超前大管棚支护原理
超前支护技术在采矿工程中的应用研究
超前支护技术在采矿工程中的应用研究在当今的采矿工程领域，超前支护技术扮演着至关重要的角色。
随着采矿深度的增加、地质条件的日益复杂以及对安全生产和高效开采的更高要求，超前支护技术不断发展和创新，为采矿作业提供了有力的保障。
一、超前支护技术概述超前支护，顾名思义，是在采矿工程的掘进或开采工作面前方，预先采取的支护措施，以防止围岩变形、坍塌，保障作业人员和设备的安全，同时为后续的施工创造良好的条件。
其主要作用包括：1、控制围岩变形：通过对前方围岩的支撑和约束，减少因开采引起的位移和变形。
2、提高围岩稳定性：增强岩体的自身承载能力，降低发生冒顶、片帮等事故的风险。
3、保障施工安全：为作业人员提供一个相对安全的工作空间，减少因顶板坍塌等造成的人员伤亡。
常见的超前支护技术类型多种多样，如超前锚杆支护、超前管棚支护、超前注浆支护等。
每种技术都有其特点和适用范围。
二、超前支护技术的主要类型及特点（一）超前锚杆支护超前锚杆是将锚杆沿隧道掘进轮廓线向前方倾斜安装的一种支护方式。
它的优点在于施工简单、成本较低，能够迅速提供一定的支护阻力。
然而，其支护强度相对较弱，适用于地质条件较好、围岩稳定性较高的情况。
（二）超前管棚支护超前管棚通常由钢管组成，通过在前方形成一个钢管棚架来支护围岩。
管棚的支护强度较高，能够有效控制较大范围内的围岩变形。
但施工工艺较为复杂，成本也相对较高，适用于地质条件复杂、存在断层破碎带等不良地质情况。
（三）超前注浆支护超前注浆是通过向围岩中注入浆液，改善围岩的物理力学性质，提高其自稳能力。
这种方法能够有效地填充围岩中的裂隙和孔隙，增强围岩的整体性和强度。
但注浆效果受到注浆材料、注浆工艺等多种因素的影响，需要严格控制施工质量。
三、超前支护技术在采矿工程中的应用实例（一）煤矿开采中的应用在煤矿开采中，由于煤层的赋存条件和地质构造复杂多变，超前支护技术的应用尤为重要。
例如，在掘进工作面遇到断层时，采用超前管棚支护可以有效地防止顶板垮落，保障掘进工作的顺利进行。
隧道工程管棚超前支护技术
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。
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。
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。
隧道大管棚超前支护施工图解
隧道大管棚超前支护施工图解导读:隧道的地质一般较松软，有时候还会涌水、涌砂层，而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。
一、施工步骤1、施作导向墙在洞口里程外起拱线以下路基土石方留一长约5m平台，然后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.2、钻孔采用潜孔钻机，从导向管内隔孔钻孔。
开孔时，低压满转,待成孔1。
0m后，适当加压，钻进过程中利用倾斜仪等测量设备有效控制钻孔质量,保证终孔偏斜率在1/2000以内。
3、安装大管棚钢管管棚钢管安装顶进前先进行孔道扫空作业，目的是清除孔内岩碴，和顺通孔道。
管棚钢管由机械顶进,钢管节段间用丝扣连接,顶进时,采用6m或3m节长的管节交替使用,以保证隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%，管壁上按照设计钻注浆孔。
管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥等材料堵塞严密,以防注浆时冒浆.4、注浆注浆前先将孔内泥浆清干净（可用高压水冲洗），再进行注浆。
浆液采用水泥砂浆，注浆压力1.0~2.0Mpa，注浆参数根据现场试验予以调整.管棚施工过程中为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔，随即安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。
以上就是管棚超前支护施工的图解工艺流程，管棚超前支护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。
管棚超前支护[隧道超前管棚支护施工工艺探讨]
![管棚超前支护[隧道超前管棚支护施工工艺探讨]](https://img.taocdn.com/s3/m/19e1d8240508763230121245.png)
管棚超前支护[隧道超前管棚支护施工工艺探讨]近年来，人们对环境保护意识的增强，提倡隧道洞口施工尽量减少对洞口围岩结构的扰动和地表生态环境的破坏，采取超前支护进洞的技术得到越来越多的应用。
经过近几年来的不断发展和实践，超前大管棚支护作为一项保证隧道开挖安全、保护地面建筑以及控制地表沉降等的技术越来越受到重视，其应用也越来越广泛。
随着隧道超前大管管棚支护施工的不断发展，新工艺、新技术也不断涌现，极大的提高了地下工程的施工安全和施工效率。
2、工艺原理管棚支护，就是沿着隧洞开挖轮廓周线，用特定的机器把一系列钢管顺着隧道轴线方向按一定次序打入开挖前方的地层内，然后向管内注浆固结管子周围的围岩，最终形成一个棚架支护体系，以支撑来自外侧的围岩压力，从而保证其隧洞开挖、衬砌的连续性和安全性[1~2]。
特定的机器主要是指用来进行非开挖施工的水平定向钻机和夯管锤。
3、施工工艺目前，施作大管棚的工艺很多，其中非开挖技术施作大管棚就是其中的一类。
而非开挖技术施作管棚的方法又分为夯管锤直接夯进法、水平定向钻机顶进法、水平定向钻机回拖法、夯管锤和水平定向钻机结合法几种。
4、施工步骤4.1 施工准备在开始施工之前，先对施工区域地下管线和地质情况进行详细探测，弄清地下管线位置和是否有障碍物，防止施作时破坏地下管线及制定相应的措施。
如在含卵石或有障碍物地层中用夯管锤施作管棚时，在钢管夯入头安装切削头，防止钢管头变形影响管棚精度；根据不同地质情况，选择合适的钻头、回扩器、合适泥浆配置方案以及进行钻进曲线设计，保护好地下管线的安全。
用水平定向钻机直接顶进法施工时，为了加强其顶进过程中的导向作用，提高管棚的精度，还需要用制作管棚的钢管自制一个楔形钻头，钻头前要满焊一块加工有射水孔的钢板，孔径大小根据管径大小确定，一般在10―20 mm之间。
并且在钻头里加工一个装探棒腔的定位装置，探棒腔里装有探棒，用来进行导向控制。
无线探棒是通过发射无线信号传递导向信息，而钢管对无线信号有屏蔽作用，因此要在楔形钢管钻头上加工适当的缝隙，有利于信号的发射，增强其导向作用。
在隧道施工中大管棚预注浆超前支护技术的应用
在隧道施工中大管棚预注浆超前支护技术的应用在隧道施工中使用大管棚预注浆超前支护技术是一种有效的加固和保护措施，可以显著提高隧道施工的安全性和稳定性。
本文将详细介绍大管棚预注浆超前支护技术的原理、施工流程、应用范围和优点，并通过案例分析该技术在隧道施工中的应用效果。
一、大管棚预注浆超前支护技术的原理大管棚预注浆超前支护技术是一种通过向隧道前方注射水泥砂浆，再用大管棚进行加固的超前支护方法。
其原理是在隧道掘进前，将若干根长钢管沿隧道轮廓线布置，并向钢管内注入水泥砂浆，以形成一层加固的保护层。
这层保护层可以有效地防止隧道掘进过程中出现塌方、滑坡等地质灾害，提高施工安全性和稳定性。
二、大管棚预注浆超前支护技术的施工流程1. 钻孔：使用钻机在隧道洞内钻孔，钻孔直径和深度要根据设计要求确定。
2. 安装钢管：将长钢管沿钻孔插入，并用钻机将其固定在岩壁上。
3. 注浆：通过注浆管将水泥砂浆注入钢管内，以填充岩体的空隙。
4. 喷射混凝土：在注浆完成后，向隧道洞内喷射一层混凝土，以保护隧道洞壁。
5. 挖掘：在注浆和喷射混凝土完成后，进行隧道挖掘。
三、大管棚预注浆超前支护技术的应用范围大管棚预注浆超前支护技术适用于各种软弱围岩地层的隧道施工，特别是对于地质复杂、围岩稳定性差的地段，该技术的应用可以显著提高施工安全性和稳定性。
四、大管棚预注浆超前支护技术的优点1. 提高围岩稳定性：通过向围岩注射水泥砂浆，可以有效地填充围岩的空隙，提高围岩的稳定性和承载力。
2. 防止塌方：大管棚超前支护可以有效地防止隧道掘进过程中的塌方事故，保障施工安全。
3. 减小施工风险：大管棚预注浆超前支护技术可以减小施工风险，提高施工效率。
五、案例分析某山区公路隧道全长500米，围岩类型为软弱围岩，地质条件复杂，存在较大的安全隐患。
为确保施工安全，采用大管棚预注浆超前支护技术进行加固。
首先，根据设计要求，确定了大管棚的直径和长度，并选择了合适的钻机和注浆材料。
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。
软弱围岩大断面隧道加密大管棚超前支护技术
软弱围岩大断面隧道加密大管棚超前支护技术1 概述超前预支护体系能够从时间上、空间上有效地抑制掌子面前方围岩产生过大变形，控制围岩松弛，对地面沉降、拱顶沉降和周边收敛有显著的抑制效果。
并能使开挖面前方一定范围内的围岩处于稳定状态。
管棚支护是一种常采用的超前预支护措施，它具有超前加固距离长、施工快、安全性高、工期短等优点。
被认为是隧道和地下工程防塌防沉最有效的辅助工法之一。
在隧道、地铁和地下通道等工程中得到广泛应用。
WXX客专线JXX隧道在掘进过程中常遇到断层或软弱带等地质较差的情况，且该隧道断面大，跨度大，埋深浅，岩体自身的稳定性差，极易的引起隧道顶部的围岩失稳漏顶等工程问题，进行超前支护是解决此类问题的一个有效的施工手段。
JXX隧道设计有双侧壁导坑法、三台阶临时仰拱封闭法、分部台阶法以及台阶法等施工方法，在软弱破碎围岩（Ⅵ、Ⅴ级）地段设计多采用双侧壁导坑作为初期和临时支护的施工方法。
因JXX隧道施工工期十分紧张，采用双侧壁导坑存在开挖工法转换复杂、工效低、无法使用大型设备的缺陷，难以保证隧道施工工期。
实际在Ⅵ、Ⅴ级地段采用CRD法，或者三台阶临时仰拱法、分部台阶法等，并在初支仰拱和二衬仰拱完成后，即拆除临时中隔墙及临时仰拱，以方便发挥大型机械效率，加快施工进度。
因此，为了防止隧道塌方和控制地表沉降，采用有效的超前预支护手段便显得十分重要。
经过多年来的不断发展与实践，大管棚支护已成为浅埋暗挖隧道控制地面下沉和加强隧道围岩的主要技术手段，随着隧道施工要求的不断提高，管棚已经向超长、超大支护延伸。
2 管棚的作用及其应用条件管棚(Pipe Roof)又称为称伞拱(Umbrella Arch)，其实质是在隧道或地下工程的开挖轮廓线外以一定间距、沿洞轴以一定外插角进行钻孔，成孔后推入钢管或者利用夯管、顶推技术直接将钢管夯入或顶入地层，通过钢管上布置的注浆孔向地层注浆，然后清除管内浆液并填充水泥砂浆而形成的超前预支护体系，管棚中钢管起着支承上部荷载和充当注浆管的双重作用，图2-1为常见的管棚支护构造示意图。
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。
浅谈超前管棚支护技术在隧道工程中的应用机理
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。
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现代城市建设中常见的基础设施，也是交通运输的重要通道。
为了确保隧道的安全稳定，支护工程非常重要。
隧道超前长管棚支护施工技术是一种常用的支护方法，具有简便快捷、成本低廉等特点，下面将对其进行简要介绍。
隧道超前长管棚支护是指在隧道开挖过程中，先行埋设一段长度较长的管棚结构，通过推进机或者其他设备逐渐向前推进，同时进行隧道的开挖和管棚的安装工作。
这种支护方法适用于软土地层、弱风化岩层和水下隧道等工程。
1.施工速度快：使用推进设备进行管棚的推进，可以一次完成开挖和支护工作，加快施工速度，提高工作效率。
2.支护效果好：管棚结构在推进过程中，紧贴地层，起到了有效的支撑和保护作用，能够减少地层沉降和位移，提高隧道的稳定性。
3.减少开挖面塌方的风险：管棚的安装形成了一个封闭的结构，减少了开挖面周围土层的松动和塌方的风险，增加了施工的安全性。
4.节省土方运输和处理的成本：由于施工过程中土方不需要临时堆放和清理，可以减少土方运输和处理的成本，从而降低了工程造价。
虽然隧道超前长管棚支护施工技术具有诸多优点，但同时也存在一些问题需要注意和解决：1.钻进机或者推进机的使用较为复杂，需要熟练的操作人员进行控制和调试，如果操作不当容易引发事故，增加了施工的风险。
2.管棚结构的安装需要精确的掌握推进速度和位置，如果管棚的位置与预设的目标位置不一致，容易影响到隧道的质量和稳定性。
3.施工过程中需要对地层情况进行详细的调查和分析，选择合理的管棚结构和推进设备，以确保施工的顺利进行。
隧道超前长管棚支护施工技术是一种简便快捷、高效可靠的支护方法，在工程实践中得到了广泛应用。
但在具体的施工过程中仍需要根据地质条件和施工要求进行合理的选择和调整，以确保施工的安全性和质量。
隧道超前长管棚支护施工技术的维护和管理也需要得到重视，以保障隧道的长期稳定运行。
大管棚超前支护施工方案
大管棚超前支护施工方案在城市建设和基础设施建设中，大管棚超前支护施工方案是一项重要的技术手段，它可以有效地保障工程施工过程中的安全和顺利进行。
本文将探讨大管棚超前支护施工方案的相关内容，包括施工原理、施工工艺、施工注意事项等内容。
1. 施工原理大管棚超前支护施工方案是指在进行基础或地下工程施工时，采用大口径管棚进行支护，以确保周围环境的安全和稳定。
通过设置管棚支撑结构，可以有效地减少地面沉降，防止地表塌陷，同时也可以保护施工人员和设备的安全。
2. 施工工艺2.1 管棚支撑结构设计在进行大管棚超前支护施工时，首先需要进行管棚支撑结构的设计。
根据不同的地质条件和工程要求，确定管棚的尺寸、材质和支撑方式，确保其能够承受地下水压和土壤压力。
2.2 管棚施工在确定了管棚支撑结构后，可以开始进行管棚的施工。
首先需要进行地面的掘进和凿岩，然后将管棚逐段安装到指定位置，并进行固定和加固，同时还需要进行管棚的密封和排水处理，以确保地下水和土壤不会对管棚产生影响。
2.3 施工过程监控在进行管棚超前支护施工时，需要进行严格的监控和管理。
定期检查管棚的支撑结构和密封性能，及时发现和处理问题，确保施工过程的安全和稳定。
3. 施工注意事项3.1 地质勘察在进行大管棚超前支护施工前，需要进行详细的地质勘察，了解地下情况，确保支护方案的合理性和可行性。
3.2 安全措施施工过程中，要严格遵守相关安全规定，做好施工人员的安全防护，确保施工过程的安全。
3.3 环境保护施工过程中，要注意环境保护，做好降尘、降噪等工作，减少对周围环境的影响。
结语大管棚超前支护施工方案是一项重要的技术手段，可以有效地保障工程施工的安全和顺利进行。
通过合理设计和施工，可以实现地下工程的稳定支撑，保障周围环境的安全，为城市建设和基础设施建设提供有力的保障。
大管棚超前支护施工工法(2)
大管棚超前支护施工工法大管棚超前支护施工工法一、前言大管棚超前支护施工工法是目前在地铁、隧道和矿山工程中较为常见的一种支护施工工法。
它通过在地面上预制大型钢管构件，再利用推进机将预制构件推入地下，形成连续的管片支护结构，以实现对隧道或远距离钻孔的支护。
本文将详细介绍大管棚超前支护施工工法的工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例，为读者提供参考。
二、工法特点大管棚超前支护施工工法具有以下特点：1. 高效快速：工法采用机械化施工，节省人工和时间，相比传统的手工施工更为高效快速；2. 结构可靠：预制钢管构件具有较好的建筑强度和抗震性能，可以提高施工质量；3. 工序简单：施工过程相对简单，不需要大量的特殊技术，施工难度相对较低；4. 适应性强：适用于各种地质条件和工程规模，可以根据具体情况进行调整和改进。
三、适应范围大管棚超前支护施工工法适用于以下范围：1. 地铁和隧道工程：可以用于地铁线路、隧道、地下通道等地下工程的支护施工；2. 矿山工程：可以用于矿山巷道的支护施工；3. 水利工程：可以用于水库、输水隧洞等水利工程的支护施工；4. 其他工程：适用于需要进行远距离钻孔和支护的各类工程。
四、工艺原理大管棚超前支护施工工法的原理是将预制大型钢管构件推进到地下，形成连续的管片支护结构。
具体的施工工艺如下：1. 预制大型钢管构件：根据设计要求，在地面上进行钢管构件的预制，包括长度、直径、壁厚等参数的确定；2. 推进机推进：利用推进机将预制钢管构件推入地下，连续推进形成管片支护；3. 锚杆固定：在钢管构件推进的同时，通过锚杆对地面和钢管进行固定，增加支护的稳定性；4. 后浇混凝土：等管片全部推进完毕后，对管片进行后浇混凝土，形成更加稳定的支护结构。
五、施工工艺大管棚超前支护施工工艺包括以下几个阶段：1. 钢管构件预制：根据设计要求，在施工现场或工地上进行钢管构件的预制；2. 现场勘测：对施工现场进行勘测，确定钻孔位置和钢管推进的路径；3. 推进准备：安装推进机和相应的管片推进工具，进行推进机的调试和试验；4. 推进施工：通过推进机将钢管构件推入地下，形成连续的管片支护结构；5. 锚杆固定：在推进的同时进行锚杆的安装和固定；6. 后浇混凝土：等管片全部推进完毕后，进行后浇混凝土，增加支护的稳定性。
短距离大直径超前管棚预支护管幕支护加固的施工工法
短距离大直径超前管棚预支护管幕支护加固的施工工法短距离大直径超前管棚预支护管幕支护加固的施工工法一、前言随着城市化进程的加快，地下管网建设的需求日益增加。
然而，由于地下管道施工中的各种困难问题，如地质条件复杂、管道直径大等，使得施工变得困难且耗费时间。
为了解决这一问题，短距离大直径超前管棚预支护管幕支护加固的施工工法应运而生。
二、工法特点该工法的特点主要有以下几个方面：1. 采用大直径、短距离推进方式，节省施工时间和成本。
2. 预支护管幕的使用，能够有效地解决地质条件复杂时的施工问题。
3. 施工加固过程中，能够保证管道的稳定性和承载能力。
三、适应范围该工法适用于地下管道的新建及修复工程中，尤其适用于地质条件复杂、管道直径较大的场合。
四、工艺原理短距离大直径超前管棚预支护管幕支护加固的施工工法主要采取以下技术措施：1. 预支护管幕的布置：通过挖掘出大直径的管道推进巷道，并在巷道内安装预支护管幕，以保证管道稳定和顺利推进。
2. 超前管棚的设置：在推进巷道前方设置超前管棚，以保证施工连续性和安全性。
3.地层处理：在推进过程中，根据地质条件，采取相应的地层处理措施，确保施工的稳定性。
4. 管道加固：推进巷道后，对管道进行加固和连接，保证管道的承载能力和稳定性。
五、施工工艺1. 前期准备：包括场地清理、测量和定位等工作。
2. 超前管棚设置：在管道推进前方设置超前管棚，确保施工的连续性。
3. 推进巷道挖掘：采用大直径推进巷道的方式，挖掘地质隧道并进行支护。
4. 预支护管幕布置：在推进巷道内安装预支护管幕，以保证管道的稳定性。
5. 推进管道：将管道推进到预定位置，并进行土层处理和巷道加固。
6. 管道连接与加固：对推进巷道后的管道进行连接和加固。
7. 管道测试和验收：进行管道的测试和验收，确保施工质量和性能达到要求。
六、劳动组织根据施工工艺的要求，需要组织工程师、技术人员、操作工等人员参与施工。
具体的劳动组织包括了人员配备、职责划分等方面的安排。
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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(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。
(7)管棚超前支护原理
在探讨管棚支护结构的作用原理之前，须弄清楚隧道失稳的力学机理。
①隧道失稳力学机理
隧道失稳实际上是地层压力效应的结果。
地层压力效应是指在隧道开挖后岩体重新分布的应力强度与围岩的变形特性互相作用而产生的一种力学现象。
当二次应力量值超过了部分围岩的塑性极限或强度极限或使围岩进入显著的流变状态，则围岩就发生显著的变形、破裂、碎裂破坏等现象，表现出明显的地层压力效应。
地层压力可分为松动压力、形变压力等。
松动压力的形成原因是隧道开挖后围岩应力重新
分布，部分围岩或其结构面失去强度，成为脱离母岩的分离块体或松散体，它们在重力法则支配下，克服较小的阻力产生冒落或塌滑运动。
松动压力是直接作用在隧道支护体上的压力，大多出现在隧道的拱顶及侧帮。
这种压力具有断续性和突发性，很难预见什么时间、有多大范围的分离块体会突然塌滑下来。
形成这种压力的关键因素是地质特性和岩体结构。
形变压力是指在二次应力作用下，围岩局部进入塑性状态，缓慢的塑性变形作用在支护结构上形成压力，或者是有明显流变性能的围岩弹粘性或弹粘—塑性变形形成的支护压力。
当这种重新分布的形变压力足够大，使部分围岩进入塑性或流变变形阶段。
若无支护，塑性区逐渐扩大，往往达到一定范围便停止下来，并在弹性及塑性区边界形成一切向应力较高的持力环。
当围岩塑性变形过大，使塑性区进入了破裂阶段，形成松动压力导致隧道失稳。
当有支护时，支护刚度对围岩产生抗力，此抗力就是实际的形变压力。
支护越早，支护上受到压力越大，围岩塑性变形就越小；支护越晚，支护上受到压力越小，塑性区发展较大，易导致围岩破坏。
②管棚超前支护原理
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。