[發明專利]一種管棚施工方法

在審

• 申請號: 201710192699.X
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106968686A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 楊根明;張立云;羅建勛;喻綿俊;劉柯;倪偉
• 申請（專利權）人: 中國五冶集團有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 唐邦英

技術領域

本發明涉及隧道施工用設備技術領域，具體涉及一種管棚施工方法。

背景技術

管棚超前支護就是把一組鋼管沿開挖輪廓外己鉆好的孔中打入地層內，并與鋼拱架組合形成強大的棚架預支護加固體系，支承來自于管棚上部的荷載，通過鋼管的梅花形布置的注漿孔加壓向地層中注漿，以加固軟弱破碎的地層，提高地層的自穩能力。管棚支護能夠起到以下效果：

(1)梁拱效應：先行施設的管棚，以掌子面和后方支撐為支點，形成一個梁式結構，二者構成環繞隧洞輪廓的殼狀結構，可有效抑制圍巖松動和垮塌。

(2)環槽效應：掌子面爆破產生的爆炸沖擊波傳播和爆生氣體擴展遇管棚密集環形孔槽后被反射、吸收或繞射，大大降低了反向拉伸波所造成的圍巖破壞程度及擾動范圍。

(3)確保施工安全：管棚支護剛度較大，施工時如發生塌方，塌碴也是落在管棚上部巖碴上，起到緩沖作用，即使管棚失穩，其破壞也較緩慢。

管棚的安裝的合理性對后續隧道的施工有著重要意義，因此，合理的管棚施工方法尤為重要。目前，現有的管棚施工方法易導致支護效果較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種管棚施工方法，解決現有管棚施工方法易導致支護效果較低的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種管棚施工方法，包括以下步驟：

1)、挖隧道斷面：在隧道的端部形成縱向端面；

2)、鉆點定位：根據施工隧道的尺寸設計鋼管的安裝位置，對鋼管安裝位置進行標號，將隧道頂端的安裝位置標記為0#，然后左右兩側對稱標記為1#～N#；

3)、第一次鉆孔：調整好鉆機入孔的方位角及傾角，然后采用鉆機將0#和奇數#鉆孔鉆到指定長度；

4)、第一次清孔：將0#和奇數#鉆孔內的雜質清除；

5)、第一次鋼管安裝：將鋼管插入0#和奇數#鉆孔內，然后鋼管采用法蘭固定；

6)、第二次鉆孔：調整好鉆機入孔的方位角及傾角，然后采用鉆機將偶數#鉆孔鉆到指定長度；

7)、第二次清孔：將偶數#鉆孔內的雜質清除；

8)、第二次鋼管安裝：將鋼管插入偶數#鉆孔內，然后鋼管采用法蘭固定。

目前，在隧道管棚的施工方法中，首先確定鋼管的數量，然后對安裝位置進行標號，然后逐一對安裝位置進行鉆孔，然后在逐一安裝鋼管。這樣的安裝方式，由于在卡孔的過程中，之前已經打好的鉆孔內部沒有填充物，導致整個體系的結構穩定性差，當繼續鉆孔時，在鉆機強度較大的推動作用下，以導致鉆孔四周的巖層松動，進而降低管棚的支護效果。

本發明所述隧道斷面具體是指設置在隧道端部，用于鉆孔的截面，所述縱向端面具體是指所述端面垂直于水平面；所述根據施工隧道的尺寸設計鋼管的安裝位置具體是指根據隧道的到校，合理布局鋼管的數量，鋼管尺寸的選擇，以及鋼管之間的間距；所述安裝位置沿著隧道的弧形壁呈弧形布置，所述左右兩側的安裝位置以隧道的豎直方向上的中線呈對稱設置，所述方位角具體是指鉆桿在水平方向偏離于水平中線(人正對鉆機時的水平上視線)的角度；所述傾角具體是指鉆孔時鉆桿的傾斜角度，即鋼管安裝后的傾斜角度；進而調整好鉆機入孔的方位角及傾角具體時間將鉆桿水平擺正，然后在豎直方向調整到合適傾角，即鉆桿沿著水平視線放平后端部向上移動使鉆桿與水平面形成一定夾角(傾角)；所述法蘭優選與鋼管焊接，用于將鋼管卡設在鉆孔內。

本發明通過對安裝位置進行標號，便于對安裝位置進行分批次鉆孔，避免鉆孔時產生混淆，本發明通過間隔分批次進行鉆孔、安裝鋼管，能夠最大限度減小鉆孔過程中對巖層結構穩定性的影響，繼而提高了管棚支護效果，如此，本發明解決了現有管棚施工方法易導致支護效果較低的問題。

進一步地，安裝位置兩兩之間的間距為鋼管外徑的3～5倍。

具體地，所述兩兩之間的間距具體是指相鄰鉆孔之間的弧形距離。

鉆孔的間距以及鋼管的尺寸在一定程度上均會影響管棚的支護效果。

鋼管按管徑分為小管棚、中管棚和長管棚，所述小管棚的管徑一般在范圍內，多采用管徑為的鋼管，管長以3.5-5m為宜；中管棚的管徑一般在范圍內，管長一般不超過20m，大管棚的管徑一般在范圍內，常用管徑管長以不超過40m為宜。

申請人通過長期的施工試驗發現：將安裝位置兩兩之間的間距設置為鋼管外徑的3～5倍有利于提高管棚的支護效果。

進一步地，最下端的2個鋼管之間形成150°夾角。

具體地，所述夾角具體是指2個鋼管的中心與隧道中心連線之間的夾角。