料要求在管棚施工中，材料的规格及质量是影响工程质量的主要因素之一，管棚施工的主要材料有钢管及水泥浆或者水泥砂浆等。

一、小导管注浆施工工艺 (2)二、大管棚施工工艺 (4)三、安全要求 (7)四、质量要求 (7)一、小导管注浆施工工艺在软弱地层中施工，采用小导管超前支护预加固地层技术，通过注浆，使小导管周围土体固结成承载壳，在小导管及承载壳的棚架作用下开挖下部土体既安全又稳妥，此时小导管起到悬臂支撑的作用可有效地控制上方土体坍塌。

喷射混凝土完毕后对打设的小导管进行注浆。

42mm，,小:+水玻璃双液镐相连，开启风镐，利用风镐的振动将导管顶进。

如果风镐不能顶进可以利用风枪顶进小导管。

②注浆浆液配制、搅拌：A先将水泥和水进行1：1配制，在搅拌机内搅拌均匀。

B水玻璃和水按照1：2.33配制，进行搅拌，并单独放置。

C将双液注浆泵的两根滤管分别放到水泥浆筒和水玻璃浆筒中，通过双液注浆泵向小导管同时注水泥浆及水玻璃。

两种浆液的注浆比例控制在1：1。

③注浆施工时注意以下几点：A注浆口最高压力严格控制在0.5MPa以内，以防压裂工作面。

B进浆速度控制每根导管双液总进量在30L/min以内。

C导管注浆采用定量注浆，根据设计图纸给定注浆量施工。

如压力逐渐上升，流量逐渐减少，虽然未注入设计浆液，但孔口压力已达到0.5MPa时，即结束注浆。

D注浆结束后及时清洗泵，阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。

E注浆泵管与小导管的连接接头为特制，在连接时需于接头上缠密封带，并将接头外套筒圈的螺栓与小导管拧紧，以防接头或浆液喷出。

④小导管注浆施工工艺流程见下图，所用机具见小导管注浆机械配备表。

小导管注浆施工工艺流程图小导管注浆机械配备表二、大管棚施工工艺1)管棚构造于洞门顶外侧沿着8mm 的无缝钢管，并进行注水泥浆，对土体进行加固，形成第一道对开挖面前方土体的预支护。

2)管棚工艺流程图大管棚预留孔示意图预埋φ150PVC管格栅钢架格栅连接筋φ42超前小导管150°0'0"446102,543）成孔①在竖井施工过程中，于竖井侧壁大管棚位置预留PVC管孔，孔径150mm。

超前小导管与管棚的区别？超前小导管的处理围一般也就6米左右，小导管为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。

是通过小导管浆将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法，使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。

而管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚3.5mm的钢管，直径一般为108mm。

当然洞地质条件非常差的时候也可以用管棚（如：洞遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放量较大）。

为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙，开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。

小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

特点：①小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低，是隧道施工中最常用的加固土层的方法之一。

②小导管注浆仅作为地下工程施工防坍塌和沉陷的辅助手段。

③小导管超前注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用不同的设计参数。

适用围：小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层；小导管施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先支撑后开挖的原则；同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。

工艺原理：在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。

管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。

管棚法最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。

由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短．被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。

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。

超前小导管、超前锚杆、超前大管棚3种施工方案对比
超前小导管、超前锚杆和超前大管棚是隧道施工中常用的三种方法，它们各有
特点，适用于不同的工程环境。

本文将对这三种施工方案进行详细比较，分析其优缺点，为工程实践提供参考。

1. 超前小导管
超前小导管是一种常见的隧道施工方法，通过在隧道掘进前方钻孔安装小导管，用以强化土体或岩体，防止塌方和地表沉陷。

这种方法适用于软弱地层和易塌方区域，可以提高隧道施工的安全性和效率。

然而，超前小导管施工周期长，工程成本较高，对地下水位和地质条件的要求也较高。

2. 超前锚杆
超前锚杆是另一种常用的隧道支护方法，通过在隧道掘进前方预先安装锚杆，
将隧道围岩和锚杆相连接，提高围岩的稳定性和承载能力。

超前锚杆适用于岩石较硬的地层，对地质条件和锚杆施工技术要求高，但相比超前小导管，施工周期较短，成本相对较低。

3. 超前大管棚
超前大管棚是一种新型的隧道支护方法，通过在隧道掘进前方安装大规模钻孔
管棚，形成临时支护结构，保护施工现场和隧道周边环境，减少地表沉陷和开挖过程中的风险。

超前大管棚适用于复杂地质条件和重要道路或铁路隧道，能够提高施工效率和安全性，但对施工技术和材料要求高，成本也较高。

综合比较三种施工方案，可以看出，超前小导管适用于软弱地层和易塌方区域，安全性高但成本较高；超前锚杆适用于岩石较硬地层，成本相对较低但技术要求高；超前大管棚适用于复杂地质条件和重要隧道，效果好但成本较高。

在实际施工中，应根据工程要求、地质条件和预算等因素综合考虑，选择最适合的施工方案。

超前小导管、大管棚施工作业指导书一、超前注浆小导管本合同段隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩及Ⅴ级围岩加强段，设计采用φ42mm超前注浆小导管加固，长度L=3.5m；1、施工准备：超前小导管施工前用喷射混凝土封闭掌子面，然后施做小导管形成一定厚度的加固圈后，进行开挖等作业。

小导管施工工艺流程见图1。

2、设计参数：超前小导管，环向每米3根，长度L=3.5m，搭接长度1.5m，开挖之前沿开挖轮廓线外10cm施作，外插角为10°～15°，采用YT-28风动凿岩机钻孔后安装超前小导管并图1 超前小导管施工工艺框图与钢架焊接固定。

采用KBY50/70双液注浆泵进行注浆作业，无水地段注水泥单液浆，有水地段注水泥水玻璃双液浆，双液浆水泥与水玻璃的体积比1:0.6，水泥浆水灰比(重量比)1:1，水玻璃波美度35，缓凝剂掺量为2～2.5%。

注浆压力一般为0.8MPa，施工中根据现场实验确定较合理的注浆参数。

3、加工制作：小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为6～8mm。

小导管加工见图2。

4、安装：风动凿岩机钻孔后，将小导管按设计要求插入孔中，围岩软弱地段用游锤或凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打入，尾部与钢架焊接到一起，共同组成预支护体系。

5、注浆：设备采用KBY-50/70注浆泵，注浆参数严格按设计和施工规范进行。

注浆前先喷射混凝土5～10cm封闭掌子面作止浆墙，当单孔注浆量达到设计注浆量时，结束注浆。

注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。

注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。

小导管水泥—水玻璃双液浆注浆工艺流程见图3。

开挖之前试挖掌子面，无明显渗水时，即可进行开挖作业。

图2 注浆小导管加工图本合同段隧道洞口Ⅴ级围岩地段设计采用大管棚超前支护。

大管棚采用Φ108热轧无缝钢管，壁厚6mm，环向间距0.3m，长15m，外插角1～3度，压注水泥浆。

148 |CHINA HOUSING FACILITIES 的高程以及拱架的纵向间距，保证各处的测量定位结果均具有准确性。

（2）导向管的测量定位。

此环节较为合适的坐标法，确定导向管的平面位置后，将其测放至工字钢外轮廓线处，在坡度板的辅助下设定导向管的倾角；对于导向管外插角的设置，较为适宜的是采用前后差距法，控制在1～3°。

关于超前大管棚的布置情况，如图1所示。

图1　超前大管棚的具体布置图（单位：cm）1492021.12 |施工技术此间经拼接后构成完整的整体，在各节段的端部焊接钢板。

对于曲线单元节段，其制由专员操作，精准控制，形成尺寸合理、稳定可靠的节段。

根据钢拱架的安装要求，施，保证该部分具有平整性与稳定性，以免在钢拱架搭设及使用过程中出现局部失稳、用φ22m m 钢筋将其固定在拱架处。

该设备将制备好的混凝土浇筑到位，全程做到随拌随用，以免因中途间隔时间过长而内容，即内模、外模及端头模。

立模期间易出现导向管堵塞的情况，因此需加强对导m 的钻头，有序钻进成孔。

管棚钻孔的作业难度较大，一次钻孔成型的概率较小，通一次钻孔，而绝大部分情况下易出现不同程度的卡钻以及塌孔问题。

对此，可采取先间的各类问题。

整个钻孔过程应满足低压、低速的要求，期间加强对孔深和孔径等基活调整。

以钻进情况为准，对成孔质量做出判断。

对于钻孔期间产生的各项数据，均据[1-3]。

延长而逐步堆积至孔内，从而发生不同程度的堵孔现象。

对此，钻孔后宜利用测斜仪据与设计要求展开对比分析，要求各项指标均可满足要求。

扣连接钢管接头。

在钢管上设置注浆孔，孔径10～16m m ，孔间距15～20c m ，梅→设置小导管→连（前提在于压力、无缝钢花管为宜，钻孔的施工质量，准钻孔；严格控制于小导管的加工，设置φ8m m 钢筋眼，间距按15c m装到位，采取焊接用材料为水泥单液浆，压力以0.8M P a 左右较为合适，严格依据设计要求控制浆液参数，小导管的加工示意图，如图2所示。

浅谈管棚与超前小导管注浆在沙土隧道工程中的应用与控制【摘要】：近年来，在隧道工程施工中，由于小导管注浆加钢支撑具有稳定隧道围岩、简单便捷,经济实效等特点，已得到广泛应用。

本文结合工程实例，探讨了超前注浆小导管施工工艺及施工方法。

【关键词】：管棚；超前小导管；注浆；沙土隧道；中图分类号：u455文献标识码： a 文章编号：引言超前小导管注浆的主要目的是：在隧道拱部形成水泥浆固结体以增加其整体性；起短距离的棚护作用。

由于此工艺注浆压力小，浆液的扩散半径小，对围岩的固结作用有限（围岩渗水量大时效果更差）；由于小导管刚度小，其棚护作用便十分有限。

有限的作用使本工艺单独使用的机会不是很多，主要是与其它支护措施组合使用，常与钢架支撑组合使用，有时与大管棚组合使用。

一、管棚与超前小导管注浆在沙土隧道工程中的应用实例本标段共有2座隧道，本文所选取的案例处的隧道长约235m。

隧道两端洞口埋深浅，围岩以泥质板岩块，碎砾石组成的坡积碎石土为主。

隧道洞身主要通过地层为强、中、弱状风化千枚岩，层状构造，片理发育，层间云母充填，呈丝绢质光泽，属中薄层。

风化严重，节理发育，强度较低，以ii、iii类围岩为主。

该隧道洞顶最大覆盖层厚50余米，山体基岩裸露。

原公路从山梁的鞍部通过切削山坡，公路以北上边坡呈陡崖状，易形成风化块石而塌落甚至塌方；东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡，受河水冲蚀滑塌现象严重。

出口拱部以上2.5m为既有公路，施工时保证安全和公路畅通尤为重要。

i类围岩15m，ii类围岩56m，iii类围岩81m。

本标段隧道按“新奥法”设计施工。

施工中始终坚持“勤量测、严注浆、早封闭、强支护、管超前”的原则。

二、超前小导管施工技术应用本标段隧道ⅱ类围岩长56m，全部采用ф42超前小导管在拱部周边注入水泥浆加固地层。

小导管外插角5-7°，环向间距30cm，长4.5m。

1、刷坡小导管施工前，在坡顶开挖截水沟，使地表水可以较顺畅的排入到河流洞口内，以防地表水冲刷边坡和下渗而影响洞口段的稳定。

浅谈超前管棚支护技术在隧道工程中的应用机理管棚支护技术大大增加了小型隧道开挖的应用范围。

使用这种方法，隧道开挖将在预先顶进的钢管的保护下进行.管棚法是开挖大直径、短距离隧道的最为安全有效的方法。

通常，管棚法运用于铁路下的隧道施工和新型地铁车站的建设中.在此类工程中的微型隧道作业将大规模进行。

多数情况下，使用这种方法是采用钢管进行操作，即把钢管顶进地层中，围绕隧道建设区域形成一个“安全保护棚".机器掘进一段不长的距离后,可以通过一个设计巧妙的闸门装置向后缩回到始发隧道中，这样，它就可以在相同的开挖面上展开另一段隧道的开挖作业摘要:超前管棚支护是目前隧道施工中处理软弱、破碎与浅埋偏压等不良围岩地质的一种有效施工方法。

文章主要通过结合工程实例介绍分析管棚作用机理、管棚设计与施工要点及适用范围等内容，论证管棚施工在隧道施工中的价值。

关键词：隧道施工;超前管棚支护；施工工艺随着我国高速铁路、公路建设的飞速发展和工程设计、施工技术水平的不断进步,公路等级要求的不断提高，同时在提倡尽量少占耕地与环保的设计背景下，使得隧道工程在公路工程中的比例越来越大。

而部分隧道所处地段存在地质情况差、埋深浅、开挖断面大等情况，这就给隧道施工带来了极大的难度.众多工程实践表明，超前管棚支护技术是克服上述情况的最为有效的辅助施工方法之一。

在不良地质施工困难地段，如破碎的岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀地层、裂隙发育岩体、断裂破碎带、浅埋偏压等围岩，采用管棚支护能取得较好的效果；在流塑状岩体或岩溶严重流泥地段，采用管棚与围岩预注浆相结合的手段更是行之有效的方法。

本文在总结大量超前管棚应用实践的基础上,对管棚的作用机理、设计参数及施工工艺等方面进行了综合的探讨.一、工程概况万源（陕川界）—达州（徐家坝）高速公路万源段的吴家河隧道，设计为分离式隧道.左线长433。

47m,右线长500m，隧道净宽为2×10.25m，内轮廓净高5.0m，两隧道轴线间距20m。

管棚在软弱围岩隧道施工中的应用摘要：管棚法是公路隧道施工中最常采用且行之有效的超前支护方法之一，具有工艺简捷、安全性强、节约资源、效率高、经济和社会效益显著等优势。

本文简单介绍了管棚法的原理与适用范围，并以实际工程为例探讨了其施工技术要点。

关键词：管棚；软弱围岩；钻孔；注浆一、管棚法管棚法是一种超前支护技术,其实质是在拟开挖的地下隧道或结构的衬砌拱圈隐埋弧线上,预先设惯性力矩较大的厚壁钢管,起临时超前支护作用,防止土层坍塌和地表下沉,以保证掘进和后续支护工艺安全运作。

当遇到软岩破碎地层时,管棚结合围岩预注浆可成为有效的施工方法(管棚注浆法)。

由于该工法具有不需要大型机具设备、工艺简单、见效快等特点,因此在地下工程软弱围岩施工中被广泛采用。

注浆管棚通过注浆填充围岩裂隙，提高围岩的强度和刚度，从而提高围岩的整体承载能力。

通过向围岩注浆形成的加固圈起到“承载拱”的作用，支承“承载拱”上部的岩层重量，使拱内部的围岩与支护系统处于免压状态，拱内部的围岩与支护系统受到的力仅是由于拱向隧道方向的变形引起的形变压力，当管棚为惯性力矩较大的厚壁钢管，且沿隧道开挖轮廓线周密布置时，加固圈的变形较小，因此，隧道支护结构所承受的上部荷载大大减小。

另外，在管棚进口端一般加有套拱基础，另一端深入到隧道围岩较为完整、坚硬处，这样可以对上部的破碎软弱围岩形成一个稳定的“简支梁”支撑结构，此简支梁可承受上部松动压力或者传递上部荷载的作用。

根据国内外的施工实践，综合我国目前工程管棚支护应用的实际案例，管棚支护可适用于：软弱砂土质地层、砂卵砾石地层，膨胀性软流塑、硬可塑状粉质粘土地层，裂隙发育岩体、突泥突水段、断层破碎带、塌方段、破碎土岩堆地段、浅埋大偏压等地质和地下水丰富条件的地下构筑物施工的支护，隧道进出口段开挖的支护，也多应用于地铁等穿越城区的地下工程的开挖预支护，可作为穿越既有建筑物、公路、铁路及地下结构物下方修建隧道的辅助方法；作为隧道洞口段及修建大断面隧道施工的辅助工法及作为其他施工的辅助工法，也常用于浅埋但不宜明挖地段或浅埋隧道情况下，地表有建筑物、或隧道接近地中结构物时等对施工沉降有特殊要求的工程等。

大管棚与超前小导管超前支护施工方案一、管棚施工本隧道正洞进、出口明暗分界处沿拱部开挖轮廓线外设一环长管棚超前支护。

长管棚采用热轧无缝钢管，管棚长30m，直径89mm，环向间距1根/40cm，外插角1～30，压注水泥浆。

(1)施工误差要求径向不大于20cm，隧道纵向误差同一断面接头数量不大于50％，相邻钢管的接头至少错开1m。

(2)施工方法①施作套拱混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在洞身开挖轮廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。

孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。

用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。

孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

②搭钻孔平台安装钻机钻机平台可用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。

平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。

防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。

钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。

用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。

③钻孔钻机距工作面距离不大于2m，采用两台钻机同时作业，由两侧向中间，互不干扰，加快进度。

为克服钻机具自重所产生的下垂，钻机要与导向管保持一致。

刘胜沟、流泪坡沟及栾家沟浅埋段钻机采用MK-5钻机，由于本隧道的围岩较软、甚至为土层，钻孔时采用大风量高风压干式钻孔，为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ95mm。

钻机开钻时，可低速低压，待成孔几米后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

为防止黄土堵塞钻机风孔，加大高压风清孔频率，切忌高压水清孔。

钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。

隧道Φ89长大管棚作业指导书根据设计包家山隧道北口洞口超前支护采用管棚分为Φ89长大管棚。

一、施工准备工作1、钢花管采用Φ89×8mm热轧无缝钢管，末端切割加工成锥形以利下管，钢花管采用15cm丝扣连接。

钢管上每钻设8mm小孔，梅花型布置。

隔20cm2、根据钻机与掌子面的相对距离，将管棚进行分节，每节长3～4.5m；对每节管棚进行车丝，并且要求一端为内丝、另一端为外丝，在加工时保证加工精度，避免内丝、外丝不配套的现象；3、XY-2PC型地质钻机3台；Φ110、Φ91风动冲击器各3个；Φ110、Φ91合金钻头若干。

二、施工工艺1、长管棚仅在左右洞口使用，施工时先施工护拱（按照设计角度设置Φ114导向管），控制好管棚方向（偏角误差不得大于1°），右线右侧和左线左侧的管棚偏角误差为0～1°，并一次性钻进施工。

2、钻孔时把套管与钻杆同时钻入隧道顶板前端设计深度。

钻孔完结后，先把套管内孔注水清洗干净后，再把钻杆取出，套管仍留在孔内供护孔用。

3、把周边有孔眼的钢管插入套管内，长管棚接头应采用丝扣，应确保接头“等强连接”，禁止将两管直接对焊。

4、钢管插入孔内长度不得小于95％。

5、钢管在插进后，再取套管钻进其他孔眼，钢管口端与孔口周壁用水泥密封。

6、注浆管用高压将水泥浆液压入钢管内，浆液通过钢管孔眼压注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层，注浆采用间隔注浆的方法，既先灌注“单”号孔，待固结后，再灌注“双”号孔的方法。

7、在管棚的支护下，采用环形开挖预留核心土法进行隧道开挖，开挖总长度为管棚总长度的90%。

8、记录好钻进参数（钻速、转数、钻压、冲洗液、时间等）；地质变化段深度；三、施工注意事项1、控制钻孔角度，尤其是接长钻杆后钻进角度应严格控制。

2、注浆时准确掌握浆液配比和注浆压力, 注浆前管口端应封堵可靠，并先进行注浆试验，完善施工工艺，杜绝不注浆或少注浆，杜绝钢管内出现空洞，降低钢管的抗弯性能。

超前小导管与管棚的区别？超前小导管的处理范围一般也就6米左右，小导管为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。

是通过小导管浆将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法，使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。

而管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚3.5mm的钢管，直径一般为108mm。

当然洞内地质条件非常差的时候也可以用管棚（如：洞内遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放量较大）。

为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙，开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。

小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

特点：①小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低，是隧道施工中最常用的加固土层的方法之一。

②小导管注浆仅作为地下工程施工防坍塌和沉陷的辅助手段。

③小导管超前注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用不同的设计参数。

适用范围：小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层；小导管施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先支撑后开挖的原则；同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。

工艺原理：在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。

管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。

管棚法最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。

由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短．被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。

大管棚小导管锚杆注浆量计算公式在工程施工中，常常需要计算大管棚、小导管和锚杆注浆的数量，以便合理安排材料和施工进度。

下面是三种注浆量计算的公式和详细说明。

大管棚是一种用于加固弱土层、加固基础或工程边坡的注浆设施。

注浆量的计算公式如下：注浆量（m³）=π*(D²1-D²2)*H其中，D1为大管棚外圈直径（m），D2为大管棚内圈直径（m），H为大管棚的浆液注入高度（m）。

小导管是一种用于修复裂缝或进行灌浆加固的注浆设施。

注浆量的计算公式如下：注浆量（m³）=π*(D²1-D²2)*L其中，D1为小导管外径（m），D2为小导管内径（m），L为小导管的长度（m）。

锚杆是一种用于加固岩体或地基的注浆设施。

注浆量的计算公式如下：注浆量（m³）=π*(D²-d²)*L其中，D为锚杆外径（m），d为锚杆内径（m），L为锚杆的长度（m）。

注浆量的计算对工程施工至关重要，准确的注浆量计算能够确保施工质量，避免浪费材料和时间。

因此，在进行计算时，应仔细核对参数，并使用合适的单位（如米或毫米）进行计算，以确保结果的准确性。

除了注浆量的计算，还需要考虑注浆设施的布置和施工工艺等因素。

在实际施工中，应根据具体情况进行材料供应、设备安装和浆液注入等工作，以确保施工的顺利进行和效果的达到。

综上所述，大管棚、小导管和锚杆注浆量的计算公式可以帮助工程师准确计算注浆的材料用量，从而合理安排施工进度和资源。

这对于保证工程质量和控制施工成本具有重要意义。