隧道工程管棚超前支护技术
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。
隧道超前支护和地层预加固措施 超前大管棚
1. 构造组成
管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓 线以较小的外插角、向开挖面前方 打入钢管或钢插板构成的棚架来形 成对开挖面前方围岩的预支护。
超前大管棚
大管棚支护示意图
先行插入围岩的钢管作为纵向支撑； 钢拱架作环向支撑； 锚杆、钢筋网喷射混凝土作为连接和整合介质。
超前大管棚
2. 性能特点及适用条件
超前大管棚
5. 管棚钻进流程
准备工作
套管定位
安装管棚
取出套管
钻孔
一节套管钻完
退钻
孔深到位
安装下节套管 继续钻孔
钻机移位
下一孔位
超前大管棚
模块六 超前支护与与加固围岩
6. 注浆流程（以双液浆为例）
水
水泥
水泥浆池 稀释水玻璃
注
混 三通
浆
合
钻孔注浆
泵
器
超前大管棚 7. 注浆及浆液扩散示意图
超前大管棚 超前管棚进洞施作步骤：
开
棚
固
挖
设备材料准备
超前大管棚
4. 管棚钻孔、安设施工要求
➢(引孔顶入法)当钻进地层易于成孔时，一般采用先钻孔、后插管的方法。即 钻孔完成经检查合格后，将管棚连接接长，由钻孔旋转顶进将其装入孔内。 ➢(跟管钻进法)当地质状况复杂，遇有砂卵石、岩堆、漂石或破碎带不易成孔 时，可采用跟管钻进工艺，即将套管及钻杆同时钻入，成孔后取出内钻杆， 顶进棚管，拔出外套管。
进洞前施作套拱
钻孔
超前大管棚 钻杆接长
超前大ห้องสมุดไป่ตู้棚
钢管顶入
焊接注浆接头
超前大管棚 注浆作业
超前大管棚
注浆后接头密封
管棚支护下开挖
特点： 整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受
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。
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。
矿山法隧道工艺工法-超前支护篇(超前小导管、管棚)
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
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
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。
隧洞大管棚超前支护施工图解
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
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。
隧道工程资料：隧道超前管棚支护施工注意要点
隧道工程资料：隧道超前管棚支护施工注意
要点
（1）超前管棚支护的长度和钢管外径应满足设计要求。
纵向搭接长度应不小于3m。
在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。
孔深不宜小于10m，孔径比管棚钢管直径大20～30mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
（2）管棚钢管外径宜为（70～180）mm，单根长度宜为4～6m。
接长管棚钢管时，接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不应小于150mm。
接头应在隧道横断面上错开。
钢花管上按设计要求钻孔。
（3）管棚定位：以套拱内预埋的孔口管定向、定位，严格控制其上抬量和角度。
（4）钻孔施工采用管棚钻机，利用套管跟进的方法钻进、长管安装一次完成。
为保证长管棚施工质量，在拱脚部位，选2个孔作为试验孔，找出地层特点，并进行注浆和砂浆充填试验。
（5）安装钢管时，先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管。
每钻完一孔便顶进一根钢管。
（6）为确保注浆质量，在钢花管安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。
（7）用双液注浆泵按先下后上，先单液浆、再双液浆，先稀后
浓的原则注浆。
注浆量由压力控制，初压0.5～1.0Mpa，终压为2.0MPa。
达到结束标准后，停止注浆。
（8）注浆后，扫排管内胶凝浆液，用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度；对于非压浆孔，直接充填即可。
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隧道施工中常用的一种支护手段，它能够有效地保护隧道的安全和稳定性，保证隧道工程的顺利进行。
本文将从隧道超前长管棚支护的概念、特点、施工工艺和技术难点等方面进行详细阐述，希望能为相关从业人员提供一些参考和借鉴。
一、隧道超前长管棚支护的概念隧道超前长管棚支护是指在隧道施工过程中，在掌子面钻掌前方设置长管棚支架，以保护掌子面不受冒土和倒土的影响，保隧道顶部的安全稳定施工的一种支护技术。
长管棚支护一般用于软土、风化岩层、碎石层等隧道施工时，具有较好的隧道支护效果。
长管棚支护的施工流程是：预制长管棚架、安装支撑架、搭设棚架、灌浆。
长管棚架包括长钢管、连接板、水平托座与立柱支撑，这些构件之间都通过连接螺栓连接成一个整体，形成稳固的支撑结构。
1、能够有效地保护掌子面不受冒土和倒土的影响，确保施工人员和设备的安全；2、能够有效防止隧道顶部的松软岩层发生松动、冒顶等灾害，保证施工的顺利进行；3、技术成熟，施工方便，能够适应不同地质环境的施工需求；4、支架结构合理，稳定性好，能够承受一定的荷载，保证隧道的安全和稳定；5、长钢管和连接板等构件经过防腐处理，具有较好的耐腐蚀性和使用寿命。
1、预制长管棚架：根据隧道的实际情况和设计要求，预制长钢管、连接板、水平托座和立柱支撑等构件，经过质量检验合格后进行标记、包装和运输至施工现场；2、安装支撑架：根据隧道顶部的高程和形状，确定支撑架的设置位置和高度，进行支撑架的安装和调整，保证支撑架水平稳定；3、搭设棚架：将预制的长管棚架构件按照设计要求进行拼装搭设，确保棚架整体结构的稳定性和安全性；4、灌浆：对于长管棚架的连接部位和底部进行注浆，保证连接牢固，形成一个整体的支撑结构，以确保隧道的安全稳定。
1、支撑架的稳定性：隧道超前长管棚支护中，支撑架的水平稳定是施工中的关键问题，需要严格按照设计方案进行设置和调整，确保支撑架的稳定性和安全性；2、连接部位的质量控制：长管棚架的连接部位是整个支撑结构的关键部位，其质量的好坏直接关系到整体结构的稳定性和安全性，需要严格控制连接部位的施工质量；3、施工现场的环境因素：隧道超前长管棚支护的施工需要考虑到施工现场的环境因素，比如地质情况、气候条件等，这些因素对支撑架的施工有一定的影响，需要进行合理的应对和解决。
隧道管棚超前支护
探索新型复合管棚材料，结合不同材料的优点，提高管棚的抗爆压力、抗弯刚度 等性能。
施工工艺的改进
自动化施工
研发自动化管棚施工设备和技术，提高 施工效率，降低人工成本和安全风险。
VS
快速安装技术
研究快速、可靠的管棚安装方法，缩短施 工周期，提高工程进度。
智能化监测与管理
实时监测系统
建立隧道管棚的实时监测系统，对管棚的工作状态进行实时监测和预警，及时发现异常 情况。
选择依据
根据工程地质条件
根据隧道穿越的地质条件选择不同材质和规格的管 棚，以确保支护效果和安全性。
根据工程要求
根据隧道施工的要求，选择不同长度、直径和材质 的管棚，以满足施工需要。
根据经济性
在满足工程要求的前提下，应考虑管棚的经济性， 选择价格合理、性价比高的产品。
03
管棚超前支护施工方法
施工前的准备
详细描述
钢花管采用优质钢材制成，具有较高的强度和耐久性，能够承受较大的压力和摩擦力，不易损坏。
塑料材质管棚
总结词
轻便、耐腐蚀
详细描述
塑料材质管棚重量较轻，便于运输和安装，同时具有较强的耐腐蚀性能，能够适应各种恶劣环境。
玻璃纤维材质管棚
总结词
高强度、绝缘性好
详细描述
玻璃纤维材质管棚具有较高的拉伸强 度和绝缘性能，能够在高温和潮湿的 环境下保持良好的性能。
特点
管棚具有较大的刚度，能够承受较大的侧向压力，同时提供较好 的抗弯能力，有效控制围岩变形和松弛。
工作原理
管棚通过在隧道开挖轮廓外钻孔、安装钢管、注浆等工序，形成 一个连续的棚状结构，提供隧道开挖前的临时支撑。
管棚注浆浆液通过渗透扩散，将松散的围岩胶结成一个整体，提 高围岩的力学性能和自稳能力。
隧道管棚超前支护施工技术
隧道管棚超前支护施工技术一、前言隧道工程在地下施工过程中，由于地质条件复杂、施工空间受限等因素，常常面临着掌子面稳定性问题。
为了确保隧道施工的安全和顺利进行，采用超前支护技术是非常必要的。
隧道管棚超前支护技术是一种常用的超前支护方法，通过在隧道掌子面前方设置管棚，对掌子面进行稳定，从而保证施工的安全和顺利进行。
本论文将详细介绍隧道管棚超前支护施工技术，包括施工工艺、施工设备、施工质量控制等方面。
二、隧道管棚超前支护施工工艺1. 管棚设计根据隧道工程的特点和地质条件，进行管棚设计。
管棚的参数包括管棚的直径、长度、间距等，应根据工程实际情况进行合理选择。
管棚的材料一般选择钢管或者钢筋混凝土管，根据工程需要可以选择不同材质的管材。
2. 管棚施工管棚施工前，应先进行地质勘察，了解地质条件，确定管棚的布置位置和深度。
然后进行管棚的组装和安装，安装过程中应保证管棚的稳定性和密封性。
管棚安装完成后，进行注浆施工，注浆材料一般为水泥浆或者化学浆，注浆压力应根据实际情况进行调整。
3. 超前支护施工超前支护施工主要包括超前锚杆施工和超前混凝土施工。
超前锚杆施工是通过在管棚内部设置锚杆，对管棚进行固定，提高管棚的稳定性。
超前混凝土施工是通过在管棚内部浇筑混凝土，形成混凝土拱，对隧道掌子面进行稳定。
三、隧道管棚超前支护施工设备1. 管棚组装设备管棚组装设备包括管棚架、管棚连接件等，用于组装和连接管棚。
管棚架是用来支撑管棚的框架结构，管棚连接件是用来连接管棚的各个部分的。
2. 注浆设备注浆设备用于向管棚内部注浆，提高管棚的稳定性和密封性。
注浆设备包括注浆泵、注浆管、注浆阀等。
3. 超前锚杆施工设备超前锚杆施工设备包括锚杆钻机、锚杆杆体、锚杆注浆泵等，用于进行超前锚杆施工。
4. 超前混凝土施工设备超前混凝土施工设备包括混凝土泵、混凝土输送管、混凝土浇筑模板等，用于进行超前混凝土施工。
四、隧道管棚超前支护施工质量控制1. 管棚设计质量控制管棚设计质量控制主要包括管棚参数的选择和管棚布置的合理性。
隧道超前支护施工方案
隧道超前支护施工方案一、施工准备1、导线控制点、水平基点已布设，轴线放样和标高测量满足施工要求。
2、供电、供水、供风及排水等辅助作业能满足施工需要。
3、对施工队伍进行技术交底。
4、根据现场施工组织情况，在施工前将所需材料提前运送至现场，所有进场材料均应经过试验室检验，并满足招投标文件对原材料各项指标的要求。
二、施工方案本隧道超前支护措施设以下三种：Φ108大管棚：隧道洞口段V级围岩，长度30m；Φ42超前小导管：V级围岩，每环长度4.5m；Ф22超前药卷锚杆：Ⅳ级围岩，每环长度4.5m。
1、超前大管棚施工顺序：施作砼套拱→钻机就位→钻孔→扫孔→插入钢管→孔口密封处理→喷砼封闭→管棚钢管注浆→开挖及支护→进入开挖支护循环1.1 大管棚参数1.1.1 钢管规格：Φ108×6mm无缝钢管；1.1.2 钢管环向间距：40cm；1.1.3 管棚分段安装,每段长4～6米, 两段之间丝扣连接；1.1.4 导管上钻注浆孔，呈梅花型布置，导管尾部留有不钻孔的止浆段3.0米；1.1.5 钻孔的外插角：2度；1.1.6 注浆材料：采用M20水泥砂浆，注浆压力为1～2Mpa；1.1.7 与管棚配合使用的钢架采用三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm；1.2 大管棚施工工艺超前大管棚施工工艺流程见下图“超前大管棚施工工艺流程图”。
超前大管棚施工工艺流程图1.3 套拱施工待洞口边仰披开挖，支护到明洞初砌外轮廓线时，预留核心土，测量人员在坡面上定出中线拱顶高度，套拱位置线，横向十字线，然后开挖两侧套拱位置的土体，边开挖边支护至边墙底高度以后，浆砌套拱基础，施做完后在明暗洞交界处架立三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm，每榀钢架用拉杆拉紧，防止倾倒，必要时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆，将最前面一榀拱架焊在锚杆上拉紧，套拱在明洞外廓线以外，紧贴掌子面施作。
在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ127mm，长2m的孔口导向钢管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线，方面与水平，确保导向良好，与管棚位置方向一至，用水泥纸或其他东西将孔口管封堵，防止浆液流入将孔口管堵塞，人工立模挡头板用钢筋拉杆拉紧，外模用铁线拉在衬砌拱架上，拱腰以下要用斜掌支于侧面上，完后浇注60cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。
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是工程建设中常见的工程结构，其建设过程中需要采用合适的支护技术，以保障隧道的稳定性和安全性。
隧道超前长管棚支护施工技术是一种先进的支护技术，通过使用长管棚结构，可以有效地保障隧道施工过程中的安全，并且可以提高施工效率。
本文将就隧道超前长管棚支护施工技术进行详细的介绍和分析。
1.1 提高施工效率隧道超前长管棚支护施工技术可以有效地提高施工效率。
在传统的隧道支护施工中，需要对隧道的地质条件进行详细的勘察和分析，然后再选择合适的支护方法。
而采用超前长管棚支护技术后，可以减少对地质条件的依赖，从而可以更快速地进行隧道的施工。
该技术可以同时进行开挖和支护工作，大大节省了施工时间。
1.2 提高隧道施工的安全性隧道超前长管棚支护施工技术可以提高隧道施工的安全性。
在施工过程中，由于长管棚的加固作用，可以有效的防止隧道发生塌方和坍塌等事故。
该技术可以对施工现场进行有效的隔离，提高了施工现场的安全性，保障了工人的生命安全。
1.3 适用范围广泛隧道超前长管棚支护施工技术适用范围广泛。
不仅可以用于土质较好的隧道施工，还可以用于较差地质条件下的隧道施工。
该技术可以适用于各种不同类型的隧道，包括公路隧道、铁路隧道、地铁隧道等，具有很高的通用性。
2.1 桩基加固隧道超前长管棚支护施工技术中，桩基是一项重要的加固措施。
桩基的加固可以提高隧道的整体稳定性，同时可以对围岩进行有效的支撑。
在桩基加固中，需要选取合适的桩基形式和长度，以保障桩基结构的稳定性和承载能力。
2.2 长管棚结构设计与施工长管棚是隧道超前长管棚支护施工技术的核心部分。
其结构设计需要充分考虑隧道的地质条件和工程要求，以保障长管棚的加固效果。
在长管棚施工过程中，需要根据实际情况进行合理的构建顺序和工艺流程，以保障长管棚结构的完整性和稳定性。
2.3 安全监测技术在隧道施工过程中，安全监测技术是至关重要的。
通过对隧道施工现场进行实时监测，可以及时发现施工过程中的异常情况，从而及时采取对应的措施，保障施工的安全性。
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三活瓣跟管钻具的组成 钻头活瓣结构
1.连接偏心钻头和钻头体的横销只起到悬挂钻头的 作，不承担扭矩，避免了销子的变形、折断所造 成孔内事故；
2.目前国内采用的偏心跟管钻头需要转动175°左右 才能实现钻头的张敛，而这种类型钻头的钻头体 正转一个很小角度（8°左右）即可使钻头直径增 大到设定的扩孔直径，钻头收回时，反转一个很 小角度即可使钻头直径缩小到设定的直径，减少 了钻头收回时被卡住的概率；
地质勘查
管棚加工与制作
浆液制作
管棚设计
建
测
钻钻
立
量
机孔
工
定
定与
作
位
位清
室
孔
插
注隧
入
浆道
管
加开
棚
固挖
设备材料准备
准备工作 安装管棚
套管定位
一节套管钻完 钻孔
安装下节套管
取出套管
孔深到位 退钻
继续钻孔
钻机移位
下一孔位
水
水泥
水泥浆池
注
浆
泵
稀释水玻璃
混 三通 合 器
钻孔注浆
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。
“ 海 王 星 ” 跟 管 系 统 如 图 2-9 所 示，这种系统的内外管系统基本和 “土星“跟管系统相似，内管定心 是通过回转内管（3），借助一个螺 旋伸缩接头（8）和套管在潜孔锤外 部的带有凸台（7）的套筒（6）一 齐向下移动，使凸台座落在套管（4） 底部套管靴（5）内的台阶上。此时 将潜孔锤（1）挤向一侧，并实现偏 心钻头（2）的扩底钻进，偏心钻进 进入套管并能提到地表。为防止套 管靴内部磨损，其内部在与凸台相 对应的位置上设有耐磨环。
掘进φ50-φ180mm 之 间，有学者将管棚支护按管径分类为小管棚和大管 棚，小管棚管径一般在φ30-φ50mm，大管棚管径 介于φ89-φ159mm，工程中多用φ108mm的钢管， 环向间距以不大于3-5倍管径为宜。管棚钢管的选择 根据计算结果和技术经济因素分析，对于支护条件 要求较高的松软地层，应选取φ127mm钢管，土体 凝聚力较高的粘性土，可选取φ89mm钢管，一般 土层在多数情况下选取φ108mm钢管。
（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。
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。其中管棚法、水平旋喷注浆法、小导管法等 支护方法同时也改良和加固了地层。
就是把一组钢管沿开挖轮廓外己钻好的孔中打 入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护 加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管 的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固 软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。管棚注浆 是一种长距离超前支护方法，超前距离长，刚度较 大，适用于掌子面不能自稳、含水的地层，控制地 表沉降、防渗止水的效果较好，施工工艺要求较高。 如将管棚注浆与小导管补充注浆法结合，除具有大 管棚的特点外，能够防止管棚下方三角土体的塌落， 这种长短结合的预支护效果更为理想。
管棚钢管直径范围一般为φ70-180mm，我们 可将管棚支护按管径分类为小管棚、中管棚、大管 棚。小管棚管径一般在φ32~50mm范围内，多采用 管径为φ42mm的钢管，管长以3.5-5m为宜，环向 间距一般取0.3-0.4m，水平搭接长度1-1.5m。中管 棚管径一般在φ50-φ89mm范围内，管长一般不超 过20m，环向间距一般取0.3-0.4m，水平搭接长度 1-2m。大管棚一般可选用φ89-φ159mm的钢管， 常用管径φ108mm，管长以不超过40m为宜，钢管 一般分节长4m或6m，以丝扣连接，丝扣长不小于 150mm，环向间距一般不大于3-5倍管径为宜。
根据国内外的施工实践，综合我国目前地下工程 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。
潜孔锤跟管钻具按钻头能否改变直径可分为两 大类：即钻头变径跟管钻具和钻头不变径跟管钻具。 钻头变径跟管钻具目前主要有单偏心变径跟管钻具、 双（三）偏心变径跟管钻具和径向变径跟管钻具等 结构。除单偏心变径跟管钻具属于偏心跟管外，其 余结构的钻头变径跟管钻具由于钻头翼瓣在张敛的 过程中沿钻具中心轴线是对称的，因此应属于同心 跟管钻具。钻头不变径跟管钻具均采用内外钻头结 构，一般套管需要回转，此类钻具属同心跟管钻具。 相对来说钻头变径跟管钻具使用的比例较大，约占 市场使用的95%，这都是由它的结构特点所决定的。
前苏联的资料表明，砂岩在注浆后的强度可增 加50%-70%，粉砂岩和泥质岩增加2-4倍，而岩石 强度的增大可使支护荷载减少2/3 -4/5。
实践表明超前支护体系能够有效地限制地面沉 降，并全面地保持自然地层在稳定状态下开挖隧道。 研究表明地面的整个沉降量的30%-40%和地下地层 的整个沉降量的40%-50%是在一般的支护开始发生 作用之前发生的，超前支护对地面沉降有30-35% 的抑制效果，对隧道顶上地层(拱顶)沉降有40%的 抑制效果，所以，加固掌子面前方的地层对抑制地 面沉降有非常重要的作用。超前支护技术作为加固 地层、稳定拱顶及掌子面、减少地表沉降的辅助施 工工法，己经在地下工程施工中得到了广泛地应用。
3.单偏心跟管钻头—Ⅱ型的扭矩是通过在钻头体上 设有一肾形的长圆孔和在偏心钻头上设有一肾形 的长圆轴的配合来传递的；
4.易于实现较大的变径要求。
管棚钢管钻孔一旦出现孔斜或超出设计允许偏 差，会妨碍邻近钢管的钻设，造成洞体形状参差不 齐，支护效果不好等结果；若钢管下沉到一定程度， 开挖时还需要切除，造成间隔增大，易坍塌。为此， 钻进时可采取中压给进、中等转速、中等循环液量 钻进；钻孔平面误差径向应控制在20cm内，角度误 差小于1°以免因孔径过大而造成管棚钢管偏斜和向 下弯曲。在实际施工中水平钻孔弯曲一般较难避免， 因此除提高管棚定位精度外，可再给以适当的上抬 量(根据现场地质情况定)，以补偿部分钻孔下垂量。
角度过小，将可能导致管棚远端下垂至隧道开挖 幅员内影响后期施工；相反，角度过大，管棚离开挖 幅员距离过大，管棚下方的三角土体坍塌给洞身开挖 支护带来很大困难，还应根据管棚钻机工作室空间大 小，以及钻杆长度等情况综合考虑确定。小管棚外插
角常取5º-15º，中管棚常取2º-8º，长管棚多取1º-3º。 钢拱架支撑一般用工字钢，或工字钢与格栅钢架间隔 使用，间距一般不大于1米，特殊情况下需加密。
常规的沿隧道开挖轮廓线等间距设置管棚的方法 是不科学的，应针对不同情况合理设计。钢拱架布置 间距根据塌方体的松散与开挖难易程度及施工效果， 可在40-80cm范围内调整选择，特殊情况下需加密。 根据对工程实例的地质条件、工程断面尺寸、埋深等 影响因素的总结和对比分析，得出以下经验结论，可 用于地下工程支护的施工依据：
掘进距离取决于管棚深度
超前支护技术是指在隧道开挖之前，通过向掌 子面前方地层里注浆、冷冻、打入钢管、钢板、锚 杆等技术措施在隧道横断面上形成一个拱形连续体， 使其加固开挖面前方地层，同时利用其支撑力保持 前方土体的稳定，减少地表沉降量的技术总称。
研究表明，围岩注浆加固可提高其强度和变形 模量，从根本上改善围岩的变形规律，
管棚支护的设计参数主要包括：钢管直径、长度、 间距、仰角、水平搭接长度、钢架间距、注浆参数等， 当需要增大钢管的强度和刚度时，可在管内设置钢筋 笼而后用水泥砂浆填充。我国《铁路隧道施工规范》 规定：管棚用钢管直径宜为φ70-φ127mm；钢管中 心间距宜为管径的2-3倍；管棚长度应根据地层情况 选用，不宜小于10m；纵向两组管棚的搭接长度应大 于3m。管棚支护参数可按工程类比法确定，并在施 工中根据实际情况调整。
常规回转钻进——硬质合金（刮刀、牙轮等）钻 进； 常规风动潜孔锤钻进； ODEX法——风动潜孔锤跟管钻进； 双动力头跟管钻进； 长螺旋跟管钻进；
——
孔锤通过焊在套钻头和潜管 靴（3）内壁上的三个凸块 （4）来控制中心。当偏心 钻头向下伸出套管靴时，凸 块处于控制潜孔锤位置，这 时实现偏心扩孔钻进，套管 同时跟进，当钻孔完成钻具 往上提拉时，凸块位于控制 钻头体位置，且有一凸块嵌 入钻头体凹槽，偏心钻头即 可进入套管并提出地表。
（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。