超前管棚支护技术在井巷断层破碎带中的应用研究

唐先明

摘 要 本篇文章论述了超前管棚支护技术在井巷断层破碎带等不良条件下的应用，并且以尖山采场露天转地下开采工程为例，阐述了这种技术的优点所在。该矿在施工过程中穿越断层以及破碎地带，采用了这种管棚支护技术，使得该矿的断层破碎地带的支撑能力得到了加强，并且采用这种技术取得了良好的效果。希望这篇文章可以为相关人士带来一定的借鉴意义。

关键词 超前管棚支护技术;井巷;断层破碎带;应用研究

引言

超前管棚支护是在预备开挖的地下洞室及待开挖隧道周围边上，间隔一定的距离，沿洞轴钻孔，安装惯性力矩比较大的钢管，然后进行注浆灌注的一种预支护的措施。这种技术的工作原理是这样的：第一点是“承载拱”功能，即先通过管棚进行注浆，形成对拱顶的加固保护，拱圈承担拱上部的地面荷载和岩体，使拱中的围岩只承担拱的作用，在这样的状况下，围岩的变形压力为工程提供了理想的开挖条件。第二点就是起到全力支持保护作用，即当超前管棚密集分布在隧道开挖轮廓周围时，加固环发生变化，它减少了结构的形状，减少了上部荷载对隧道支撑结构的传递，圆形固结层和管棚将拱体内围岩的变形应力传递到支承拱体内拱之间的连接，形成整体支撑，有效地保证了开挖和施工安全及支持。

1超前管棚支护技术优势概述

第一点就是工艺相对简单。超前管棚支护技术不需要大型的机具设备，操作简单易学，预加固效果明显。并且这种技术施工的速度较为快速，临时支护及时、安全性能好，可以阻止严重的深水现象，经济和社会方面的效益好。第二点就是这种技术的适应能力强。对于井巷的断层带以及破碎带这种技术都是可以使用的[1]。

2超前管棚支护施工

（1）施工准备。第一点是在施工之前，需要在充分的熟悉设计图纸的前提下，进一步的调查施工位置地质的具体状况，根据具体的地质情况以及可灌性和渗透系数等参数确定注浆的类型;第二点是通过前人的试验确定或者是调整注浆的半径和注浆的压力;第三点是加工特殊的额导管，进一步准备施工的器具以及设备器具，以便进行下一步的工作。

（2）定向和布孔。空位置的布置也要按照图纸的布置进行。相邻的空位的误差必须符合相应图纸的要求，管棚定向是可以采用两种方法确定的。第一种就是安装定向的套管，并且套管可以选用稍微比钻头大的钢管，一般的话长度2米就可以了，套管的方向决定了套管的方向的。第二种是采用挂线定向，距离以10米为宜，通过前后两点挂线确定管棚的方向，在定向的时候我们也应该考虑多方面的因素的影响。

（3）钻孔安装导管。在进行钻孔之前，应该首先喷涂混凝土用以封闭掌子面，防止漏浆的现象的发生，然后再测量布孔，在设计空位上点上记号。开孔的时候，首先是满钻，然后是轻压，保证钻孔的质量，钻进去之后要使用专门的仪器测量空位的方向，发现方向有问题的时候及时纠正，成孔之后，用特殊的工具将孔内的杂质掏出来，以免发生堵塞的现象，

（4）注浆施工。①灌浆准备：管棚安装后，螺丝孔板阀和连接注浆管。灌浆泵用于检查管道是否漏水以及设备工作是否正常，然后进行水力试验，冲洗岩石裂缝，扩大泥浆通道，增加泥浆填充密度，验证岩石的渗透性。②灌浆准备：确定灌浆等灌浆参数比之前灌浆和灌浆压力测试。泥浆配比的选择应考虑岩石的断裂和泥浆的扩散半径，并通过现场试验确定扩散半径。准备浆体时，注意进料顺序和速度，防止浆体结块。③灌浆施工：清洗后，建设应当从底部到顶部。先薄后厚，先大后小。浆液混合或操作时，应定期进行注浆。④结束标准：最终的压力和注浆量双重控制。以单管的设计灌浆量为标准，当灌浆压力达到设计最终压力≮20分钟和灌浆量没有达到设计标准，注浆也可以完成。⑤效果测试：检查泥浆的渗透和集成在开挖期间，和法官体积曲线泥浆压力根据分析和判断。当不能满足设计要求时，需要进行孔压浆[2]。

3超前管棚支护技术具体施工方案设计

3.1 扩挖段开发施工方案

为了保证超前管棚施工工程的精度要求，必须严格按照施工开挖室的设计要求进行作业，防止超前管棚在施工过程中出现下垂现象，并降低支撑保护作用。扩挖的工作室一般长度为8米，径向扩挖的深度一般为0.8米左右，这样方便现场施工人员办公。并且还需要根据实际的需要调整钢拱架的空间结构。

（1）扩挖之前固结注浆。在扩挖工作室之前，必须对扩挖段进行固结处理，在洞身段我们采用特殊的钢管进行全断面的固结处理，间距采用1.0米×0.5米的型号，并且采用梅花形布防。这样可以防止开挖过程中出现塌方和掉块的现象，按照擴挖的工作室的尺寸，我们需要在每一个的拱架中间布置注浆孔的，并且这种浆液是特殊配比的水泥浆。

（2）扩挖工作室。首先我们先开个头，然后慢慢扩孔，进而扩大至2米的工作室。渐变至扩大的设计段，然后拆除支撑器材，这些器材包括拱架、混凝土以及小钢管等，拆除只有还需要进行重新支撑，完成之后再进行彻底拆除。

3.2 导向墙的施工方案

第一点是对这种导向墙的位置进行测量，以保证超前管棚的施工的工作台，导向墙的内部应该搭设应有的物品用以铺设模板，拱架需要采用钢管进行加固，确保导向墙的稳固性能，导向墙需要采用特殊技术一次性成型。

第二点是施工前应该提前设计好轮廓线，需要在轮廓线以外进行施工操作，这样做的好处是保证导向墙可以紧贴着掌子面，这样是有好处的。导向墙内部需要安装特定的钢管，并且还要使用特定的钢管作为管棚的导向管的。导向管的倾角为1°到3°之间，环形间距为30mm左右[3]。

4结束语

超前管棚支护技术在井巷断层破碎带中优势明显，这对于井巷工程具有重要的意义。管棚注浆填充了井巷断层的破碎带，增强了这种结构的完成性以及整体的承载能力，这样与管棚拱架共同形成了强大的支撑结构。通过这篇文章我们可以知道，超前管棚技术可以在极其复杂的断层中形成强大的承载力，这样是有利于复杂地形的施工的。这种技术对我们是具有一定的参考意义的。

参考文献

[1] 孙赞，田伟.超前管棚支护在软弱围岩隧道施工中的应用[J].工程建设与设计，2020，（2）：63-64.

[2] 李越.城市隧道超前管棚支护的施工技术难点分析[J].四川建材，2019，45（7）：108-109.

[3] 罗利民.城市隧道超前管棚支护的施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2019，（6）：136.