1.定义

大管棚是用较大直径(一般为108～127mm)钢管作为成洞条件很差的地层的一种超前支护措施。大管棚在国内公路隧洞、铁路隧洞施工中应用比较多,水利水电地下工程施工也已开始采用。

大管棚的外插角为2°～5°,以不侵入设计开挖断面为宜；大管棚钢管长度一般大于10m,最长已达80m以上。大管棚钢管中心距一般不大于5倍钢管直径。单节钢管的长度一般取6m,钢管接长采用全长螺纹连接的管箍。钢管管壁可按一定密度钻设直径6～8mm的小孔,以便大管安装后进行全长灌浆,将大管及大管与孔壁之间的间隙注满浆液,浆液并向岩体裂隙中扩散,通过注浆提高大管的强度和刚度,并对围岩进行预固结。

2.大管棚的钻孔施工

大管棚钻孔孔径应大于大管外径10～15mm,大管的外径应以管箍的直径为准。

钻孔应从隧洞的顶拱开始,完成一个孔及时将大管安装好,依次向两侧钻孔。钻孔机械应选用锚固钻机。有的锚固钻机配备有推管装置,非常适合不易成孔地层的大管棚钻孔施工。国产的锚固钻机有重庆探矿机械厂生产的MGJ—50型、MGY—100型和无锡双帆钻凿设备公司生产的YG—60型、YG—80型等。

钻孔时应严格控制钻孔的偏斜和弯曲,钻孔偏斜值过大则可能侵入开挖断面,运离设计位置,降低其支护的作用；弯曲的钻孔无法顺利安装钢管,可能致使大管棚措施失败。

在破碎地层中不易成孔时,应采用跟管钻进,即采用特制的偏心钻头钻孔,在大管内安装钻孔的钻具,在大管前端安装钻头,在钻孔的同时将大管推入孔内,见图5-8。

图5-8　跟管钻进示意图

图5-8中,冲击器的推进力通过大管靴传递给大管,大管随钻具的推进而进入钻孔内,完成钻孔的同时,将大管安装就位。此种施工方法应注意的问题,主要是大管连接处的丝扣应和钻孔机具的旋转方向相反,防止由于钻机的旋转将大管松脱,致使大管无法跟进。

3.大管棚安装(www.daowen.com)

在一般地层中进行大管棚支护施工,可以先钻孔后安装大管。大管安装时,逐节送入孔内,在孔口处采用全扣管箍逐节连接,连接方式见图5-9。

各根大管安装后,接头位置应不在同一断面。

隧洞进出口一般处在地质条件较差的风化区内,由于风化和卸荷作用,围岩条件对成洞不利,可以采用大管棚支护方案进行施工。洞口部位的大管棚布置见图5-10。

4.大管棚施工要点

(1)在隧洞开挖前采用大管棚支护时,应在洞口设置大管棚的外支撑,一般采用钢筋混凝土护拱结构作为洞口处的支撑结构。

图5-9　大管连接示意图

图5-10　洞口部位大管棚布置示意图

(2)在支撑顶拱部位(一般只在拱部作大管棚支护,有必要时两侧墙也可采用大管棚支护)按设计要求预埋套管,套管内径应大于大管外径20～30mm,以便钻孔施工和大管安装。

(3)大管安装完后,向大管内进行灌浆,浆液宜采用水泥浆,以利于对围岩进行固结,灌浆压力一般不超过3MPa。水泥灌浆结束后,用水泥砂浆对大管进行充填。为提高大管的承载能力,可在大管内加钢筋,在管内形成钢筋混凝土。