超前支护技术论文

超前支护技术论文（精选10篇）

超前支护技术论文 第1篇

关键词：开滦集团,废旧支架,改造技术,超前支护支架

1.改进前存在的问题

随着开滦集团采矿技术的提高和液压支架的更新换代, 目前设备公司存有大量的废旧支架。而对这些废旧支架的管理和维护也是成本开支的重头。就在这种大形势下, 铁拓公司通过各方调研考察, 总结以往大量的液压支架设计生产经验, 大胆创新。通过论证决定利用唐山矿已经废弃的ZFS5600-16/32放顶煤支架作为原型, 参照范矿正在使用的ZT2×4000/18/35型超前支护支架的形式及特点。最终改造成ZT2×2800/16/32型超前支护支架。

2.改造的具体步骤

ZFS5600-16/32放顶煤支架为四连杆铰接形式, 主要结构有顶梁、掩护梁、前后连杆、底座以及放顶煤机构等。立柱为四柱两列形式。根据该支架的结构特点, 支架的顶梁、底座、连杆主体可以保留, 在其基础上进行改造设计。

ZT2×2800/16/32型超前支护支架的形式为铰接式, 顶梁和底座均采用分段铰接式, 使其更好地适应巷道顶底板起伏变化以及运输和安装。支架前、后设计紧凑, 中间设四连杆机构。支架两根立柱合理布置, 不但具有足够的支护强度和较好的受力点, 而且能保证设备布置和行人所需的空间。

该支架为左、右两架成一组使用, 两架之间顶梁间由900mm行程的防倒千斤顶连接。每一架由前后两节组成, 前节的顶梁后部与后节的中间伸缩梁相连, 前节底座后部与后节的底座前部通过连接头和移架千斤顶相连, 前后节互为依托, 达到移架的目的。风巷共9架, 采用左侧4架, 右侧5架的形式, 可满足超前20m支护。每列的首架和末架都设有内伸缩式回转前梁。工作阻力为2×2800k N, 高度范围是1600mm~3200mm, 单个底座宽度为520mm, 支护强度为0.71MPa, 底板比压为1.55MPa, 中心距为1813mm。

ZT2×2800/16/32型超前支护支架主要由金属结构件、液压元件二大部分组成。金属结构件有:顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、以及前梁、伸缩梁、中间梁、中间伸缩梁、护壁板等。液压元件主要有:立柱、各种千斤顶、液压控制元件 (主控阀、单向阀、安全阀矿用抗震压力表、调压阀等) 、液压辅助元件 (胶管、弯头、三通等) 。具体改造步骤如下:

2.1顶梁部分。顶梁有左前顶梁、右前顶梁、左中顶梁、右中顶梁、左后顶梁和右后顶梁6种。用两个ZFS5600-16/32放顶煤支架顶梁分别割成ZT2×2800/16/32型超前支护支架前顶梁所需要的前后两段进行对接, 拼成一个前顶梁。割剩下的部分又可以用作中顶梁的后段。这样6种共9个顶梁只需要8个废旧顶梁就可以完成。做到旧件最大程度的利用。对接的焊缝位置两侧贴Q460, 30mm厚的钢板。一可以起到加强的作用, 二是用作与掩护梁连接的耳板。在结构设计中, 具体解决了使用中的缺点和不足。以前防倒千斤顶的连接方式都是钢板拼接与十字头连接的形式, 这种形式刚性比较大, 在井下复杂的工作环境中容易出现拉裂的情况。这次改造对这方面进行了创新, 改成铸件连接座与十字头的连接形式, 这种形式更灵活, 能够适应井下的复杂工作状态。

2.2底座部分。底座有左前底座、右前底座、左中底座、右中底座。将ZFS5600-16/32放顶煤支架底座分别割成所需要的前后端进行对接, 在焊缝位置贴Q460, 30mm厚的钢板进行加强, 也用做与前后连杆连接的耳板。在前后两端栽上与防滑千斤顶和移架千斤顶连接的耳板。局部进行加强处理。

2.3连杆部分。前连杆有左前连杆和右前连杆两种。用ZFS5600-16/32放顶煤支架的前连杆分别割成所需要的前后两段进行对接。在对接的焊缝位置贴上Q460, 30mm厚的钢板以作加强, 如图1所示。后连杆有左后连杆和右后连杆两种。也是用ZFS5600-16/32放顶煤支架的前连杆分别割成所需要的前后两段进行对接, 如图2所示。

2.4其他部件。超前支架的前梁、伸缩梁、中间梁、中间伸缩梁积极护壁板等部件由于受到ZFS5600-16/32放顶煤支架结构的限制, 无法利用旧件进行改造, 只能全部制新。

2.5液压元件方面。ZFS5600-16/32放顶煤支架的立柱, 可以用到新的超前支架中。其余的千斤顶跟超前支架所需千斤顶的行程差别太大, 无法利用。胶管以及阀件由于长期露天存放已经报废, 也无法利用。

3.改造完成后产生的效益

本次改造设计的核心精神是在满足超前支架设计规范和使用性能的前提下, 尽量多的保留原ZFS5600-16/32放顶煤支架的部件。尽量增大旧件的利用率, 进而减少成本。结构件中保留下来的旧件重量是31.36t, 总的结构件重量为93.6t, 旧件的利用率为33.5%。液压件中的立柱也是将原放顶煤支架的立柱利用上, 最大程度上沿用了旧件, 每套支架节省制作成本30万余元。该支架的完成并在井下成功的投入使用, 得到了矿方的一致好评, 并大力推广, 更得到了局领导的高度重视。一是可以把矿方大量闲置的废旧设备充分利用起来, 减少设备的保管、维护成本;二是可以满足井下正常生产所需要的必要设备投入;三是可以提高我局在整个行业内的竞争力, 在大环境低迷的时期, 成本的降低就是意味着效益的增加。

参考文献

[1]王玉梅.改好用好废旧支架提高煤炭生产效益——兖矿集团综采液压支架改造与使用[J].中国资源综合利用, 2001 (8) :20-23.

超前支护措施 第2篇

一、工作面顶板管理措施

工作面下端头支护用DZ30-25/110Q型支柱配L=3.2mπ型钢梁支护，工作面上端头支护占巷宽的2/3，用DZ30-25/110Q型支柱配L=3.2mπ型钢梁支护，柱距不大于1.0米。

在开采过程中，对两顺槽进行超前支护，超前支护长度为20米。支护两排液压支柱，选用L=3.2mπ型钢梁配DZ30-25/110Q支柱支护，一梁两柱，柱距1.2米，排距以不影响设备移动、运送材料确定。两巷超前支护随推进而前进。以保证顺槽压力增高后的维护与安全。

柱型：DZ30—25/100Q型单体液压支柱 柱帽：L=3.2mπ型钢梁

支设时，柱帽平行工作面方向，三用阀的出液口指向古塘侧；初撑力不小于14.5Mpa。

<一>、顶板管理措施

1、在顺槽支设“一梁三柱” 或“一梁二柱”前，严格执行“敲帮问顶”制度。敲帮问顶工作应由当班组长具体负责，并由当班组长和一名有经验的老工人担任，先顶后帮，一人找顶（使用长度不小于2.0m的钎杆），一人观察顶板，敲帮问顶人员必须站在安全地点，观察顶板的人站在找顶人的侧后方，两人要保证后退路线的畅通。

2、巷道两帮煤壁有片帮迹象时，人员必须站在片帮煤斜上方，用长柄工具将其撬下，严禁用手搬或站在片帮煤中部或下方处理片帮煤。

3、超前支护单体支柱必须支在实底上且支柱柱头用8＃铅丝与顶板金属网和钢梁捆绑牢固。升柱前，若因巷道超高，必须在支柱柱跟下垫柱鞋或道木，垫实，垫稳，严禁支在浮煤、浮矸上，严禁超高使用支柱。

4、所有支设的支柱必须完好。支柱时调整好柱子迎山角，均匀注液缓慢升起，确保支柱支撑有力，支柱迎山角为2º—30，支柱迎塘角为3º—50，支柱的初撑力达到50KN。如出现底板松软，支柱钻底现象时，支柱必须穿底鞋。

<二>、“一梁二柱”具体措施

1、清理缺口柱位的浮煤、浮矸，准备好支柱和背料。

2、在溜子道(刮板机)靠煤壁侧成对的另一根钢梁上，挂上移梁 器，托住被移钢梁。

3、一人缓慢卸载降柱约0．1米，同时一人扶住支柱，一个扶住支柱的外端，迅速地将钢梁前移。

4、将钢梁放在准备好的支柱上，当钢梁移到位后，将顶背好，支柱补齐上紧。

5、安全注意事项

(1)正常情况下，必须保持一梁三柱。

(2)必须同时有三人以上协同操作。

(3)钢梁要交替迈步前移，不得齐头并进。

(4)支柱时卡爪必须卡住长钢梁牙。

(5)支柱升紧后必须用铁丝拴好柱头。

(6)变形的钢梁必须更换。

(7)禁止在缺口内无支护的情况下空顶作业

二、工作面运输、回风巷的加强支护

对巷道断面变形较严重，原支护有损坏的地段必须加、补棚式支护。

1、架棚措施

（1）、首先架设抬棚前，将2架梯子提前搬到作业地点后，然后由三人负责分别将单体支柱和3.2mπ型钢梁抬到作业地点，在巷道中间摆好柱根后由一人负责扶柱，一人升柱，当单体支柱柱头升到距顶板300mm时停止注液，两人上到梯子上站好，另外两人负责扶好梯子。由施工负责人指挥人员将3.2mπ型钢梁抬起上梯子，站在梯子上的人员将钢梁抬起，并将钢梁中间位置放到支柱柱头上，与此同时将3.2mπ型钢梁扶稳，接着由施工负责人确认上述工作都做好后，发出继续升柱的命令。站在梯子或高凳上的作业人员必须佩带安全带。（3）、支柱柱头接顶后，施工负责人必须通知升柱人员停止作业，然后由站在梯子上的作业人员用8#铅丝不少于两股将支柱柱头、钢梁与顶网捆绑牢靠。待站在梯子上的作业人员下来后，施工负责人方可通知人员继续将支柱升紧。要求：作业人员必须缓缓升柱，防止用力过猛造成柱头打滑。

（4）、将中间单体支柱架设完毕后方可架设两别单体。

（5）、如若顶板凹凸不平，需用板皮、托板、柱帽子等将其背紧背实。调整好钢梁的方向，避免梁子甩头或造成空头梁子。（6）、第一架抬棚架设好后，以此方法架设其余的抬棚。（7）、架设“一梁两柱”时应先架设“一梁三柱”，架设完毕后将中间单体支柱取掉即可。

2、回棚措施

（1）、在采煤机上行做机窝割透煤壁还剩10m时，对采煤机和三机停机闭锁，进行回棚（自煤壁向外第一架棚子）。回棚前应先在钢梁向老塘侧100mm处打两棵戴帽点柱，如果顶板条件不好可用板梁或枕木代替柱帽子，回棚时应先回上帮单体支柱，再回下帮单体支柱，最后回中间单体支柱。完成回棚工作后方可开机。

（2）、待采煤机下行割时，须对支设的戴帽点柱进行重新支设，保持柱距。

（3）、遇到单体支柱被压死的情况，应采取卧底或打替换柱的方法，严禁用炮崩方法取出。

3、支柱使用措施

（1）、凡井下使用的单体液压支柱必须经过检查后方可入井。新支柱或长期未使用的支柱在使用前升降几次（达到最大行程）排尽缸内气体。

（2）、单体液压支柱必须轻拿轻放，严禁用锤镐等物体敲击支柱任何部位。支柱不能卸载时，只能用卧底或挑顶的方法取出，严禁用炮崩或其它方法强行拉出。

（3）、每次升柱前，必须先打开液压枪，冲洗干净液压枪口和三用阀口的煤粉，然后再注液升柱。

（4）、严禁超高使用单体液压支柱；严禁使用失效的支柱；所有升起的单体支柱都必须按规定捆绑。

（5）、支柱运输装卸时，必须轻装轻卸，不得抛扔磕碰，野蛮装卸。

三、安全出口的管理措施

1、超前20米范围内每班设专人进行清理维护，巷道支护完好无失效，自降支柱，无零皮，片帮、无浮矸浮煤堆积，严禁堆放任何闲置费旧物品和设备。

2、闲置费旧物品要及时出井，备品备件和不能及时出进的费旧物品和设备要堆放在其它巷距工作面100米处的顺槽人行道另一侧，顶板完整，无片帮并码放整齐，留名挂牌，设专人管理，不得影响行人，运料，通风，人行侧净宽度不得小于0.7米。

3、备用支柱的存放地点和管理办法，为了更好地维护两巷顶板，在两顺槽，距工作面100米处巷道内存放备用单体支柱20根和波纹工字钢柱帽20根。备用柱要码放整齐并立标志牌，标明数量和规格，并且不得影响通风运料行人，随工作面推进而向外倒运。

4、必须有当班队干现场跟班，如发现险情（顶板掉渣，有声响，顶板下沉等现象）必须立即通知所有人员撤出作业地点，由当班队干带领班长从外向里检查巷道支护情况，采取可靠的措施后，方可继续作业，严禁冒险作业。

5、顺槽超前范围内支设的单体支柱必须保持一条直线。碰倒或损坏、卸压的支柱必须立即更换。

超前支护技术论文 第3篇

关键词：铁路隧道；软弱围岩；超前支护；监控量测

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0035-02

由于浅埋隧道大部分属于特殊地形，它具有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩、难以形成承载拱等不利因素，严重影响了浅埋隧道的施工工程质量。根据浅埋隧道的独特地质影响，在进行隧道的开挖过程中，极有可能会出现拱顶下沉急剧增大、地表开裂、隧道净空收缩、掌子面失稳等现象，不利于隧道的施工。

1 浅埋隧道软弱围岩管棚超前支护分析

1.1 超前支护体系及其必要性分析

1.1.1 超前支护体系分析。超前支护体系主要包括管棚、超前锚杆、小导管超前注浆、深孔注浆以及地表注浆等。另外，超前支护一般适用于隧道围岩的自稳性较低的情况，通过采取超前支护，可以有效地避免出现坍方。

由于部分隧道属于软弱破碎地质，即使可以通过采用深孔注浆起到止水固结的作用。然而，此种方法仅能起到一部分范围固结的作用，而超前支护体系通过超前锚杆或超前小导管，在开挖隧道之前以钻孔排水的方式进行排水降压，防止地下水压过大而影响隧道施工工程的质量。另外，通过超前支护的方式，其钻孔深度一般都大于注浆的范围，可以有效地提高隧道施工工程的质量。

1.1.2 浅埋软弱围岩隧道施工时采取超前支护的必要性。

（1）如上所述，在进行浅埋软弱围岩隧道的施工工作时，极易出现掌子面失稳及地表下沉的现象。通过采取超前支护及监控量测技术，并结合相关改善地层、管棚、水平高压旋喷、药液压注及垂直锚杆等措施，以科学、合理的支护方法增强支撑力，并防止支护及地表出现下沉的情况。

（2）采取超前支护对于浅埋软弱围岩隧道施工的作用如下所述：首先，超前支护方式的支护结构一般类似于一个沿隧道纵方向的梁结构，可以有效地产生刚性梁效果。其次，超前支护可以通过在掌子面前方形成壳结构，用其刚性及厚度提高隧道掌子面及其周边围岩的稳定性。最后，通过超前支护中的注浆法，可以有效地提高隧道围岩的强度，改善其周边环境。

1.2 超前支护分析

1.2.1 管棚。

（1）管棚的分类及适用范围：管棚主要分为短管棚及长管棚，它的超前长度一般为5～30米，主要适用于隧道围岩非常软弱、破碎，而且变形量极大的情况。

（2）管棚施工技术原理及操作分析：管棚的施工原理为在隧道开挖之前在隧道开挖轮廓线的外弧线上放置一个伞形的金属保护棚架。由于该棚架的构造为一系列由一定间距排列的大惯性矩的钢管构成，可以有效地保护隧道下部地层的开挖工程顺利进行。

管棚的施工操作技术如下：首先，使用钻机打出一定深度的钻孔。其次，将所钻的钻孔一并插入于金属钢管之中。最后，使用注浆机将水泥砂浆或混合浆液压入，水泥砂浆或混合浆液凝固之后便可以正式进行隧道的开挖工程。

1.2.2 超前锚杆。

（1）超前锚杆的材料：超前锚杆一般主要使用普通的砂浆锚杆或药包锚杆、迈式锚杆，砂浆锚杆的适用范围

较广。

（2）超前锚杆的作用：另外，超前锚杆的作用为提前加固，它可以用于隧道开挖工程施工之前，通过使用超前锚杆，可以有效地加固周边环境，提高隧道的施工质量及施工效率。

1.2.3 小导管超前注浆。

（1）小导管超前注浆的适用范围及作用：小导管超前注浆法一般适用于碎石土及砾石土较多、风化较为严重或节理发育等软弱围岩条件下的隧道工程施工。它只需采用常规小型机械便可以进行施工，而且可以有效地保证隧道施工过程的安全性。加上小导管超前注浆法的操作简便性、良好的加固止水作用以及超前支护作用，目前它已广泛应用于稳定各大隧道围岩的稳定性工程中。

（2）小导管超前注浆的操作分析：小导管超前注浆法一般是通过沿着隧道开挖掌子面上所设计的开挖轮廓线之外0.2～0.3m处钻孔，并安装小钢花管进行高压注浆。注浆主要采用水泥及水玻璃作为浆液，可以有效地加固隧道内的松散围岩，等浆液达到一定强度后，便进行隧道工程的开挖。

1.2.4 深孔注浆。

（1）深孔注浆的分类及适用范围：深孔注浆一般主要分为两种方法，即深孔充填注浆与深孔劈裂注浆。它一般主要适用于断层破碎地带、软弱破碎围岩、地下水极发育或极易形成涌水、坍方的隧道工程。

（2）止浆墙的必要性及具体操作方法：止浆墙可以有效地避免隧道开挖面出现垮坍的现象，从而提高注浆的质量及隧道施工工程的安全质量。止浆墙的具体操作方法为：第一，在隧道开挖面钻孔，埋设注浆专用孔口管，并将钢筋网焊接于孔口管处。第二，将钢筋网网格间距设为30厘米，再喷射15～20厘米厚的C20级混凝土，从而形成止浆岩盘。

（3）注浆作业：注浆所需的材料主要分为三种：第一种主要为无机材料，其适用范围较广，主要包括水泥、水泥砂粉、水泥粘土、水泥-水玻璃等无机物。第二种为有机材料，但有机材料的价格较高，增加了施工成本。第三种为复合材料，其操作方法及劳动保护复杂，而且价格昂贵，使用性不高。注浆法一般采取分段累进注浆的方式，其具体操作方法如下所述：首先，通过将注浆混合器连接于孔口管上进行试压洗孔，以便清洗干净孔眼内的石渣。其次，对其大约注水两三分钟，确保围岩的空隙通畅；在注浆的过程中应当由专人记录好注浆的时间及注浆量、注浆时的压力变化情况，还有止浆墙、围岩、支护等的窜浆情况。最后，在注浆作业结束之后，必须将注浆部件拆洗，彻底清洗注浆机，防止注浆机损坏。

2 浅埋软弱围岩隧道施工监控量测技术

2.1 监控量测的目的和意义

2.1.1 监控量测通过及时掌握围岩位移和支护变形的动态，可以科学、合理地安排工序，以便及时修改支护参数。遇到突发情况时，可以通过监控量测及时查找原因，以便及时采取措施解决问题，提高隧道施工工程的安全性及经济效益。

2.1.2 监控量测有利于施工人员熟悉、了解本工程浅埋段围岩压力的基本特征以及支护的效果，并作为施工资料留存归档，供日后的工程参考。

2.2 浅埋软弱围岩隧道施工监控量测技术分析

浅埋软弱围岩隧道施工的监控量测技术主要应用于隧道施工前阶段及施工中阶段。

2.2.1 在施工前阶段的监控量测技术主要通过地质调查、直接剪切试验以及现场试验等方法确定隧道围岩的特征，其中包括鉴定隧道围岩的构造、物理性质等方面。

2.2.2 在施工中阶段的监控量测技术主要通过现场监视隧道的施工实际状态，包括检查超前锚杆的加固效果及松弛范围，量测坑道周边的位移情况、支护结构的内应力以及支护结构与围岩间的接触应力，以便及时控制变形情况并采取有效的措施修正，提高隧道施工工程的质量及安全性。

由于浅埋隧道软弱围岩的自承能力较低，极易导致地层变形，影响隧道工程的施工质量。因此，在进行浅埋隧道软弱围岩的施工时，必须结合超前支护方法以及监控量测技术，及时采取有效的措施，提高隧道工程的施工质量及其经济效益。

参考文献

[1] 邓文龙.隧道现场围岩级别判定方法探讨[J].科技资讯，2010，（11）.

[2] 李德章.复杂环境下超浅埋地下通道施工技术研究

[J].安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2011，（2）.

[3] 中华人民共和国铁道部.铁路车站及枢纽设计规范[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[4] 周伟.浅谈隧道监控量测在软弱围岩中的应用[J].科技资讯，2011，（9）.

隧道超前支护与钢支撑配合施工技术 第4篇

1.1 工程概况

向莆铁路道德山隧道, 起于闽候县上街镇溪源村苦竹自然村, 经下南贝自然村道德山, 止于闽候县上街镇苏洋村, 隧道进口里程FDK522+500, 内轨顶面设计高程65.04m, 出口里程FDK528+543, 内轨顶面设计高程34.968m, 隧道全长6043m, 隧道埋深最大处约为415m, 山脉主要走向为南北和北西向, 山峰林立。

道德山隧道为双线单洞隧道, 线间距为4.6m, 客货双层集装箱列车开行, 设计行车时速为200km/h, 预留250km/h提速条件。轨道采用无砟轨道双块式整体道床。

1.2 工程地质

隧道区属中低山-丘陵地貌, 构造剥蚀山地, 沟谷深切, 多悬崖峭壁, 为戴云山脉南段, 山脉主要走向为南北向和北西向, 山峰林立。总体地形FDK522+565～FDK526+600地面标高为70～340m, 地形相对较缓, 坡度一般20°～30°, 地表多为强-弱风化肉红色钾长花岗岩、细粒花岗岩;FDK526+600～FDK528+525段地形险峻, 标高为40～480m, 地形坡度一般30°～40°, 局部40°～50°。

主要地层情况:

1.2.1 白垩系下统石帽山群 (K1sh)

流纹岩、熔结凝灰岩, 灰褐色, 熔结凝灰结构、流纹块状结构, 岩体完整～较完整, 坚硬, 见有全～弱风化岩, 厚度大于100m。主要分布于FDK522+505～+519、FDK523+410～FDK524+200段。岩石露头较好。

1.2.2 侏罗系南园组第三段 (J3nc)

英安质晶屑凝灰熔岩、凝灰岩, 浅灰色, 灰褐色, 熔结凝灰结构, 块状结构, 岩石较坚硬完整, 工程性能好, 主要分布于FDK525+750～FDK528+200, 残坡积层覆盖厚度0～4m。

1.2.3 侵入岩

隧道区内的侵入岩主要为燕山晚期第三次侵入的晶洞钾长花岗岩 (ξγ53c) , 呈浅肉红色, 中细粒花岗岩结构, 块状构造, 以晶洞为特征, 岩石坚硬完整。地表弱风化, 露头良好, 工程性能良好, 与南园组呈侵入接触关系, 主要分布于FDK524+200～FDK525+750。隧道进出口分布有后期侵入石英正长斑岩, 肉红色, 风化不均, 全～弱风化等, 分布于FDK522+519～FDK523+410、FDK528+200～+535。

1.3 水文地质

1.3.1 地表水

隧道区地表水以闽侯县上街镇南贝北侧山梁为分水岭 (FDK526+600左300) 分南北两侧排泄。隧道进口处, 当地侵蚀基准面标高45m, 出口处当地侵蚀基准面10m左右。隧道区地形高差大, 冲沟坡陡水急, 旱季流量小, 雨季流量剧增至数倍至数十倍, 江河暴雨洪峰对隧道进出口不会造成危害。F1、F2断裂形成的沟谷本身是断裂破碎带或节理密集带, 沟谷堆积有碎块石, 透水性较好, 洞身围岩级别较低, 对隧道工程施工和运营影响较大。

1.3.2 地下水

隧道区地下水类型有基岩裂隙水和构造裂隙水, 受大气降水补给, 向低洼处排泄。从区内调查情况看, 有孔隙水和裂隙水, 但流量均较小, 为0.02～0.05L/s。

a.基岩裂隙水:主要分布于岩石的裂隙中, 隧址区多为火山喷发岩、火山碎屑岩、钾长花岗岩等, 裂隙一般不发育, 地下水较贫乏, 受大气降水补给, 以迳流的形式排泄于溪沟, 常见泉水流量0.01～0.02L/s。

b.构造裂隙水:隧址区的断层、构造裂隙带走向以北西、北东向为主, 地貌上形成冲沟或常年流水沟谷。断层、构造裂隙带总体为压扭性, 部分为张扭性, 断面波状起伏, 伴有硅化, 预测大多数断层、构造裂隙带的导水性较好, 水文地质条件较复杂。

2 超前支护措施

2.1 长管棚

长管棚预支护是一种长距离超前支护方法, 由于超前距离长、支护刚度大, 非常适用于掌子面自稳能力差的松散土层或上部有动荷载的土层段。通过管内压浆使加固区形成环状硬壳, 与钢管形成整体, 能承受上部及前方土柱的巨大压力, 对防止软弱围岩初期松驰、土压增大及土体坍落有良好效果。因施工工艺限制长管棚下侧离隧道开挖轮廓线仍有一定距离 (一般0.4～0.8m) , 开挖时很容易产生坍塌, 故开挖时根据情况施作超前小导管, 起到加固开挖轮廓与管棚加固区的土体的作用。在长管棚和小导管的共同作用下, 围岩应力变化缓和均匀, 初期松驰小, 可有效地实现维护围岩、加固围岩的目的, 对开挖安全提供可靠的保证。

2.1.1 长管棚施工工艺

道德山隧道进口在FDK522+560～FDK522+600段采用了40m长管棚, 长管棚采用Φ108壁厚6mm每节长度按4m和6m的节长模数交错丝扣安装, 同一断面接头数不得超过钢管数的50%, 环向间距40cm, 仰角1°～3°图中管棚分奇数和偶数编号, 奇数管为钢花管, 钢花管上钻注浆孔, 孔距15cm, 孔径10～16mm, 呈梅花形布置。注水泥浆, 水灰比1:1, 注浆压力0.5～2.0MPa, 对于涌水量大的松散破碎带可采用注水泥水玻璃双液浆, 水泥与水玻璃体积比1:0.5～1:0.2, 水玻璃浓度为35Be′模数2.4。平均单孔注浆量:Q=πRK2Lη, R为扩散半径, 取RK=0.6L0;L0为钢花管中至中距离, L为钢花管长;η为围岩空隙率。各种地层围岩空隙率参考值:砂土40%, 粘土20%, 断层破碎带5%, 这里取30%。

2.1.2 长管棚施工布置图。

2.2 超前小导管

2.2.1 超前小导管分类及适用情况

根据需支护围岩的稳定情况不同, 本工程采用了双层小导管和单层小导管两种超前支护形式。超前小导管适用于Ⅴ级围岩的超前支护。双层小导管一般适用于荷载较大的围岩较破碎的断层破碎带;单层小导管多用于围岩较破碎断层区域或辅助大管棚时使用。

2.2.2 单层超前小导管

采用外径Φ42mm, 壁厚为3.5mm的热扎无缝钢管, 钢管长度为4.5m, 环向间距30cm, 纵向搭接长度不小150cm。

2.2.3 双层小导管

采用外径Φ50mm, 壁厚为5mm的热扎无缝钢管, 钢管长度为5m, 环向间距及搭接长度不变。双层小导管时外插角分别40°和10°交错布置。单排小导管外插角5°～10°。

2.2.4 小导管注浆参数

浆液的扩散半径r:根据已有资料进行工程类比及现场岩体注浆试验情况选定注浆压力范围, 确定浆液扩散半径r的大小。

单孔注浆量:Q注=πr2hηβ

式中:r浆注扩散半径 (m) ;

h压浆段有效长度 (m) ;

η岩石裂隙率;

β浆液在裂隙内的有效充填系数。

洞内注浆结束的标准:一般情况下达到注浆压力达到1.0MPa或单孔灌注量达1000kg两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。

2.2.5 小导管施工布置图及钢管结构图。

2.3 超前锚杆

2.3.1 适用情况。

超前锚杆适用于围岩节理发育, 无填充或填充物厚度小于2mm的坚硬岩石, 一般在Ⅳ级围岩地段采用。

2.3.2 超前锚杆。

采用Φ25mm中空注浆锚杆, 长度4.5m, 环向间距40cm, 外插角10°～20°, 纵向相邻两排锚杆的水平搭接长度不小于100cm。

2.3.3 超前锚杆布置图及纵断面示意图。

3 施工注意事项

3.1浅埋隧道施工应坚持“预支护、短开挖、少扰动、强支护、早封闭、实回填、严治水、勤量测”的原则。每循环进尺应控制在1m以内, 分部开挖台阶长度一般不超过1.0倍开挖洞径。

3.2 在前部开挖面的初期支护喷射混凝土强度达到设计强度的70%以上时再开挖后序的分部。

3.3 小炮微药量爆破开挖或人工开挖, 严格控制装药量。

3.4 长管棚施工注意管棚方向盘控制, 从导向墙开始, 导向管与导向墙内钢架焊牢, 确保管棚初始方向正确, 在施工过程中用测斜仪进行钻孔偏斜度测量, 严格控制管棚打设方向。

3.5 进行长管棚施工前应根据施工设备和围岩条件确定是否要建管棚工作室和施工止浆墙, 开挖掌子面根据地质条件可采用10～20cm厚喷射混凝土或20～50cm厚混凝土封闭。

3.6 超前小导管前端做成尖锥状, 尾部焊上箍筋。小导管宜穿才钢架施作。为保证注浆质量, 在注浆管管尾焊球阀, 注浆压达到设计或停止注浆时将球阀关闭, 再卸掉注浆管。

3.7 超前支护与钢支撑配合使用。

4 结论

道德山隧道是向莆铁路先行开工点中的一座地质条件较复杂的隧道, 通过在软弱围岩浅埋段应用超前支护措施, 从实践中总结了施工参数, 对向莆铁路全线开工起到了先行开工点的试验段作用, 具有重要的指导意义。

摘要：针对性地阐述了隧道超前支护措施的应用条件, 施工技术特点, 以及注意事项, 为同类隧道施工时采取超前支护形式提供了实践参考案例。

关键词：软弱围岩,超前支护,施工技术

参考文献

[1]TB10204-2002, 铁路隧道施工规范[M].北京:中国铁道出版社, 2002.

[2]TB10108-2002, 铁路隧道喷锚构筑法技术规范[M].北京:中国铁道出版社, 2002.

超前支护在采矿工程中的应用论文 第5篇

在采矿工程中，矿产的回采也是该过程中的重要一环，由于在开采过程中会发生矿产遗漏或未发现矿层，造成开采过程中的煤炭损失和降低经济效益，故而在巷道掘进过后还要回采矿产。在矿产回采过程中，开采和掘进过程中会产生不同程度的爆炸和人力踩踏情况，极易导致前上方岩体坍塌和破碎，也会使后续掘进工作和回采工作的难度更大。在回采过程中，回采工作人员难以完全按照第一次开采方式进行回采矿产工作，并且原先的开采方式也会为开采人员带来巨大的安全隐患，甚至会造成大面积的掩体崩塌或瓦斯泄露等问题，因此，为了保障开采人员安全和开采效率，采矿单位必须确切分析矿区的位置及未开采矿物的位置和周围环境。

4.2超前支护技术在矿产回采中的应用分析

通常在回采过程中，超前支护技术能够有效解决回采遇到的许多问题。一般来说，在回采过程中超前支护技术的运用方式有两种：a)在采矿结束时的漏斗之间进行不间断掘进，通俗来说就是重新在巷道内进行煤炭开采。该种方式对遗漏煤矿的开采率更高，具有较高的开采效率，但是由于已经开采过的部分承重能力变低，在后续的不断压力下也导致坍塌概率更大，更容易发生岩体塌方等问题，所以该方式一般安全性较差，并且对巷道空间要求较为严格，实行该种回采方式要保证进巷道间距5m左右;b)沿着两个废弃矿场之间的连接柱进行回采施工，该种回采方式有开采盲点较多的缺点，因而经济效益达不到预期效益，但是该种方式能够充分结合超前支护技术，也是安全性能更高的回采方式，中国大多数煤矿的回采工程都采用该种方式。该种方法可以采用超前支架的方式实现，超前支架采用两个支架作为底部支撑，并且将左右两个支架合并为一个支架使用，此外，在两个支架之间的顶梁位置通过防盗防滑千斤顶链接底座，起到支撑的作用。每个支架一般由前后两节组成，并且前节顶梁后部与后节伸缩梁链接，前后节底座通过移驾千斤顶相互链接。采用这种链接方式的目的是增加支架的稳定性，提高超前支护的安全性。此外，该种支撑回采方式具有节省空间的优点，其最大支撑高度可以达到3.5m，支撑宽度达到3m以上，扩大了开采空间。再加上此种方式的底座较小，支架两侧及中间都有较大的通道，便于工作人员来回穿行和材料及设备的运输。该操作简便，仅凭单人就可以简单操作，省时省力，为矿产开采工程减少劳动力和财力支出[3]。

5结语

超前支护技术在采矿工程中被广泛应用，并在石门揭煤、巷道掘进、矿产回采中都发挥了重要作用，该技术的引用能够保障开采工作人员的安全性、稳定巷道及上方岩体，为矿产企业的经济效益和施工人员的人身安全提供了有力保障。

参考文献：

[1]杨和平.超前支护在采矿工程中的运用[J].能源与节能，(3)：106-107.

[2]郭卢进.采矿工程中超前支护的能够用[J].机械管理开发，(8)：152-153.

青岛地铁长大管棚超前支护施工技术 第6篇

自进式管棚是将管棚钢管加工成钻杆, 钢管前端焊接管棚等径的楔形钻头, 通过水平钻机直接钻入岩层后注浆填充形成的超前支护刚性体。

管棚打设精度靠安设在管棚内的专用导向仪进行控制, 同时为使管棚具有超前性, 作为钻具的钢管通过同轴的丝扣连接, 必要时进行焊接。管棚钢管不设溢浆孔, 钻头前端有ф12 mm ~ф15 mm的水眼, 注浆时浆液先填充管棚内部, 再通过水眼溢出, 填充管棚外部, 使其整体更具刚度。

2 工程简介

五四广场站至南京路站区间 ( 以下简称五南区间) 起自五四广场站 ( 该站已于青岛地铁3号线先期施作, 为青岛地铁2号线与3号线换乘站) , 沿香港中路东行, 至香港中路与南京路交叉口处南京路站。在靠近南京路站前, 区间左、右线下穿家乐福地下过街通道, 其中在区间里程Y ( Z) SK31 + 006处家乐福地下通道上方存在一3. 4 m×1. 5 m暗渠, 与隧道方向垂直。

家乐福地下通道 ( 丽人街) 商铺密集, 人流量较大, 是连接香港中路南北侧重要通道。在南京路站前端, 区间隧道下穿家乐福地下通道, 该地下通道呈“V”字形, 其中与区间垂直交叉的为通道1, 与区间斜交的为通道2, 通道2上方存有一3. 4 m×1. 5 m雨水暗渠, 与通道2夹角为64°, 暗渠与隧道呈垂直相交。五南区间与家乐福地下通道1竖向距离最小约1. 68 m, 与通道2竖向距离最小约1. 8 m。

3 工程地质

家乐福过街通道主要位于细砂层、粉质粘土层及粗砂层, 结构底板主要坐落于强风化花岗岩上亚带, 局部位于粗砂层中。该通道施工时, 地层富水量较大, 易出现涌砂。五南区间隧道洞身主要位于强风化花岗岩, 局部地段拱顶位于粗砂层中, 围岩等级为Ⅵ级, 局部夹杂微风化花岗斑岩, 下穿设计范围存在一条PS-WN01破碎带 ( ZSK31 + 000, YSK30 + 990) , 宽度约3 m, 根据家乐福地下通道施工经验, 该段围岩呈高富水性, 围岩整体性差, 强风化花岗岩多呈粗颗粒状。

4 施工方案

4. 1 管棚孔位设计

ZSK30 + 955 ~ ZSK31 + 042段和YSK30 + 955 ~ YSK31 + 015拱部150°范围内均布设一环127长管棚, 间距40 cm, 单线19根; 左右线一次性打设长度分别为93 m, 65 m, 如图1, 图2所示。

4. 2 管棚参数

管棚采用壁厚8 mm的ф127 mm热轧无缝钢管, 钢管每节长度为4 m ~ 6 m, 管棚施工角度左右线均为0° ~ 0. 5°; 管棚连接采用公母扣丝扣连接, 公扣采用壁厚8 mm的ф121无缝钢管, 长度123 mm, 与管棚钢管做内外套管丝扣连接。

4. 3 注浆

注浆采用超细水泥浆, 水灰比W/C = 0. 8 ~ 1. 0, 注浆压力0. 5 MPa ~ 1. 5 MPa, 注浆方式为一次注浆。

5 施工工艺

5. 1 施工工艺流程

施工工艺流程见图3。

5. 2 施工工艺

5. 2. 1 管棚工作室开挖

隧道开挖轮廓线外环向0. 6 m扩挖管棚工作室, 长度为8 m, 管棚入孔在开挖线外0. 3 m, 开挖轮廓线下2 m预留实心土以支撑导向墙内模。

5. 2. 2 施工导向墙

掌子面设置1. 0 m长导向墙, 其环向强度以保证导向墙两侧基础稳定为原则, 根据地形、现场地质条件确定, 导向墙内设两榀22a工字钢, 在其中布设ф146×6 mm导向管。待工字钢架设完毕后, 导向管与工字钢焊接成整体, 并用Φ22钢筋固定牢固。为了便于施工, 导向墙采用C25喷射混凝土。

5. 2. 3 钻机平台组装

钻具工作平台为确保足够的稳定性, 组装前施作20 cm厚临时仰拱。平台由Ⅰ22工字钢组成, 连接采用高强螺栓通过垫板固定, 钻机通过手动葫芦在底轨上左右移动, 在立柱上下移动。

管棚采用导向跟管钻进施工方法, 一般地质可采用水循环钻进, 如遇到砂层则需要采用膨润土护壁钻进工艺。

5. 2. 4 钻孔

钻孔要按照现场技术人员标示的孔位及角度进行钻头就位。钻孔顺序由下而上进行施工, 隔孔施工, 采用导向一次性成孔。第一、二号孔作为试验孔, 通过施工试验孔来验证钻孔角度、钻速、偏差纠正等设计参数, 确定适用于本地质条件情况下的施工参数。

钻机调试完成后, 安装管棚钢管以及有线导向仪器来进行钻孔定位, 按照设计要求角度 ( 一般入孔角度为1°, 终孔角度0. 5°) 调整入孔方向, 入孔时可以采用水平尺和导向仪互检办法精确施工角度。

管棚钢管前端安装130 mm楔子板合金钻头, 钻孔时从上到下进行施钻, 隔孔施钻, 开孔时, 低速低压, 待入孔2. 0 m后, 适当加压。

角度监测。家乐福通道正下方段每钻进1 m, 非正下方段每钻进3 m, 必须使用导向仪器进行施工角度检查, 如果发现偏转, 立即采用楔形钻头进行角度纠正。

钢管连接。按设计角度完成第一根入孔钢管施工后, 进行第二根钢管连接, 连接时确保丝扣到位, 无错台现象, 可将丝扣连接缝焊接牢固。

5. 2. 5 管棚注浆

超前注浆浆液采用超细水泥浆, 水灰比W∶C = 0. 8∶1. 0, 注浆压力为0. 5 MPa ~ 1. 5 MPa, 浆液配合比和注浆压力需根据现场试验进行调整。

管棚按设计角度施工合格后, 端口焊接法兰盘和连接注浆管, 为保证过街通道安全, 打设一根后立即对管棚进行注浆。

注浆前设备调试完好和材料准备到位后, 将注浆管与管棚尾端的法兰盘连接牢固, 然后开始注浆, 注浆压力达到1. 0 MPa后停止注浆。

注浆结束标准:

1) 注浆压力逐步升高至设计终压, 并继续注浆10 min以上;

2) 注浆结束时进浆量小于5 L/min;

3) 检查孔渗水量小于0.2 L/ (m·min) ;

4) 检查孔钻取岩芯, 浆液充填饱满;

5) 浆液有效注入值大于设计范围。

5. 2. 6 管棚技术要求

1) 管棚打设长度与设计长度误差不得大于200 mm; 管棚进孔位置偏差±50 mm。

2) 管棚倾角根据隧道坡度确定, 打设成管角度偏差控制在5‰以内。

3) 管棚外插角根据技术交底要求施工, 外插角偏差控制在3‰以内。

4) 管棚注浆压力稳定在0. 5 MPa ~ 1. 0 MPa, 持续时间不小于30 min。

5) 管棚施工过程中要求及时进行管棚注浆, 严格控制地表沉降。

6) 在管棚钻进到管线位置处时必须核对钻进角度, 计算并核对管棚位置偏差。

6 施工难点及解决措施

6.1管棚打设精度控制

1) 根据设计图纸和隧道坡度, 确定理论施工控制标准值;

2) 现场先进行试验孔施工, 根据地层地质、长度等进行适应性数据采集, 与理论标准角度进行对比分析;

3) 使用专用有线导向仪进行角度监控。施工中每进尺3 m进行一次角度测量 ( 关键位置可按米测量) , 指导施工;

4) 发现角度偏离, 应立即采用楔形板进行纠偏校正, 直至满足设计要求;

5) 如果角度偏转过大且无法进行纠偏, 应拔出管棚钢管, 回填注浆该孔, 待48 h后, 重新施工, 直至满足设计要求。

6. 2 施工沉降控制

1) 长管棚打设过程中, 需要控制出碴和出水量, 实际值不能大于理论值的1. 5倍;

2) 当实际出水出土量远远大于理论数值时, 应采取保压施工工艺或者进行注浆预处理;

3) 每根管棚施工完毕后, 应及时封闭管口和四周孔壁, 防止突水涌泥事故造成沉降过大;

4) 一定数量管棚施工完毕后应及时注浆, 保证管棚孔内充盈固结。

6. 3 保压施工措施

1) 保压施工条件。

a. 富水砂层 ( 粉砂、中粗) 进行管棚施工钻孔, 存在突水涌泥危险因素的地层;

b. 围岩裂隙承压水。围岩裂隙水的流失会导致地层内形成空腔, 产生负压地层损失导致施工时地表产生沉降变形。

2) 富水地层施工方法。

a. 注浆封闭, 钻孔施工。通过孔口管侧面的卸压阀观察孔口处地层压力的具体情况, 判断涌砂、涌泥的可能性。决定是否进行孔口加固注浆, 注浆时用泥浆泵给地层中注入水泥浆或化学浆液, 待注浆体凝固后二次重新开孔和下管;

b. 单向阀控制。在管棚钻头处安装单向阀, 可以正向从钻杆内通入泥浆, 在不供泥浆时, 单向阀自动关闭, 避免地层中的水土逆向涌出, 从而防止正常钻进涌水、涌泥。

3) 孔口安装密封装置。

施工孔口先安装孔口管, 在孔口管四周植四根钢筋, 与孔口管焊接连接并加固, 孔口管上安装密封装置, 能够与管棚钢管紧密包裹, 密封装置后方安装大球阀, 可以在拔出钢管时关闭钻孔通道; 管棚施工在密封装置内进行, 能够有效保证地层内压力平衡和减少水土流失。

7 结语

五南区间下穿家乐福过街通道长管棚施工均达到设计长度 ( 左线93 m 19根, 右线65 m 19根) , 施钻成功率达100% 。通过本工程实践表明, 自进式管棚具有以下优点:

1) 自进式长管棚工法打设的钢管长度较大, 角度通过专用导向仪精确控制管棚钢管铺设的轨迹线, 精度高。

2) 自进式长管棚对隧道上方岩层扰动次数少, 且使用的钢管具有较高的刚性强度, 而且管径相对较大, 能够承载较大上部负荷, 大大降低施工安全风险。

摘要：以青岛地铁2号线长管棚施工为例, 通过对其工程地质条件的分析, 采用自进式长管棚一次长孔的超前支护方式, 论述了该施工技术的具体工艺流程, 并对施工中存在的问题及其解决措施进行了研究探讨, 以保证隧道施工安全。

关键词：自进式管棚,超前支护,地铁,隧道

参考文献

[1]张孔晶.大管棚导向跟管钻进技术在新金华山隧道的应用[J].山西建筑, 2012, 38 (6) :190-191.

[2]何倩.导向跟管钻进技术在隧道大管棚支护中的应用[J].山西建筑, 2014, 40 (1) :178-179.

[3]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社, 2010.

超前支护技术论文 第7篇

嵩山煤矿根据三软煤层工作面端头及上下超前段巷道顶板破碎、压力大的特点和现场实际情况, 在原有工作面超前支护方式的基础上进行大胆技术创新[1,2], 采用自移式抬棚进行工作面超前支护, 克服了传统超前支护工艺效率低、工序复杂、工人劳动强度大、施工不安全、支柱钻底量大、巷道顶板下沉快、端头不易支护等难题。

1 工作面概况

(1) 煤层赋存情况。2204综采工作面煤层位于嵩山煤矿22采区西翼, 工作面开采煤层为二叠系山西组二1煤层, 二1煤层呈半亮型, 黑色、灰黑色粉状, 似金属光泽。煤层结构为单一缓倾斜构造, 煤层厚度在1.5~8.5 m之间, 平均厚度4.5 m, 煤层倾角9°~20°, 平均15°。二1煤层顶板以泥岩和砂岩为主, 底板以粉砂岩、泥岩和砂质岩为主。正常情况下, 当二1煤层周围为粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩或石灰岩时, 岩石的力学强度较高, 岩体呈稳定状态;以泥岩、砂岩为主时, 岩石的力学强度相对较低, 呈稳定或较稳定状态。

(2) 顶板控制及采煤方式。2204综采工作面长度为181 m, 工作面布置液压支架共121架, 其中ZF3200/16/24型中间架112架, ZFG3200/17/26型端头架9架, MG132/320-WD型采煤机1台, 以及2部SGZ630/320型刮板输送机。该工作面采用走向长壁综采低位放顶煤采煤法, 采用刮板输送机运煤, 全部垮落法控制顶板。

(3) 回采工艺。2204综采工作面采用综合机械化采煤工艺, 为走向长壁综采低位放顶煤采煤法。为减少人工清理煤量, 该工作面采取端部留三角煤斜切进刀单向割煤法。回采工艺流程:移液压支架采煤机割煤装煤工作面刮板输送机运煤推前输送机放顶煤拉后输送机。

2 原端头支护方式

工作面原上超前段支护为“一梁四柱两抬棚”支护, 采用DW25-250/100X型单体液压支柱配合3.6 m长的Π型梁架顺山棚, Π型梁顺着巷道方向对接布置、成对支设, “一梁四柱”。从下帮到上帮排距 (中中) 为1 600, 300, 1 300 mm, 帮两侧支柱中心距梁端200 mm分别支设1根单体柱, 棚距500mm, 超前支护长度不小于20 m。在运输巷与行人巷预留支柱位置打抬棚加强支护, 抬棚梁为2.40 m长的Π型梁, “一梁四柱”, 抬棚距帮柱400 mm各支设1排, 要求抬棚梁头应对接, 抬棚梁与顶梁之间要用木楔背实, 巷道变形时, 两侧支柱要及时维护, 保证行人空间宽度不小于800 mm。

3 新型自移抬棚支护方式

采用的新型自移式抬棚支架如图1所示。原2204上超前段支护方式为“一梁四柱两抬棚”, 该支护方式存在的主要问题是单体柱钻底量大于《煤矿安全规程》要求的100 mm, 且单体柱不能满足支护强度需要, 经过设计, 将原上超前中心柱及端头抬棚更换为5组自移式抬棚 (每2架为1组, 中间4架组成双排迈步前移, 端头打设1组) 。这样上超前支护方式变更为“一梁二柱三抬棚” (中间2排为自移式抬棚, 下帮抬棚为Π型梁, 上帮原Π型梁抬棚去掉) , 单体液压支柱型号为DW28-300/110型。

(1) 自移抬棚顶梁、底梁结构。自移式抬棚顶梁采用2根长2.6 m长的工字钢对焊制成, 距顶梁梁头各360 mm处, 分别焊接2个长宽为400 mm170 mm的方形顶座;底梁采用2根2.24 m长的工字钢对焊制成, 距底梁梁头各180 mm处, 分别焊接2个长宽为400 mm230 mm的方形底座;顶梁与底梁之间用伸缩立柱连接, 立柱和顶座用Ø32mm190 mm的销轴连接牢固;立柱和底座用Ø36mm210 mm的销轴连接牢固。支架大立柱为ZF2200/16/24型, 该自移式抬棚伸缩量840 mm。沿巷道方向自老空侧第1架自移式抬棚和第2架自移式抬棚之间用1根推移千斤顶 (油缸行程600mm) 连接, 底座和推移千斤顶使用Ø28 mm110mm的销轴连接牢固 (图1) 。

(2) 支架支护强度及性能。原工作面回风巷超前段使用3.6 m长的Π型梁替换U型钢棚, 沿巷道方向使用2.4 m长的Π型梁打2列抬棚。支架支护阻力计算时取2.4 m为一个单元, 一个单元的支护面积为8.64 m2 (3.6 m2.4 m) , 单体柱共计20根。采用经验公式Pt=9.81Hγk, 其中, Pt为工作面合理的工作强度;H为液压单体柱支护高度, 取2.2m;γ为顶板岩石容重;取25 k N/m3;k为支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比, 一般为4~8, 取8。代入公式计算得, 每根单体柱载荷为186.47 k N。采用DW28-300/110型液压单体柱和ZF2200/16/24型支架大立柱可以满足支护强度要求, 通过巷道围岩变形量观测发现, 工作面回风巷两帮移近量最大70 mm, 顶底移近量最大66 mm。由此可见, 采用新型自移式抬棚超前支护, 工作面巷道在采动引起的超前支承压力影响作用下, 其围岩变形量很小, 巷道处于稳定状态。说明该支护方式是可行的, 可以保证工作面上超前巷道支护的安全。

(4) 操作方法。 (1) 将4组自移式抬棚组成双排迈步前移抬棚安装在回风巷中, 2排抬棚间距500mm (中中) , 其中靠煤壁上帮一排距上帮1 600mm, 靠下帮一排距下帮1 800 mm, 在端头安装1组。分别在巷道上下帮距煤壁200 mm处采用单体柱打贴帮柱, 距下帮500 mm处采用DW28-300/110型单体柱配合2.4 m长的Π型梁打一抬棚, 输送机布置在自移式抬棚和单体柱抬棚之间 (图2、图3) 。 (2) 双抬棚交替迈步前移, 每次移动0.6 m, 抬棚超前支护长度不小于10 m (2204工作面上超前加强支护方式为2种, 梯形半圆拱支护长度10 m, 自移式抬棚超前支护长度不小于10 m) , 巷道超前抬棚不得小于5组 (10根) 。 (3) 操作时, 先操纵操作阀收缩前大立柱, 将前上梁降低至脱离顶端支护梁 (最多只可降低100 mm) , 然后操纵操作阀, 使推移油缸伸出, 推动前底梁向前移动, 移动到规定位置后, 将前大立柱升起, 使前顶梁顶紧巷道顶端支护梁。 (4) 2人配合扶好顶梁, 2人协同操作伸缩立柱, 把顶梁缓慢放下 (距巷道顶梁100 mm) , 然后1人观察顶板情况, 1人操作推拉千斤顶, 直至把支架推拉到规定位置, 最后把支架升紧升牢。严禁前后大立柱同时降低、前后底梁同时移动, 移动抬棚时在自移式抬棚一帮打单体柱, 防止支架歪斜, 必要时在移动过程中栓防倒绳以确保安全。 (5) 自移式抬棚必须与3.6 m长的Π型梁接顶严密;每组自移式抬棚安装1块压力表, 压力不小于10 MPa, 超前单体柱压力不小于6 MPa。

4 新旧超前支护对比分析

原综采工作面上超前段采用DW25-250/100X型单体柱配合3.6 m长的Π型梁, “一梁四柱”。采用2.4 m长的Π型梁配合单体支柱在距上、下帮柱400 mm各支设1排抬棚, 为“一梁四柱两抬棚”支护方式。该支护强度低, 易造成工作面安全出口处顶板下沉、支架出现扭斜变形、单体柱钻底多、回撤困难、支护工程量大, 既增加了劳动强度, 又不利于安全生产, 制约了工作面的回采速度。自移式抬棚超前支护采用手动操作迈步交替自移, 实现了工作面超前支护机械化、自动化, 从根本上解决了原端头支柱钻底、顶板难控制、压力大等问题, 同时减少了大量的巷道支护工作, 提高了工作效率, 也大大提高了支护安全系数, 实现了安全生产。

5 结语

新型自移式抬棚超前支护技术在2204综采工作面的成功应用, 可从根本上解决工作面上超前及端头支护压力大、顶板难控制、支架钻底严重、支护不安全等问题, 充分说明自移式抬棚超前支护技术符合偃龙矿区三软煤层顶板不稳定、易垮落、煤层松软、易片帮、底板抗压强度低、支柱易钻底等地质条件的要求, 顺应综采面安全快速回采的需要, 有利于实现嵩山煤矿的安全高效发展。

参考文献

[1]孟宪臣, 王永祥.煤矿开采方法[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2008.

超前支护技术论文 第8篇

关键词：长大管棚,支护,软流塑地层

1 大管棚概述

大管棚超前支护技术, 是沿开挖轮廓周线钻设与隧道轴线平行的钻孔, 而后插入大直径 (一般为Φ108mm) 的钢管, 并向管内注浆固结管周边的围岩, 从而在预定范围内形成棚架的支护体系。先施作好超前管棚, 在管棚的超前支护下, 采用上半断面法掘进, 上部开挖后及时安设拱部钢拱架和锚、网、喷等初期支护, 钢架采用型钢拱架或格栅拱架, 待完全作好拱部支护后, 开挖下部, 下部左右两侧交错施工, 待一侧的钢架和初期支护施作完毕后, 再开挖另一侧。清水隧道出口段软流塑地层采用大管棚法施工, 取得良好效果。根据大管棚施工实践, 对大管棚施工技术进行简要分析, 并总结部分经验, 希望有助于此项技术的进一步推广和应用。

2 工程及地质概况

2.1 工程概况

清水隧道位于新建洛阳至湛江铁路永州至岑溪段安平-糯垌区间, 进口里程D K 4 3 9+3 4 6, 出口里程D K 4 4 2+7 8 2, 全长3 4 3 6 m, 线路纵坡4.8‰、-4.8‰, 全隧位于直线段内, 是洛湛铁路永岑段的控制性工程之一。该隧道出口段D K 4 4 2+7 8 2~+5 1 0段围岩级别设计为Ⅴ级。

2.2 地质概况

清水隧道穿越低山缓坡地貌, 地表呈波状起伏, 山脊、丘陵多呈长条状、圆形等。沟槽多为缓坡谷, 下切较浅。地表覆土较厚, 未见基岩出露。自然横坡10°~30°, 山顶及山坡均为森林覆盖, 植被发育, 交通条件差。隧道上覆盖第四系全新统冲积 (Q4dl) 粉质粘土及卵石层;坡洪积 (Q4dl+el) 粉质粘土, 下伏奥陶系中统缩尾岭群 (O2sw) 砂岩。该隧道出口段通过一山脊连续的山嘴, 地形为单面斜坡, 最大埋深3 0 m, 具浅埋偏压特点。其中DK442+782~+510段土层压缩性高, 灵敏性高, 强度低, 容易产生收缩变形, 地下水主要为孔隙潜水, 赋存于软-流塑粉质粘土层, 水量较丰富, 受大气降水影响较大。

2.3 问题的提出

(1) 该隧道出口段DK442+782~+510段围岩级别设计为Ⅴ级, 但是该隧道在施工期间揭示DK442+782~+660段地质、水文条件较施工图有较大出入, 主要地质情况为:全风化带表现明显, 地质条件极差, 节理发育, 围岩破碎, 呈粉砂土状。全风化砂岩夹杂的全风化页岩呈软塑状~可塑状, 围岩整体稳定型差。孔隙、裂隙水发育, 砂层呈饱和水状。

(2) 围岩自稳能力差, 开挖后极易坍塌。

(3) 掌子面难以稳定, 掌子面前方沉降难以控制。

(4) 经补勘测定D K 4 4 2+6 6 0~+5 2 0段洞身位于砂、页岩及花岗岩全风化带内, 岩体呈粉砂土及粘土状, 地下水发育, 围岩稳定性极差, 极易发生坍塌变形。由于开挖隧道形成地下临空面和地下水的排泄通道, 引起围岩多次发生塌方, 诱发斜坡地表开裂变形, 导致隧道初期支护变形、局部地段衬砌产生水平裂纹。

3 确定大管棚方案

为确保安全, 顺利通过复杂地段, 设计采用大管棚进行超前预支护, 管棚支护具有刚度大、结构强度高, 所形成的承载拱承载能力强的优点, 其一次支护长度大, 可以减少超前支护的次数, 缩短施工时间。单循环设计管棚23根, 环向间距40cm, 沿拱顶150°范围布设单循环管棚长40m, 循环搭接2m。管棚钢管规格:Φ108mm热扎无缝钢管, 壁厚6mm;管壁加工梅花状透浆孔。注浆采用水泥水玻璃双液浆, 有关注浆参数如表1所示。

4 大管棚施工

4.1 挖管棚工作室, 安装导向管

在管棚施工前, 隧道要扩挖至少60cm, 长10m, 作为管棚工作室。在掌子面开挖轮廓线上方架设一榀拱架, 用锚杆锁定, 将Φ127mm2m的管棚导向钢管焊在拱架背部。然后挂网喷浆封闭掌子面, 只露出导向管端头。考虑到下一循环管棚工作室的开挖及钻具下垂等因素, 导向管要加大外插角3° (不包括线路纵坡) 安装。安装时用经纬仪测量定位。

4.2 钻孔

钻孔是管棚施工的关键工艺环节, 钻孔质量的优劣直接到管棚的整体质量。根据地质条件及场地条件, 选用2台Y J 7 0电动钻机。钻孔主要采用翼片式硬质合金钻进工艺, 对于难成孔的地层则采用跟管法。施工顺序由下向上由两边向中间依次进行。用方木逐层搭建钻机平台。

4.3 安装钢管

由于该地层容易发生塌孔、缩径等现象, 因此成孔后要及时顶进钢管。为便于顶进, 第一根钢管前端加工成锥形。管棚钢管利用钻机动力头顶进, 钢管间为丝扣连接, 安装时用自由钳人工旋紧。为了增强管棚的整体结构性能, 相邻两孔钢管接头错开至少1m, 同一断面钢管接头数50%。

4.4 注浆

为了避免围岩内孔隙水通过钻孔流出而引起地面沉降, 必须及时注浆。采用G Z J D型双液注浆泵, 前进式注浆, 钻一孔注一孔。注浆工艺流程如图1所示。

注浆压力和注浆量是注浆施工中的两个重要技术参数, 二者至少有一个达到设计标准方可结束注浆。

5 长大管棚施工中遇到的主要问题及处理措施

软流塑地层长大管棚施工遇到的主要问题是钻孔循环介质对地层的扰动。钻孔循环介质一般用风或水, 主要起排渣和冷却钻头的作用。不论用风还是用水, 都或多或少对围岩有一定扰动。本次施工在第一循环采用风作钻孔循环介质, 排渣效果较好, 但由于风压高, 使孔壁受到破坏顶管困难;同时掌子面及边墙出现大面积开裂。改用水作循环介质后, 上述矛盾得以解决, 但必须控制水压和水量, 水压和水量过大, 孔壁和周围地层会受到破坏。适量的水不仅可以排渣和冷却钻头, 还能使孔壁粘土形成泥浆, 起到护壁作用。

6 总结及体会

工程实践证明, 长大管棚工法在隧道超前支护的应用是成功的。其优越性主要有以下几点。

(1) 采用长大管棚工法穿越软流塑地层, 通过注浆将松散的堆积体固结起来, 利用大管棚和钢拱架支护围岩, 注浆体与管棚和钢拱架连成一个整体而受力, 安全度高。

(2) 长大管棚工法的梁效应和固结效应, 在隧道开挖轮廓线外形成一个环向的支撑体, 既能有效地防止了松散体出现坍塌, 又能有效控制沉降。

(3) 管棚钻孔可作为地质预探预报, 地质资料可指导洞身开挖提供依据。

参考文献

[1]候学渊、钱达仁、杨林德.软上工程施工新技术[M].合肥:安徽利学技术出版社, l999.

超前支护技术论文 第9篇

西溪河联补水电站位于四川省凉山彝族自治州境内的金沙江支流西溪河上,是西溪河流域二库五级水电梯级开发方案中的第三级电站,是一座以发电为主的低闸坝高水头引水式电站。

1 管棚超前支护施工设计

1.1 管棚工作原理

管棚采用花管法灌浆,将隧洞顶拱周边岩体进行固结,使钢管和拱圈联合作用形成“人工加固拱圈”,结合洞挖时每隔100~120cm左右设置一榀钢支撑并及时挂网喷护混凝土形成临时支撑结构,以确保隧洞安全掘进。

1.2 布孔方式

导流洞管棚从拱脚算起,沿拱弧等间距布置,每序布设9根左右。管棚采用直径准127mm,壁厚6mm的地质钢管,单根管棚长度12~15m。管棚沿设计开挖线外边线布置。

1.3 布孔位置

为满足设计开挖断面要求和YXZ—70型锚固钻机施工操作要求,操作平台4m范围段顶拱应比设计断面扩挖71cm(其中钻机30cm,管棚13cm,钢支撑18cm,挂网喷混凝土10cm)。为了保证管棚施工质量,拟将管棚外插角沿洞轴线方向调整到6°(扣除底板设计坡降1.76%,管棚设计扩散角度为5°)左右。拱脚部位管棚向两侧外插角为3°左右。布孔结构见图1。

1.4 管棚锚固要求

每序管棚尾端外露长度以100cm为宜,外露部分与I18钢支撑拱架焊接成整体。管棚内下锚3Φ22钢筋束,以增强管棚自身刚度。每序管棚段开挖期间,尾部预留100cm~150cm作为前后两序管棚之间的搭接长度。为提高管棚周围岩体的固结效果,将管棚灌浆压力控制在0.8~1.0Mpa左右。

2 施工工艺及流程

2.1 施工工艺流程图(图2)

2.2 施工工艺

2.2.1 管棚制作

管棚采取孔口及孔底为实管,中间段为花管,花管每隔10cm钻一圈孔,每圈孔数为3个,呈梅花型布置,见图3。

2.2.2 钻机平台搭设

洞内出渣完成后,在施工面搭设一个宽度为4m的施工平台,顶部搭成梯形台阶,以便施工顶拱各个钻孔部位,施工平台满铺设厚度为5cm的木板。

2.2.3 孔位测放

先确定中轴线顶拱管棚位置,再沿顶拱外边缘布置各孔位,并用红油漆在岩石上标明孔号。

2.2.4 钻机安装固定

钻机上架后,用扣件卡扣牢固,保证钻机在钻进过程中不发生位移,并用地质罗盘校正钻机倾角及方位角,以保证钻孔孔向满足要求。

2.2.5 跟管钻进

(1)钻孔跟管方法。钻孔跟管采用YXZ—70型锚固钻机,CIR准110冲击器带动准127偏心跟管钻进。(2)操作技术要求。1)操作平台及钻机安装牢固,并和洞边墙支撑固定,保证施工中钻机和平台的稳定性。同时钻机及平台安装牢固,钻进过程中用地质罗盘校正钻机倾角。2)钻具及跟管开孔保证孔位点、导向器及动力头三点一线,并加长导管,随时用导向器导向以保证其钻孔角度,确保管棚的设计倾角。3)钻孔跟管开孔先采用低风量、低压力纯冲击先造引导孔,待孔基本成型后,开动正转让偏心钻具工作带动导管跟管,但转速要限制,以确保孔口岩体不被大面积扰动破坏。4)钻孔跟管过程中,应控制进尺速度不能过快,注意间歇空钻排渣,以保证导管及钻杆之间通道畅通,避免卡钻,并控制风量及钻压(风量、风压以可保证冲击器正常工作为准)。5)钻孔跟管起钻时,应先关闭风,然后反转半转收回偏心锤才可起钻。6)操作过程中应特别注意,当偏心钻具在导管内,只能反转,不能正转,只有偏心钻具出管靴后才能正转。(3)特殊情况处理措施。1)钻孔跟管过程中,若排渣不畅,出现残渣滞于导管内将钻杆“抱死”现象,可直接敲击导管,并少许反转,如此反复,以帮助排渣,但应注意可能会将钻具、管靴等反掉,若钻杆已被“抱死”,无法清理通畅,则只能利用钻机将导管全部拔出,重新跟管。2)钻孔跟管过程中,若排渣不畅,必须采用收回偏心锤协助往复风洗排渣,当出现偏心锤重新下入孔底不能出管靴情况时,可将偏心钻具下到孔底后,在管内正转半转,让偏心头卡住导管内壁,再利用钻机轻轻拔管少许,然后反转(控制旋转一周360°),将钻具下到底,进行纯冲击钻进,以确保偏心头出管靴,继续跟管钻进。3)若钻孔跟管结束后,出现偏心钻具无法收回导管内的情况,可采取控制风量,压力回零,空正转数转后,停风,给少许压力,用手动反转半转,再用液压反拔钻杆钻具,当可拔出。若各种手段均无效,则只能将导管、钻具全部反拔出后重新钻孔跟管。4)若钻孔跟管过程中,出现钻杆钻具仍然有进尺,但导管则不继续跟进,则不是管靴脱落或撕裂,就是中间某段导管脱落,只能拔管重新跟管。

2.2.6 固结灌浆

(1)灌浆方式及方法。管棚固结灌浆采用洞外制浆,中压灌浆泵送浆,灌浆采用孔口封闭纯压式全孔一次灌浆。(2)灌浆技术要求。1)管棚固结灌浆原则上应遵循有关固结灌浆技术要求和标准,但考虑到该工程为临时加固工程,灌浆的目的是使洞挖时水泥浆胶凝体能在洞身周围一定范围内起到粘结松散体的作用(因工期原因待凝时间不可能太长,故水泥浆不可能成为结石而起到加固的作用)。2)灌浆压力:为提高管棚周围岩体的固结效果,将管棚灌浆压力提高到0.8~1.0Mpa。3)浆液水灰比:采用1:1和0.5:1两级水灰比(以浓浆灌注为主,以便能尽快起到胶凝粘结的作用)。4)灌浆结束标准。在达到设计压力下,当吸浆量小于3L/min时持续10分钟即可结束灌浆。为保证管棚内充填密实的水泥浆液,终灌水灰比必须为0.5:1。

3 结束语

超前支护技术论文 第10篇

在不良地质施工困难地段, 如破碎的岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀地层、裂隙发育岩体、断裂破碎带、浅埋偏压等围岩, 采用管棚支护能取得较好的效果;在流塑状岩体或岩溶严重流泥地段, 采用管棚与围岩预注浆相结合的手段更是行之有效的方法。本文在总结大量超前管棚应用实践的基础上, 对管棚的作用机理、设计参数及施工工艺等方面进行了综合的探讨。

一、工程概况

万源 (陕川界) -达州 (徐家坝) 高速公路万源段的吴家河隧道, 设计为分离式隧道。左线长433.47m, 右线长500m, 隧道净宽为210.25m, 内轮廓净高5.0m, 两隧道轴线间距20m。隧道所处位置属剥蚀侵蚀中低山地, 地形起伏较大, 中间高两头低, 山体侵蚀现象严重。隧道整体设计埋深较浅其中LK34+648-LK34+780、LK34+930-LK35+058、K34+691-K34+805、K34+940-K35+175洞口段设计均为II类浅埋偏压加强围岩, 埋深在0-15m, 而隧道地表坡积覆盖层较厚就达0-12m, 同时上述里程隧道均位于山体坡脚处偏压严重。地表覆盖层地质主要为坡积碎石土, 隧道部分地质情况复杂, 洞口段主要为亚粘土、碎石土;洞身围岩主要为强、弱风化盐溶角砾岩、泥质灰岩、泥质灰岩夹泥岩, 岩体呈松散结构, 节理面破碎夹泥质充填物、风化严重, 整体性差, 同时存在不良岩溶地质。总体分析隧道地质:浅埋、偏压、破碎, 开挖后易失稳, 易滑塌。

二、施工方案

根据现场情况和工期的需要, 左右线采用单向前后交错平行作业掘进。洞口处偏压严重, 各洞口端采用长22m大管棚进行超前预注浆, 加固松散地层, 在开挖面形成簿壳, 整体受力, 发挥拱环效应, 有效防止仰坡面失稳, 防止地表坍方、下沉, 并缓解偏压影响, 解决隧道洞口开挖的困难。超前支护围岩后配以HK180a型钢钢架喷锚联合支护, 在监控量测技术的指导下顺利进行隧道开挖作业。

三、管棚设计

(一) 管棚设计参数

1、管棚棚管采用覬1086mm热轧无缝钢管, 钢管导向端做成尖形, 承压端焊上钢箍, 管口预留2m左右止浆段, 注浆孔按孔径10mm, 间距50cm沿孔壁呈梅花形布置。

2、管棚布置在开挖断面拱部120°范围内, 环向间距为40cm, 布置管棚33根。

3、钢管长度为22m, 当采用分段连接时采用4-9m, 钢管并用丝扣连接, 丝扣长度不小于15cm。

4、钢管沿隧道开挖轮廓线纵向近水平外插设置, 外插角为3-5°。

5、钢管施工径向误差不大于20cm, 沿相邻钢管方向不大于5cm。

6、纵向管棚水平搭接长度不小于1.5m。

(二) 注浆参数

1、注浆采用水灰比1:1单液水泥浆, 有水地段在早期强度与堵水要求较高时可采用CS双液浆。

2、注浆压力:0.5-2Mpa。

3、止浆墙根据围岩条件确定, 可采用10-20cm厚喷砼封闭断面, 洞口段可直接利用套拱作为止浆封闭断面设置。

4、注浆前先进行注浆现场试验, 根据实际情况确定合理注浆参数, 扩散半径、注浆量等。

5、单根钢管注浆量:Q=πr2L+πR2Lηαβ。式中:r钻孔半径, 0.125/2=0.06125m;L管棚长度, 考虑与套拱连接, 取24m;R为浆液扩散半径, 取0.4m;η地层孔隙率, 经测试为9%:α浆液有效充填率, 取0.9;β浆液损耗系数, 取1.15;单根管棚注浆量:Q=1.41m3。

四、管棚施工

大管棚超前支护工艺程序为 (见图1) :施工准备-套拱施工 (安装导向管) -搭设钻孔平台-安装钻机 (确定孔位) -钻孔-管棚安装 (封口) -管内注浆-进入下道工序。

(一) 定向和布孔

布孔参照相关的设计图纸, 测量放样画出管棚孔位, 相邻孔位误差不大于5cm。管棚定向采用套拱预埋导向管:施工套拱, 安装导向管, 导向管长2m, 导向管方向严格按外偏角设置并固定在钢架上。

(二) 钻孔

1、钻孔前先检修钻孔机具, 确保其正常运转, 并检查水压能否达到施工要求, 钻孔时严格按放样位置开钻。

2、开钻上挑角度控制在3-5°之间, 并随时检查角度值和钻进方向, 以避免因钻杆太长, 钻头因自重下垂或遇到孤石钻进方向不易控制等现象。

3、钻孔速度应保持匀速, 特别是钻头遇到夹砂土层、孤石时, 控制钻进速度, 避免发生夹钻现象或钻偏。

4、钻孔过程中应根据实际情况采取各种措施确保成孔质量。

(三) 安装管棚

1、钢管提前预制加工, 合理分段, 并运到施工现场。

2、成孔后及时检查并安装管棚钢管, 防止坍孔, 钢管逐节顶入, 采用丝扣连接。

3、钢管顶入后, 将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实, 并在外露端焊上法兰盘与注浆管口连接牢固, 严格检查焊接强度和密实度。

(四) 管棚注浆

1、施工准备。首先检查机械是否正常运转, 管路是否通畅。确认正常后先做压浆试验, 确定注浆参数无误, 正式压浆。

2、注浆。水泥浆拌制均匀, 注浆采用间隔形式进行, 过程中要随时检查孔口、邻孔、其他坡面处有无串浆现象, 如有串浆, 立即停止注浆, 采用锚固剂、速凝水泥砂浆等进行封堵。

3、结束标准。采用终压和注浆量双控制。以单管设计注浆量为标准, 当注浆压力达到设计终压不小于20min, 进浆量仍达不到设计标准时, 也可结束注浆。

4、效果检查。开挖检查浆液渗透及固结状况, 根据压力浆量曲线分析判断, 没达到设计要求时, 应进行补孔注浆, 同时注浆固结12小时后才可进行开挖施工。

五、施工效果检测

参照超前管棚效果检测方法, 本施工术的支护效果的检测从以下方面着手:先, 通过隧道现场开挖情况来看, 除极数钢管出现质量问题, 使丝扣断裂, 有陷外, 绝大部分符合设计要求, 而注浆本达到顶预期加固目的, 注浆固结体强可达12.5Mpa。通过拱顶位移计 (精度0.1mm) 和精密水准仪及净空水平收敛量测管棚及所支护的围岩下沉位移值周边收敛值 (部分检测结果见表1) 发现, 位移值并没有出现随时间急骤增长现象, 且整体最终均逐渐趋进稳定, 控制在《公路设计规范》要求的容许范围内, 说明整体支护效果好。

六、管棚作用机理分析

根据以上施工分析管棚超前支护施工技术的作用机理在于:

(一) 自然拱效应

通过管棚注浆, 使拱部开挖线外周边围岩预先形成加固的保护环。而加固环发挥自然“承载拱”的作用, 承受拱上部的地面荷载和岩层重量, 使拱内部围岩仅承受拱部围岩的形变压力, 从而创造了理想的开挖条件。

(二) 托梁效应

洞口管棚杆体本身在套拱及后续开挖型钢支护与未开挖岩体支护下形成一自然托梁整体。一方面防止了地表下沉, 另一方面将受到的围岩压力平均分配到洞身周围, 大大减少了围岩传递给初支的荷载。

(三) 联合支护效应

在管棚支护、径向中空锚杆注浆等联合支护作用下将开挖破坏后围岩主要压力自然转移至周边注浆加固围岩, 使隧道支护本身承受极少部分围岩压力, 充分发挥支护与围岩本身共同作用进行支护来维持支护的稳定。在浅埋地质破碎地带超前大管棚充分发挥了锚喷联合支护的作用。形成整体支护, 有效地保证了掘进施工和初期支护的安全。

七、总结

吴家河隧道洞口采用超前管棚施工, 已安全顺利进洞施工, 进一步说明超前大管棚支护对于各种特殊、困难地段有足够的可靠性能与较好的适用性, 对各种不良地质处理能够取得良好效果。