管棚支护
隧道管棚超前支护
钻头不变径跟管的主要缺点有
1、钻具在工作时，内外管同时回转，易造成 内外管之间的环状间隙被岩粉堵塞或被大 块岩屑卡住，造成内管反转失灵，内外管 无法分离。这种方法需要大扭矩的回转钻 机，能源消耗大，不利于环保； 2、由于钻头不变径跟管钻具的钻进是同口径 进入，尤其是遇到漂石时，钻进将非常困 难，即使钻孔成功，由于钻孔缩径，起拔 套管也非常麻烦，甚至经常造成套管断裂 等孔内事故。
管棚支护的主要作用和优点
（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。
孔深到位 安装管棚 取出套管 退钻 继续钻孔
钻机移位
下一孔位
注浆流程
水 水泥
水泥浆池
注 浆 泵
混 合 器
三通 钻孔注浆
稀释水玻璃
成孔方法
常用的施工方法有夯管法、顶管法、 钻孔等。但钻孔法是目前最常用的成孔方法。 随着钻探设备的专业化分工越来越细，管棚 专用钻机也应运而生。但管棚钻进为近水平 钻进，性质上与勘探钻孔有所不同，对钻孔 方向(空间位置)的精度要求很高，终孔测量 一旦发现孔斜或超出设计允许偏差，会造成 严重的后果。
根据采取的加固措施对周围地层特性和应力分 布的影响，可将超前支护分为地层改良法和预支护 法。地层改良法就是提高开挖面周围地层土的特性 的方法，这种方法包括注浆、土壤加固、排水和地 层冻结等；预支护法就是在隧道开挖前，先超前对 围岩进行加固，以增加围岩的自稳能力，并使开挖 面周围应力干扰达到最小的方法。超前支护方法主 要包括：管棚法，机械预切糟法，预衬砌法，水平 旋喷注浆法，超前小导管法，超前锚杆法、冻结法 等等。其中管棚层。
隧道大管棚超前预支护施工作业指导书
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
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。
大管棚超前支护技术
1.1.1大管棚超前支护技术为了保证暗挖段扣拱施工安全，在扣拱施工前须施工Φ108mm t=5mm 的大管棚。
从明挖段东端和暗挖段临时施工竖井横通道上导洞东、西两端对打，交叉长度不小于4m；从新增施工竖井横通道上导洞分别向东、西两端打设。
超前大管棚采用Φ108热轧无缝钢管，壁厚5mm，环向间距300mm，设于拱部，沿开挖轮廓外布置，管口中心至开挖轮廓线距离300mm，为了防止大管棚侵入导洞开挖轮廓线内，外插角为1°。
管节之间采用焊接连接。
为避免钢管进入空洞时泥土堵塞，须将钢管的一端做成尖形，在距管头1米处开始钻直径为φ10mm的小孔，间距200mm，呈梅花状布置。
管内注水泥浆，以增加管棚刚度，并注浆加固地层。
详见图错误!文档中没有指定样式的文字。
-34 扣拱大管棚布置图钻机采用YG-100型全液压驱动动力头式工程钻机。
钻机结构为分体式，可拆性好，搬迁、安装迅速方便。
钻机主要技术参数：钻孔深度60~120m；钻孔直径Φ110~Φ250mm；钻孔倾角0~180°；动力头最大扭矩6000Nm。
由于在竖井横通道内作业空间有限，Φ108热轧无缝钢管单根长度为1.5~2m；明挖结构东段空间较大，Φ108热轧无缝钢管单根长度为4~6m。
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-34 扣拱大管棚布置图1、钻孔⑴沿预作大管棚的导洞开挖轮廓线标出大管棚布设范围（孔位），预先用风镐凿出导向孔位，确保钻具入土点准确。
移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，将钻具放入导向孔中，使导向孔、钻机立轴和钻杆在一条直线上，并用仪器量测这一条直线的角度。
可使用经纬仪标定角度及方位。
外插角度取1~2°。
在确认钻孔方向和角度满足设计要求后方可开钻。
钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位。
每钻进5~10m要用仪器复核钻孔的角度是否有变化，以确保钻孔方向。
⑵钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进。
管棚支护的新方法----导向跟管钻进法
管棚支护的新方法----导向跟管钻进法1、前言近年来随着各种隧道工程数量的大幅增加，各种支护手段相继出现，而对于在软弱、松散、富水地层中的支护问题,目前国内普遍采用超前加固的工法已得到岩土工程界的广泛认同和应用，超前支护工法目前主要有超前小导管注浆、大管棚、深孔注浆、水平旋喷桩、水平搅拌桩和水平冻结等而就一次性支护深度来说大管棚是首屈一指的，目前国外以新奥法、国内近年采用矿山法施工的隧道已广泛采用超前大管棚支护工法，尽管年来TMD法的使用越来越广泛，即使如此，大管棚也常常应用于盾构机入口处以及一些较严重的破碎带作为超前支护方法，可想而知大管棚的认可度就不言而喻了。
但就传统的管棚工法而言也是具有很多局限性的，比如支护作业因受施工环境如场地狭小、土质较差等条件的制约，目前广泛采用的大管棚工法均一次性施作距离较短或者施作深度较大时往往偏差太大不能满足设计要求而美中不足，往往在隧道内管棚施工时进行分段打设并要在分段开挖口处预先设置管棚工作室，这种传统的管棚施工方法既费时费工又费料且回填时施工困难，北京就出过因工作室回填引起地面道路起鼓高500直径6米的事故。
为了满足市场需要和提高在同行中的竞争力，我公司近期经过在理论上的探索和运用中的实践，总结出一套新方法，此方法能解决目前大管棚连续施工时设立管棚工作室分段施工的大难题，在黄庄实验施工时，一次性打设深度超过100米并取得了非常理想的效果。
在此基础上，我们深入研究了这种高效进行大管棚的施工方法，并针对北京地铁施工的特点和要求制定了这套指导管棚施工的新工法---“导向跟管钻进法”。
2、特点(1) 施工适应性强此方法施工不需要开设管棚工作室可在很多狭小复杂的隧道中进行施工作业；（2）方向可控性导向跟管钻进法的钻头是楔形的，在钻机水平顶进所产生反力的作用下改变方向；（3）一次性打设深度较大可超过100米；(4) 成本低、效率高由于限定了水泥浆注入范围,相对注入量大幅减少,每施工速度比深孔注浆提高2 倍～3 倍,周期缩短；(5) 效果好具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支撑等多重效果。
超前大管棚支护原理
（6)管棚的作用1）从整个支护体系的角度来看，管棚的作用主要有以下几点:①管棚主要起加固岩体(围岩)的作用。
通过钢管上的孔向围岩注入水泥、水玻璃或泡沫尿烷等材料,以改善围岩状况来保证掌子面稳定。
对应的分析方法有两种，一种分析方法是提高岩体的力学参数近似模拟管棚加固作用；另一种分析方法用实体单元模拟岩体,管棚对岩体的加固作用用梁（杆）单元或者壳体单元来进行模拟。
②管棚起到承载作用。
对应的分析模型是荷载——梁模型，该类模型是当前管棚分析中的主要计算模型。
根据是否考虑岩体的作用可分为两种情况，一种是不考虑岩体的作用，将管棚视作两端固定的梁。
对于大直径管棚（欧洲和日本多采用，以日本的管幕工法为代表）多采用该类分析模型；另一方法是考虑管棚下岩体的支撑作用，将管棚视作埋置在岩层中的管,但其对管棚作用的认识仍局限在将管棚作为承载构件,重点是确定管棚上部荷载以及对管棚受力特点进行分析。
③管棚起到扩散和传递开挖释放荷载的作用。
对于采用小直径管棚（直径在159mm 以下）的常规跨度隧道，开挖过程中，管棚基本是不承受荷载，主要是起到对开挖释放荷载进行传递、调节的作用。
管棚究竟是承受荷载还是传递荷载主要取决于管棚与支护结构的相对刚度比。
2）在施工控制效果上，管棚的作用主要表现在以下几个方面：①防塌方。
由于管棚的作用,减少了工作面上覆的土压力，稳定了围岩，从而避免了土体塌方，即便有一定程度沉降的产生，也不会发生灾难性事故。
②阻断沉降作用研究表明，由于管棚的超前预支护作用，其对地表沉降的控制可达30～35％，对拱顶沉降的控制高达40％。
同时，由于支护结构体的形成，改变了地表沉降与拱顶沉降的比例。
在浅埋隧道施工中,一般情况下,拱顶沉降要大于地表沉降，而采用管棚进行预支护后,使得拱顶沉降远远小于地表沉降量。
③均匀沉降曲线由于管棚的承托作用,使得沉降槽沉降集中的程度大幅减少，沉降总量在减小的同时有向两端均匀分布的趋势。
④提高围岩的力学参数，增大地层自稳能力实际施工中为增大管棚的刚度和管棚与围岩的粘结力,常常在管棚内注入水泥浆、水玻璃或泡沫尿烷等材料，使得管棚与其周围的土体成为一个整体，从而极大地增强了土层的自稳能力。
浅谈隧道超前长管棚支护施工技术
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。
隧道洞口管棚支护施工工艺及施工方法
隧道洞口管棚支护施工工艺及施工方法1、施工工艺测量放样→整理施工平台→钢拱、套管安装→套拱浇筑→钻机就位→方向调节→钻孔、清孔→顶进导管→注浆→封孔。
2、施工方法要点(1)准确测量放样，画出每根导管的孔位，以保证管棚支护的有效范围。
(2)根据设计轮廓及要求认真施作套拱，套管的安装必须测量准确，以利于钻孔时能控制好外向角度，保证管棚不侵入开挖轮廓线。
(3)安装管棚前吹孔、洗孔，保证孔体通畅，不堵孔。
顶进钢管后管棚与套管之间进行密封处理；钢管在安装之前应作适当的调整，使钢管接头尽量控制不在同一断面上。
(4)严格控制浆液配合比及稠度，做好止浆装置，并控制好注浆终压的延续时间，当注浆量或注浆压力达到设计要求时，停止注浆，封孔。
注浆施工中的注意事项：上岗人员必须经过培训，并坚持岗位责任制。
在注浆之前要充分做好各项准备工作，特别是机具设备的检修及试运转，如发现问题要及时排除，予以修复，使其始终处于良好状态。
对注浆管路系统包括混合器、接头、阀门等，都要认真检查，如有破损立即更换。
不好用的接头、阀门不得使用，以免注浆时在高压下发生脱扣危险事故。
注浆前应在洞外将管路全部接通进行试压，试压可用清水进行。
在试压时如管路不通或有漏水现象应予以排除，必须保证管路系统各部件的完好畅通。
在注双液浆时，先关闭水玻璃泵，后关闭水泥浆泵，一旦结束注浆，应尽快卸开孔口。
在注浆过程中，随时检查检测经过混合器后的双液浆的凝胶时间是否与要求一致，否则要及时查找原因，予以排除，直到符合要求为止。
注浆作业必须前后配合，统一指挥，在操作过程中必须配备专业电工，以防电路、电器设备发生问题以及中途停电造成意外事故。
注浆结束后，所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆机、注浆管、接头、阀门、储浆桶等，都要认真清洗干净，撤出工作面，并进行检查、保养，使其处于良好状态备用。
(5)控制钻爆参数及掘进进尺，保证每个循环都在超前支护有效范围内，并控制好每个循环超前支护搭接长度。
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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。
随后管棚法被用于城市地下铁道的暗挖施工，在建筑物密集、交通繁忙的城市中心地区．采用明挖法施工地下工程必须拆迁大量的地层管网和地面建筑物，随着人们对环境保护的呼声越来越高及政府对环保的日益重视，承包商们不得不放弃既影响交通又不利于环境保护的明挖法而改用暗挖施工法，管棚法作为一种重要的暗挖施工法在日本、美国及欧洲各国被广泛采用。
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
套拱拆模后施钻棚孔套拱施钻管棚孔
套拱送进管棚施工
管棚注浆后封孔
套拱施作完成
钢拱架、小导管、钢筋网标准施工
每间隔一个钢格栅或一个钢拱架安装小导管，及小导管布置范围
每间隔一个钢格栅或一个钢拱架安装小导管，及小导管布置范围。