隧道超前支护施工方法38412.docx

《隧道超前支护施工方法38412.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道超前支护施工方法38412.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、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跟管钻进进法松散粘土层层、粉土土层、淤淤泥层、沙沙层、回回填土层层、强风风化岩层层108、133、146、1592风动力跟管管钻进法法湿陷性黄土土地层108、1593潜孔锤冲击击成孔送送管法弱中风化化岩层、夹夹碎石强强风化地地层108、1594潜孔锤跟管管钻进法法卵石、碎石石地层、卵卵石、碎碎石夹层层及塌方方现场108、127、1595管幕工法粘土层、沙沙层、淤淤泥层、回回填层及及强风化化地层300-50006水平旋喷桩桩沙层、粘土土层、粉粉细沙层层、淤泥泥层、回回填土层层500-80007水平旋喷搅搅拌桩松散

2、均匀的的粘土层层、粉细细沙层、淤淤泥层、回回填土层层、富含含水地层层。500-100008冻结管施工工淤泥层、流流沙层等等不稳定定的含水水地层89、1088隧道开挖预支护的管棚法 一一、管棚棚法的基基本概念念管管棚工法法是隧道道开挖施施工中用用以防止止掌子面面坍塌并并限制围围岩变形形的一种种预支护护手段。其其主要原原理是在在隧道开开挖之前前，沿着着隧道开开挖轮廓廓线外的的设定部部位水平平铺设钢钢管，并并可以通通过钢管管向围岩岩注浆，对对管棚周周围的围围岩进行行加固，使使管棚成成为隧道道后续开开挖的防防护伞（棚棚），达达到安全全施工的的目的。管棚工法最最早是作作为山岭岭隧道施施工的一一种辅助助方

3、法，当当隧道穿穿越破碎碎带、松松散带、软软弱地层层、涌水水、涌沙沙等地段段时，管管棚及其其超前注注浆对隧隧道的稳稳定起到到了保护护作用。管管棚作为为隧道顶顶部和边边墙的超超前预支支护，可可以有效效防止掌掌子面的的坍塌及及地层过过量变位位，为隧隧道开挖挖提供安安全保障障。同时时管棚施施工快、安安全性高高，被认认为是隧隧道施工工中预防防事故的的最有效效、最合合理的辅辅助措施施之一。 二二、隧道道开挖预预支护中中采用管管棚工法法的原因因 隧道开开挖过程程中，经经常会遇遇到破碎碎带、松松散带、软软弱地层层、涌水水、涌沙沙等地段段，在这这类地质质条件下下进行开开挖，如如果不进进行超前前预支护护，很容容易

4、出现现坍塌情情况，导导致安全全事故，不不仅给相相关企业业造成经经济损失失，增加加工程成成本，而而且极大大地影响响工程施施工进度度和施工工质量。在隧道施工工下穿既既有线路路或建筑筑物及河河流、湖湖泊的开开挖前，如如果不进进行超前前预支护护，很容容易造成成隧道上上既有线线路或建建筑物的的沉降以以及河流流、湖泊泊涌水而而带来各各种安全全隐患。对于隧道施施工过程程中遇到到上述情情况时，早早期隧道道开挖时时，主要要采用插插板法、小小导管超超前注浆浆法、浅浅层地表表锚杆注注浆加固固法等进进行超前前预支护护。但这这几种支支护工法法都有一一些不足足之处，就就是支护护范围和和深度有有限、加加固强度度不足，难难以

5、形成成高强度度支护整整体，而而且往往往需要多多个循环环才能穿穿越需支支护地层层段，这这样，不不仅造成成现场窝窝工、停停工等情情况，严严重影响响施工进进度，而而且有时时其安全全性也难难以保证证。 随着施施工技术术的不断断改进，管管棚工法法得到了了普遍的的利用。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。 三三、管棚棚工法的的优点 管棚工工法

6、与前前期超前前预支护护工法相相比，具具有明显显的优点点，主要要表现在在以下几几方面： （一一）管棚棚工法所所采用的的钢管具具有较高高的钢性性强度，而而且管径径相对较较大，能能够承载载较大上上部负荷荷。 （二二）管棚棚工法的的注浆可可以使浆浆液在管管棚钢管管周围沿沿着土体体缝隙进进行扩散散，不仅仅能起来来加固土土体的作作用，而而且还能能起到一一定的止止水效果果。 （三三）管棚棚工法打打设的钢钢管长度度较大。目目前施作作管棚长长度可以以达到1100mm以上，这这样可以以大大地地减少预预支护循循环次数数，加快快施工进进度。（四四）管棚棚工法能能够通过过专用导导向仪精精确控制制管棚钢钢管铺设设的轨迹迹

7、线，确确保管棚棚钢管按按设计要要求铺设设，有利利于控制制隧道施施工时的的开挖量量，减少少施工成成本。 （五五）最新新技术可可以在软软弱地层层中高精精度一次次性打设设数百米米的管棚棚。 （六六）管棚棚工法因因为采用用大功率率的水平平定向钻钻机，施施工效率率比较高高，大幅幅度地减减少隧道道开挖过过程中辅辅助时间间，提高高施工效效率。 四四、管棚棚的作用用 管管棚工程程在隧道道开挖前前的预支支护中的的作用主主要有以以下两方方面： （一一）提高高围岩土土体强度度，提高高开挖线线拱部土土体承载载力，加加固隧道道围岩，确确保隧道道施工安安全。在在隧道穿穿越破碎碎带、松松散带、软软弱地层层、涌水水、涌沙沙等

8、地段段时，管管棚的这这种作用用比较明明显。（二）控控制地表表沉降。在在隧道穿穿越既有有线、下下穿既有有建筑物物、构筑筑物等时时，管棚棚的作用用主要就就是控制制地表沉沉降，防防止既有有线路、建建筑物、构构筑物因因隧道开开挖而遭遭到破坏坏，确保保既有线线路、建建筑物和和构筑物物的安全全及隧道道开挖的的顺利进进行。此此种情况况管棚的的钢管直直径可偏偏大（2999）。 五五、管棚棚工作的的原理 管管棚工作作的原理理主要有有两方面面； （一一）利用用简支梁梁作用的的原理；由于管管棚的直直径大、刚刚度大，同同时又是是较密排排布置的的，当钢钢管两端端支撑梁梁的刚度度达到足足够大之之后，开开挖引起起的变形形量

9、非常常小，这这时候管管棚就相相当于一一道简支支梁，阻阻隔隧道道开挖时时释放应应力对围围岩的作作用。 （二二）利用用水泥浆浆液的流流动性和和围岩的的裂缝或或孔隙，使使注入的的水泥浆浆液能与与土体进进行粘合合而形成成一种类类似混凝凝土的固固结体，从从而起到到加固围围岩土体体的功能能。对于于含水较较小的地地层还能能起到一一定的止止水效果果。 六六、管棚棚的设计计参数 （一一）管棚棚尺寸参参数：管管棚尺寸寸参数主主要包括括管棚的的长度、钢钢管直径径、钢管管壁厚及及隧道内内工作室室的尺寸寸参数。 11、管棚棚的长度度一般为为20-0mm，特殊殊情况下下，管棚棚打设长长度可以以达到1100mm3000m。

10、 22、管棚棚直径常常用的为为899mm、1088mm、1599mm。 33、管棚棚壁厚一一般为66mm，中中间用同同直径的的壁厚110112mmm钢管车车丝扣连连接。 44、隧道道内施作作管棚时时工作室室一般外外扩300cm，当当地层不不允许时时可用无无工作室室管棚施施工法。5、在在洞口施施作管棚棚无需导导向墙。 （二二）管棚棚位置参参数：管管棚位置置参数主主要包括括开孔位位置、倾倾角、外外插角和和环向间间距。 1、管管棚中心心位置距距开挖线线20-30ccm，开开孔位置置偏差为为2ccm。 2、管管棚倾角角根据地地质情况况及隧道道坡度确确定。 3、外外插角一一般为00。至1。 4、环环向间

11、距距根据现现场地质质条件、管管棚管径径确定，一一般为225-440cmm。 （三三）管棚棚注浆参参数：管管棚注浆浆压力为为0.88-1.2MPPa，浆浆液配比比按0.8：11或1：1配制制，注浆浆量根据据管棚管管径和管管棚长度度确定。 （四四）管棚棚施工精精度： 11、管棚棚打设倾倾角偏差差根据管管棚长度度一般都都能控制制在00.5。以内，外外插角控控制在33以内内。 22、管棚棚长度误误差控制制在330cmm以内。 33、管棚棚施工过过程中因因为成管管快，注注浆能及及时跟进进，因此此上覆地地层沉降降基本上上为零沉沉降。 七七、管棚棚适用条条件及管管棚施工工实例（一一）大多多数隧道道洞口属属于

12、浅埋埋和风化化层，成成洞较困困难，采采用管棚棚工法可可以有效效地解决决洞口段段的施工工难题。 对对于洞口口的超前前预支护护，管棚棚长度一一般为330440m左左右，管管径以1088mm为为主。通通过管棚棚可以阻阻止洞口口开挖时时的应力力释放。如如图一所所示为张张石高速速公路三三甲村隧隧道进口口管棚工工程。该该隧道开开挖断面面最大净净宽为115m，开开挖断面面面积为为1444m2进口处处地质条条件为砂砂卵石地地层，地地层松散散，钻进进时不易易成孔。针针对现场场地质情情况，采采用了潜潜孔锤跟跟管钻进进成管法法施作1088mm管管棚，成成管后进进行注浆浆加固。 图图一 张石高高速公路路三甲村村隧道进

13、进口管棚棚工程 潜潜孔锤跟跟管钻进进成管法法是采用用水平定定向钻机机通过锤锤头前端端带有外外锤头的的潜孔锤锤冲击成成管，外外锤头通通过丝扣扣跟管棚棚钢管连连接，管管棚打设设到位后后将外锤锤头与管管棚钢管管一同留留在孔内内，然后后注浆加加固围岩岩的管棚棚成管工工法。 潜潜孔锤跟跟管钻进进成管法法适用于于砂卵层层、风化化破碎带带等不易易成孔地地层的管管棚施工工，要求求用强度度较高的的无缝钢钢管作管管棚钢管管，每节节钢管长长度必须须与钻杆杆配套，通通过丝扣扣连接，便便于接管管加尺。管管壁厚度度不得小小于6mmm，管管壁太薄薄时容易易出现断断管的情情况，影影响管棚棚质量。管管棚施工工过程中中要求现现场

14、供风风压力不不得低于于6MPPa，确确保孔内内钻渣排排出干净净，保证证管棚质质量。 施施工精度度控制：管棚打打设到位位后采用用管棚导导向仪进进行钻孔孔测斜，根根据测斜斜结果进进一步分分析确定定钻孔钻钻进角度度，并根根据地层层变化及及时进行行调整。 （二二）隧道道穿越破破碎带、松松散带、软软弱、涌涌沙地层层等地段段时，为为保证隧隧道开挖挖施工安安全，也也需要施施作超前前预支护护管棚工工程。管管棚长度度需要根根据支护护段长度度确定，管管径多为为1008mmm-1559mmm。 图二 武广广客运专专线金沙沙洲隧道道管棚工工程 该隧道道工程开开挖时遇遇到的地地质条件件比较复复杂，主主要以松松散风化化岩

15、为主主，中间间夹有松松软的强强风地层层，局部部存有空空洞或较较大岩层层裂缝，在管棚棚施工时时采用潜潜孔锤成成孔后送送管法施施作1159mmm管棚棚进行超超前预支支护，微微扩工作作面（220-330cmm）,采采用多次次循环，一一次打设设米米。 潜潜孔锤冲冲击成孔孔后送管管法适用用于风化化岩层及及软硬复复合地层层中，打打设过程程中要求求采用风风动力排排渣，供供风风压压不得小小于6MMPa，保保证出渣渣量。钻钻孔打设设到位后后退出钻钻杆和潜潜孔锤，然然后采取取锲形钻钻头将管管棚钢管管送到孔孔内进行行围岩加加固注浆浆。 图三 管管棚工作作面微扩扩剖面图图 管管棚精度度控制：送管时时需要用用管棚导导向

16、仪进进行钻孔孔测斜，发发现偏差差及时进进行调整整钻进角角度（进进孔角度度）。 （三三）隧道道穿越既既有线（如如既有铁铁路、公公路、高高速公路路、高速速铁路等等）、建建筑物及及构筑物物等，管管棚长度度需要根根据穿越越长度设设计管棚棚长度，管管径根据据现场地地质条件件及隧道道上部覆覆土层厚厚度确定定。如图图 四四、图五五所示郑郑西客运运专线高高桥隧道道下穿既既有铁路路（同蒲蒲铁路）的的施工现现场，该该穿越隧隧道位于于湿陷性性黄土，主主要发育育垂直节节理，极极易下陷陷，而且且设计为为大断面面开挖，开开挖尺寸寸为155m13mm(宽高)，断断面面积积达1660多mm2。为了了控制地地表沉降降，避免免影

17、响既既有铁路路的正常常运行，在在隧道开开挖前采采用风循循环跟管管钻进法法一次性性施作1599mm管管棚1000米。图图六所示示为郑西西客运专专线阌乡乡隧道下下穿连霍霍高速公公路（下下穿段施施作800m长1599mm管管棚共三三个循环环）。 图四 郑西西客运专专线高桥桥隧道下下穿既有有铁路的的施工现现场 风动力力跟管钻钻进法适适用于湿湿陷性黄黄土及干干燥粉土土地层，通通过风压压在6MMPa以以上的风风力可以以将钻渣渣排出，并并在钻进进的同时时进行跟跟踪导向向，控制制钻孔偏偏差，确确保管棚棚铺设精精度。 图五 郑郑西客运运专线高高桥隧道道外景 图六 郑西西客运专专线阌乡乡隧道下下穿连霍霍高速公公路

18、 （四四）隧道道开挖过过程中的的坍塌段段超前预预支护管管棚，管管棚长度度一般都都要一次次性穿越越坍塌段段，并延延长5-10mm。管径径根据现现场地质质条件及及坍塌情情况确定定，一般般为1108mmm-1599mm。如如图七为为某隧道道开挖时时出现坍坍塌事故故后抢险险管棚工工程。因因在隧道道开挖时时出现了了大范围围的坍塌塌，导致致隧道拱拱部大面面积沉降降，坍塌塌范围沿沿隧道开开挖方向向延长330m，致致使隧道道开挖无无法继续续进行。为为了加固固坍塌范范围内土土体，确确保隧道道开挖的的继续，在在该处采采用水循循环跟管管钻进法法施工长长度为8m的1088mm管管棚。 图七 某隧隧道开挖挖时坍塌塌抢险

19、管管棚工程程 水水循环跟跟管钻进进法适用用于松散散带、粘粘土层、沙沙层、淤淤泥层、回回填土及及强风化化地层等等。采用用水循环环排渣、造造浆护壁壁、冷却却钻头，并并在钻进进的同时时采用管管棚导向向仪进行行跟踪定定向，控控制管棚棚铺设轨轨迹。 （五五）隧道道穿越富富水地层层中管棚棚超前预预支护时时，管棚棚长度应应在富水水段两端端各延长长10mm左右，管管径采用用1008mmm或1559mmm。通过过管棚注注浆浆液液的扩散散，能够够起到一一定止水水效果。针针对这类类地层，则则采用水水泥浆作作为循环环液的跟跟管钻进进成管法法施作管管棚，然然后进行行注浆加加固。如如果采用用水平旋旋喷桩进进行超前前预支护

20、护效果会会更好，可可以有效效地实现现止水和和土体加加固。图图八为深深圳地铁铁五号线线西丽一一号永久久风道隧隧道管棚棚工程，采采用水泥泥浆循环环跟管定定向钻进进成管法法施作1088mm管管棚。图图九为深深圳地铁铁五号线线一号永永久风道道隧道水水平旋喷喷桩工程程。通过过施作管管棚和水水平旋喷喷桩，不不仅控制制了地表表沉降，而而且起到到了止水水效果，确确保了隧隧道开挖挖的顺利利进行。 图八 深圳圳地铁五五号线西西丽1号号永久风风道隧道道管棚 图图九 深圳地地铁五号号线西丽丽1号永永久风道道水平旋旋喷桩 （六六）管幕幕工法是是管棚工工法的一一种特例例，主要要适用于于长距离离下穿既既有线超超前预支支护工

21、程程。如图图十示为为哈大高高速铁路路隧道下下穿既有有军用铁铁路专线线鞍山隧隧道管幕幕工程。该该隧道开开挖断面面尺寸113.44m11.3m，断断面面积积为1660多mm2，覆土土层最小小厚度为为4m左右右，管幕幕铺设精精度要求求较高，而而且管径径较大，为为2999mmm无缝钢钢管。管管幕施工工过程必必须控制制地表沉沉降量，确确保既有有专用铁铁路线的的正常运运行及隧隧道开挖挖的顺利利进行，因因此只能能先用无无线导向向仪进行行导向孔孔施工，再再采取挤挤扩拉管管法进行行管幕钢钢管铺设设，控制制拉管过过程中的的出土量量，防止止地表沉沉降，最最后进行行注浆加加固隧道道上覆土土层，实实现超前前预支护护功能。 图图十 哈大高高速铁路路鞍山隧隧道管幕幕工程