管棚管

管棚法施工或稱傘拱法，是地下結(jié)構(gòu)工程淺埋暗挖時(shí)的超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。其實(shí)質(zhì)是在擬開挖的地下隧道或結(jié)構(gòu)工程的襯砌拱圈隱埋弧線上，預(yù)先鉆孔并安設(shè)慣性力矩較大的厚壁管棚管，起臨時(shí)超前支護(hù)作用，防止土層坍塌和地表下沉，以保證掘進(jìn)與后續(xù)支護(hù)工藝安全運(yùn)作。
管棚管應(yīng)用
管棚超前支護(hù)法是近年發(fā)展起來的一種在軟弱圍巖中進(jìn)行隧道掘進(jìn)的新技術(shù)。管棚法最早是作為隧道施工的一種輔助方法，在軟巖隧道施工中穿越破碎帶、松散帶、軟弱地層，涌水、涌砂層發(fā)揮了重要作用。由于預(yù)埋超前管棚做頂板及側(cè)壁支撐．為后續(xù)的隧道開挖奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，且施工快、安全性高、工期短．被認(rèn)為是隧道施工中解決冒頂?shù)淖钣行ё詈侠淼氖┕し椒ā?br /> 隨后管棚法被用于城市地下鐵道的暗挖施工，在建筑物密集、交通繁忙的城市中心地區(qū)．采用明挖法施工地下工程必須拆遷大量的地層管網(wǎng)和地面建筑物，隨著人們對環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高及政府對環(huán)保的日益重視，承包商們不得不放棄既影響交通又不利于環(huán)境保護(hù)的明挖法而改用暗挖施工法，管棚法作為一種重要的暗挖施工法在日本、美國及歐洲各國被廣泛采用。
管棚鉆機(jī)是管棚法施工技術(shù)中最關(guān)鍵的設(shè)備，它的作用是沿著隧道斷面外輪廓超前鉆進(jìn)并安設(shè)管棚。最早的管棚法施工采用的是普通水平鉆機(jī)．隨著管棚法大量應(yīng)用．專用管棚鉆機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。世界上最早推出管棚鉆機(jī)的是意大利RODIO公司的管棚鉆機(jī)。隨著一些著名的制造商也相繼推出了專用的管棚鉆機(jī)．如意大利的CASAGRANDE公司、SOILMEC公司、PUNTEL公司、美國INGERSOLL．RAND公司等。用于管棚施工的鉆機(jī)分為坑道鉆機(jī)、定(導(dǎo))向鉆機(jī)、水平鉆機(jī)、夯管錘及專用管棚鉆機(jī) 長隧道最好選用專用管棚鉆機(jī)．短隧道如地下立交、地下過街道可考慮用其它類型的鉆機(jī)。世界上最長的大口徑長管棚是日本八戶市一段公路隧道施工采用的管棚，全長180m，全部采用長管棚施工， 從隧道兩端設(shè)立了管棚推進(jìn)基地各推進(jìn)90m，水平鉆機(jī)安設(shè)管棚。 中國地質(zhì)裝備總公司1987年開始研制開發(fā)專用管棚鉆機(jī)，1989年北京西單地鐵車站的承建商鐵道部第十六工程局在采購管棚法施工設(shè)備時(shí)，中國地質(zhì)裝備總公司開發(fā)研制的土星鉆機(jī)以鉆孔精度高及價(jià)格低而中標(biāo)，并在舉世矚目的北京西單地鐵車站暗挖工程中獲得成功的應(yīng)用，鐵道部第十六工程局先后購買了8臺(tái)土星管棚鉆機(jī)在工程實(shí)踐中，中國地質(zhì)裝備公司先后開發(fā)了5個(gè)品種的鉆機(jī)并形成系列產(chǎn)品。管棚鉆機(jī)廣泛適用于水電、冶金、公路、建材、國防等施工單位，適用于中硬及硬巖中的鑿巖工作，更適用于穿鑿預(yù)裂爆破及水平、階梯式爆破深孔，尤其對開邊坡預(yù)裂孔及預(yù)應(yīng)力錨索鉆機(jī)更有其獨(dú)到之處。履帶自行式管棚鉆機(jī)，自帶動(dòng)力，移動(dòng)非常方便。
管棚原理
下面我來進(jìn)行對標(biāo)題以下兩個(gè)因素來介紹下，管棚施工在軟弱圍巖的隧道施工究竟起了什么作用？這涉及到設(shè)計(jì)和施工的理念。日本實(shí)施的管棚法由于管棚的直徑大、剛度大，同時(shí)又是密排布置的，當(dāng)管棚管的兩端支撐梁的剛度達(dá)到足夠的值之后，開挖引起的變形量非常小，如圖所示：
管棚在實(shí)際工程中起簡支梁作用，而兩端的支撐梁便是簡支梁的彈性支
撐，上覆地層的變形主要包括兩部分：
(1) 管棚的撓曲變形量；
(2) 端頭支撐梁的變形。所以其變形控制主要通過提高管棚和端頭支撐梁的剛度來實(shí)現(xiàn)。在日本和韓國該方法應(yīng)用于隧道穿越既有鐵路線或公路線，這樣可以控制隧道開挖對既有線路產(chǎn)生的不良影響。
管棚管施工條件
在軟弱地層隧道拱部的小管棚，要形成通俗意義上的“棚”必須具備2 個(gè)方面的條件：
(1) 是管間的軟弱圍巖能形成微拱；
(2) 是具有足夠數(shù)量能擴(kuò)散或傳遞圍巖壓力的桿件結(jié)構(gòu)。如圖：
是一般管棚施工預(yù)支護(hù)正臺(tái)階施工方法，每一開挖步長Δli 僅0.5～1.0 m，開挖面1 前方的管棚埋入圍巖之中，起到約束已開挖區(qū)管棚的變形作用，同時(shí)，埋入段對掌子面前方的圍巖體具有加固作用，這一作用使開挖釋放應(yīng)力也隨之減少。