超前管棚支护在隧道工程中的应用

    摘 要：本文介绍了隧道在进出口浅埋及偏压情况下，采用管棚及注浆的施工方法，有效
地阻止了开挖时因软弱围岩的坍塌，为隧道的施工安全提供了保障，超前管棚支护是隧道
施工中穿越覆盖层薄、软弱、破碎围岩的一种有效的加固施工方法，并结合实例

 ,论证了该技

术在施工中的应用价值。

 

　　关键词：隧道施工；超前管棚支护；施工工艺

 

　　前

 言：随着工程建设的飞速发展,隧道在工程中所占比例越来越大。而部分隧道洞口所

处地段或地质情况差

 ,如隧道偏压、浅埋 、围岩松散等,这都给施工带来了极大的难度和安全

隐患。经过实践表明

 ,超前管棚技术是克服上述情况的最为有效的辅助施工方法之一，目前

在各隧道施工中广泛使用，取得了明显的施工效果，近年来提倡

“零进洞、零开挖、零扰动”

的环保安全模式，使得超前管棚成为目前施工行之有效的施工措施。

 

　　本文对洞口地段采用超前管棚支护注浆技术，对管棚的受力原理、计算模型、设计参数
及施工工艺等方面进行了综合的探讨。

 

　　一、工程实例

 

　　施工概况；福建省龙浦高速公路白龙岩隧道，进口段上部为农田淤积土，出口段严重
偏压。其中进口浅埋段处拱部设一环

φ108mm 管棚，导向管长 2.0m，孔径 φ127mm,管棚长

50m，环向间距 0.5m，外插角 2.5°。出口段严重偏压，拱部设一环 φ108 管棚进行超前预支
护，导向管

2.0m,管棚长 30m，环向间距 0.5m，外插角 2.0°。 

　　白龙岩隧道采用超前管棚支护注浆施工

 ,顺利通过隧道进洞顶浅埋段及出口严重偏压地

段。现场情况表明

 ,超前管棚支护结合注浆技术很好地改善了松软破碎岩层的物理力学性质 ,

水泥浆液在压力的作用下向四周扩散

 ,充满了钢管周围地质的缝隙 ,起到了固结围岩的作用。

管棚支护和后期施工的初期支护形成一个统一整体

 ,纵横交错 ,共同受力 ,使整个开挖工作面

处在管棚的

“保护”之中。龙浦高速公路，总长 13.45 公里，隧道四座总长 4.1 公里，隧道比

例占全线

30.5%，四座隧道进出洞口地段均采用了管棚注浆施工进洞，达到了 “零进洞、零

开挖、

 零扰动”的目的，且均顺利进洞，实际施工效果证明 ,采用管棚支护和预注浆加固技

术对于偏压、浅埋隧道进出洞口段安全进洞开挖是安全、可靠的。

 

　　二、管棚受力原理、计算模型

 

　　

1.受力原理 

　　超前管棚支护是在拟开挖的隧道外轮廓周边上

 ,间隔一定的间距,沿洞轴以一定的外插

角钻孔

 ,安装超前钢管形成加固环 ,然后进行注浆固结的一种预支护措施。其工作原理为 : 

①

通过管棚注浆

 ,使拱顶预先形成加固的保护环，使得破碎的岩体固结成一个整体受力的结构

形式。而加固环发挥

“承载拱”的作用 ,承受拱上部的荷载和岩层重量 ,使拱内部围岩仅承受拱

部围岩的形变压力

 ,从而创造了安全的开挖条件。②当超前管棚沿隧道开挖轮廓周边密布时 ,

加固环的变形变小

 ,传递给隧道支护结构的上部荷载大大减小 ,同时通过环形固结层与管棚 ,

将拱部围岩连接

 ,形成整体支护 ,有效地保证了掘进施工和初期支护的安全。 

　　

2.计算模型 

　　管棚的支护原理；随着下部土体的开挖

 ,管棚端部悬空。由于管棚钢管的绝大部分长度

位于已预加固地层内

 ,受到地层固定约束 ,使得悬空段相当于一段弹性支撑上的短悬臂梁 ,起