超前管棚支護技術在井巷斷層破碎帶中的應用研究

唐先明

摘 要 本篇文章論述了超前管棚支護技術在井巷斷層破碎帶等不良條件下的應用，并且以尖山采場露天轉地下開采工程為例，闡述了這種技術的優點所在。該礦在施工過程中穿越斷層以及破碎地帶，采用了這種管棚支護技術，使得該礦的斷層破碎地帶的支撐能力得到了加強，并且采用這種技術取得了良好的效果。希望這篇文章可以為相關人士帶來一定的借鑒意義。

關鍵詞 超前管棚支護技術;井巷;斷層破碎帶;應用研究

引言

超前管棚支護是在預備開挖的地下洞室及待開挖隧道周圍邊上，間隔一定的距離，沿洞軸鉆孔，安裝慣性力矩比較大的鋼管，然后進行注漿灌注的一種預支護的措施。這種技術的工作原理是這樣的：第一點是“承載拱”功能，即先通過管棚進行注漿，形成對拱頂的加固保護，拱圈承擔拱上部的地面荷載和巖體，使拱中的圍巖只承擔拱的作用，在這樣的狀況下，圍巖的變形壓力為工程提供了理想的開挖條件。第二點就是起到全力支持保護作用，即當超前管棚密集分布在隧道開挖輪廓周圍時，加固環發生變化，它減少了結構的形狀，減少了上部荷載對隧道支撐結構的傳遞，圓形固結層和管棚將拱體內圍巖的變形應力傳遞到支承拱體內拱之間的連接，形成整體支撐，有效地保證了開挖和施工安全及支持。

1超前管棚支護技術優勢概述

第一點就是工藝相對簡單。超前管棚支護技術不需要大型的機具設備，操作簡單易學，預加固效果明顯。并且這種技術施工的速度較為快速，臨時支護及時、安全性能好，可以阻止嚴重的深水現象，經濟和社會方面的效益好。第二點就是這種技術的適應能力強。對于井巷的斷層帶以及破碎帶這種技術都是可以使用的[1]。

2超前管棚支護施工

（1）施工準備。第一點是在施工之前，需要在充分的熟悉設計圖紙的前提下，進一步的調查施工位置地質的具體狀況，根據具體的地質情況以及可灌性和滲透系數等參數確定注漿的類型;第二點是通過前人的試驗確定或者是調整注漿的半徑和注漿的壓力;第三點是加工特殊的額導管，進一步準備施工的器具以及設備器具，以便進行下一步的工作。

（2）定向和布孔。空位置的布置也要按照圖紙的布置進行。相鄰的空位的誤差必須符合相應圖紙的要求，管棚定向是可以采用兩種方法確定的。第一種就是安裝定向的套管，并且套管可以選用稍微比鉆頭大的鋼管，一般的話長度2米就可以了，套管的方向決定了套管的方向的。第二種是采用掛線定向，距離以10米為宜，通過前后兩點掛線確定管棚的方向，在定向的時候我們也應該考慮多方面的因素的影響。

（3）鉆孔安裝導管。在進行鉆孔之前，應該首先噴涂混凝土用以封閉掌子面，防止漏漿的現象的發生，然后再測量布孔，在設計空位上點上記號。開孔的時候，首先是滿鉆，然后是輕壓，保證鉆孔的質量，鉆進去之后要使用專門的儀器測量空位的方向，發現方向有問題的時候及時糾正，成孔之后，用特殊的工具將孔內的雜質掏出來，以免發生堵塞的現象，

（4）注漿施工。①灌漿準備：管棚安裝后，螺絲孔板閥和連接注漿管。灌漿泵用于檢查管道是否漏水以及設備工作是否正常，然后進行水力試驗，沖洗巖石裂縫，擴大泥漿通道，增加泥漿填充密度，驗證巖石的滲透性。②灌漿準備：確定灌漿等灌漿參數比之前灌漿和灌漿壓力測試。泥漿配比的選擇應考慮巖石的斷裂和泥漿的擴散半徑，并通過現場試驗確定擴散半徑。準備漿體時，注意進料順序和速度，防止漿體結塊。③灌漿施工：清洗后，建設應當從底部到頂部。先薄后厚，先大后小。漿液混合或操作時，應定期進行注漿。④結束標準：最終的壓力和注漿量雙重控制。以單管的設計灌漿量為標準，當灌漿壓力達到設計最終壓力≮20分鐘和灌漿量沒有達到設計標準，注漿也可以完成。⑤效果測試：檢查泥漿的滲透和集成在開挖期間，和法官體積曲線泥漿壓力根據分析和判斷。當不能滿足設計要求時，需要進行孔壓漿[2]。

3超前管棚支護技術具體施工方案設計

3.1 擴挖段開發施工方案

為了保證超前管棚施工工程的精度要求，必須嚴格按照施工開挖室的設計要求進行作業，防止超前管棚在施工過程中出現下垂現象，并降低支撐保護作用。擴挖的工作室一般長度為8米，徑向擴挖的深度一般為0.8米左右，這樣方便現場施工人員辦公。并且還需要根據實際的需要調整鋼拱架的空間結構。

（1）擴挖之前固結注漿。在擴挖工作室之前，必須對擴挖段進行固結處理，在洞身段我們采用特殊的鋼管進行全斷面的固結處理，間距采用1.0米×0.5米的型號，并且采用梅花形布防。這樣可以防止開挖過程中出現塌方和掉塊的現象，按照擴挖的工作室的尺寸，我們需要在每一個的拱架中間布置注漿孔的，并且這種漿液是特殊配比的水泥漿。

（2）擴挖工作室。首先我們先開個頭，然后慢慢擴孔，進而擴大至2米的工作室。漸變至擴大的設計段，然后拆除支撐器材，這些器材包括拱架、混凝土以及小鋼管等，拆除只有還需要進行重新支撐，完成之后再進行徹底拆除。

3.2 導向墻的施工方案

第一點是對這種導向墻的位置進行測量，以保證超前管棚的施工的工作臺，導向墻的內部應該搭設應有的物品用以鋪設模板，拱架需要采用鋼管進行加固，確保導向墻的穩固性能，導向墻需要采用特殊技術一次性成型。

第二點是施工前應該提前設計好輪廓線，需要在輪廓線以外進行施工操作，這樣做的好處是保證導向墻可以緊貼著掌子面，這樣是有好處的。導向墻內部需要安裝特定的鋼管，并且還要使用特定的鋼管作為管棚的導向管的。導向管的傾角為1°到3°之間，環形間距為30mm左右[3]。

4結束語

超前管棚支護技術在井巷斷層破碎帶中優勢明顯，這對于井巷工程具有重要的意義。管棚注漿填充了井巷斷層的破碎帶，增強了這種結構的完成性以及整體的承載能力，這樣與管棚拱架共同形成了強大的支撐結構。通過這篇文章我們可以知道，超前管棚技術可以在極其復雜的斷層中形成強大的承載力，這樣是有利于復雜地形的施工的。這種技術對我們是具有一定的參考意義的。

參考文獻

[1] 孫贊，田偉.超前管棚支護在軟弱圍巖隧道施工中的應用[J].工程建設與設計，2020，（2）：63-64.

[2] 李越.城市隧道超前管棚支護的施工技術難點分析[J].四川建材，2019，45（7）：108-109.

[3] 羅利民.城市隧道超前管棚支護的施工技術[J].城市建設理論研究（電子版），2019，（6）：136.