长管棚作用机理及应用范围

百科 2024-11-03 00:00 福建

长管棚法是沿开挖轮廓周线120°范围内，钻设与隧道轴线平行的钻孔，而后插入不同直径(70~150mm)的钢管，并向管内注浆，固结管周边的围岩，并在预定的范围内形成棚架，形成简支梁的支护体系。

一、机理

长管棚施工法是在隧道开挖之前，沿隧道开挖断面外轮廓，以一定间隔与隧道轴线成 1°~3°夹角的钻孔，插入钢管，再从插入的钢管内压注充填水泥浆或水泥砂浆，来增加钢管的弯矩，并对管周围的岩土体进行加固，使钢管与围岩一体化，由管棚和围岩构成的棚架支撑承载体系减小围岩下沉。长管棚在软弱围岩的隧道施工中起到简支梁的作用，而两端的支撑梁便是简支梁的弹性支撑。上覆地层的变形主要包括两部分：一是管棚的挠曲变形，二是端头支撑梁的变形。所以其变形控制主要是通过提高管棚和支撑梁的刚度来实现。其作用机理如下：

1、长管棚的形成条件

台阶法施工的围岩施作长管棚，起到约束已开挖区管棚的变形作用，同时对开挖面前方围岩具有加固作用，这一作用使开挖释放应力随之减少。杭州市解放路隧道和上海市某过街通道工程的现场试验和模拟试验证明，适当间距和数量的长管棚，在软弱地层中，通过注浆能形成“微拱”，起到棚的作用。这种棚由许多“微拱"组成，一是起到控制围岩变形的作用，二是起到扩散围岩压力作用，三是适当减少开挖释放应力。

2、棚架体系

尽管管棚具有“微拱”扩散围岩压力和减少开挖释放应力的作用，当开挖进尺达到一定量之后，一旦导致掌子面坍塌，上述作用将大幅度减弱或丧失。事实上，长管棚施作后、隧道开挖时，必须施作小导管注浆预加固，并及时进行格栅钢拱架支护，使管棚和格栅拱架形成棚架支护体系。现场钢架受力监测证明：沿拱圈布置的钢架以受压为主，而接近水平方向的钢架既有受压的，也有受拉的，其对拱部和边墙的钢架受力起到调节作用。

二、应用范围

在松散、软弱、砂砾地层或软岩、岩堆、破碎带,以及隧道进出口地段施作长管棚，能够保证隧道开挖施工的安全，并尽可能循环通过上述地段。为减少洞室扩挖,降低工程成本，一般长管棚施作应尽量避免在隧道进出口以外的其他地方使用。

参考文献：

1、《中国隧道及地下工程修建技术》王梦恕

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkxMjY5MjQ2MA==&mid=2247486767&idx=1&sn=8958d7a8d2ae8a0f0bccb6c57f934ce7

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