大管棚(一般管经70~180mm,长度10~30m)是指开挖开掘前在隧道开挖工作面的上边断面(呈扇型)或全部沿隧道断面附近间距一定距离用大型水平钻机打孔,管棚管跟入或向孔里压进管棚管而产生管棚管人群。为提升管棚管刚度常向管中注浆混凝土或灌注桩混凝土。因为一次施作间距大,支护刚度大,它能有效管理土层软岩的下移松弛和塌陷,好地操纵地表沉降量,在城市地铁施工中广泛运用。
(1)支护参数挑选
管棚管型号挑选:按照实际地层和工程经济各种因素,砂土凝集力较高的粘性土,可选择φ89mm;一般土层在多数情况下选择φ108mm型管棚管。
间隔的挑选:针对疏松地层,管棚管间隔尽可能变小,考虑钻入等因素,挑选间隔在0.1~0.2m为宜;一般地层挑选间隔为0.3~0.4m;砂土凝集力较高的粘性土也可适度增加。
支护掘发展距的挑选:管棚支护掘发展距太小,会增加工序转换时间,危害施工效率;管棚支护掘发展距太大,又可能产生塌帮等安全事故,按照实际地质条件,掘发展距应明确在1.0~2.0m。
支护长度的挑选:管棚支护长度越久,越能节省辅助时间,提升施工效率,可是因为受到钻孔机具、钻入技术和管棚管软性弯折等条件限制,假如管棚支护长度太长,就难以保证管棚的水平角度和排列整齐,进而影响工程质量,一般针对不同地质条件管棚支护长度挑选为10~30m。
仰角的明确:因土层绵软及钻具重力,管棚在钻入过程中要产生往下弯折,在打孔钻入时要有一定的上仰视角。假如上仰角渡过小,管棚会因往下弯折而进入隧道地区,在隧道开掘时需要将管棚管割去,进而严重危害隧道开掘速率与安全;假如上仰角度过大,使管棚避开隧道直径而失去支护功效,并且使管棚合理支护长度减少。因此必须选择合适的管棚上仰视角(一般1~5°)。
(2)施工技术
工作室施工:隧道开挖至设计公司里程后,将隧道规范断面扩展到管棚工作室断面。
预制导向架,组装导向管:架立导向架,并按设计视角将导向管焊接到导向架上,确认无误后,堵漏导向管支管进行保护,再换喷涌混凝土将导向架与工作室组成总体。
工作面解决:掌子面上挂网喷混凝土,封闭掌子面,并成为灌浆的止浆墙,保证管棚施工中工作面安全。
钻机到位:用仪器量测导向管,固定钻具转轴,使其与钻具共线。
打孔:用低端开钻,钻入一定深时,接杆再次钻入,常常核查打孔视角,保证打孔方位,若发现倾斜,立即快速解决。
插进软管:插前应对每个打孔的管道管路序号,确保同一断面上管棚管接头数≤50%。
管口密封解决:灌浆前对支管与管口间间隙密封,避免水泥浆渗漏。
软管灌浆:根据灌浆,即可提高软管刚度,也可使浆体渗入周边地层,加固地层。
(3)技术特征
大管棚刚度大、结构强度高、所产生的拱棚承载力强;
一次支护长度大,能够减少超前支护次数,减少施工工期;
由工程经验获知,大管棚预注浆支护效果靠谱,工作使用量比较少,尽管材料花费高些些,但安全性能也能相对提升,有望能有效地维持隧道附近软岩稳定,提升施工安全。