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的管棚施工技术
管棚加固是在欲开挖隧道的周边，埋设一定数量的钢管，并对管周土体进行注浆，形成一定强度的止水帷幕。其作用机理有两类，一是梁拱效应，管棚因前端嵌入周围土体中，露出端架设到隧道支撑上，从而在隧道周边形成一组纵向支撑梁，并承担其上地压、抑制土体的过量变形;其二是强化土体效应，由管棚花管注入的浆液经孔壁挤入围土颗粒间隙而固化土体，从而提高洞周土体的弹模和强度。为在如此复杂地层条件下形成有效的管棚结构，施工中，通过优化设计参数、应用长短组合管棚技术、导洞分台阶开挖技术等成功穿越了该类地层。
(1) 管棚参数的确定
对于图4所示的管棚，作用在顶部的压力为：
考虑到管棚施工时，一般支撑较近，并能与管棚芯材密贴接触，故假设管棚的钢管为等跨连续梁，假定支撑间距为l，则管棚钢管所受的最大弯距Mmax为：
假设钢管的内外径分别为R1、R2，则其抗弯模量W为：
据此，可求出管材的最大拉应力：σmax=Mmax/W
一般认为，软土地层的管棚加固体中，地层的压力全由钢管承担，管棚的注浆加固体仅起到帷幕止水的作用，假设帷幕加固体的有效厚度为d，帷幕的抗剪强度为[τ]，管材中心距为b，则管棚的注浆加固体厚度必须符合下述条件：
式中k为安全系数，可取1.5～2.0。
据此，可有效确定管棚施工的主要参数包括管芯距、管径、帷幕厚度、支撑间排距等，并根据帷幕厚度和所处的地层条件，进一步确定注浆压力。本次施工中，长管棚选用的管材为108，壁厚6mm的钢管，管棚间距250mm，隧道内支撑间距为500mm。同时，根据目前的水平钻进技术，在土层中一次钻进40m，终端偏差可控制在0.5～1.0m内。为此，本次一次围护的长度亦确定为40m，施工中，每隔35m设一扩径钻孔工作间，工作间长度6m，外径比隧道横断面范围超出700mm，以便后继隧道的管棚钻进施工，如图5所示。
(2) 长短组合管棚的应用
由于管棚顶部所受的压力最大，故在拱部150°范围内布设长管棚，以抵御隧道所受压力引起的变形。本处隧道布置在粘土中，土层的粘性大、可塑性强，遇水极易软化，为典型的富水软流塑地层。因而水泥浆液的渗透性弱，一次长管棚注浆难以完全隔断与周围地层的水力联系。为保证形成有效的止水帷幕，在相邻大管棚的中央另行钻设超前小导管，钢管间距250mm，长度为2.5m，并保证有1m的搭接长度，每1m进行一次小导管注浆，短管棚沿周圈全断面布置，这样与长管棚加固体组合(图5)，共同注浆封堵后形成止水帷幕。
(3) 严格控制管棚的施工质量
管棚的施工质量直接影响隧道的防水和洞周土体的稳定性，施工中应从孔位钻设开始，对管棚的布孔、定位、安装及注浆等工序严格把关。
1) 钻进控制。管棚施工的技术关键是平行精确的安装钢管，以产生拱形效果。施工中，先用高强钢轨和标准枕木铺设好轨道，钻机就位后，将钻机以行走器夹紧，保证钻机只能按设计的路线行走。在方向固定时，要注意管棚回转钻进过程中钻杆有 上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页
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