管棚钢管有什么用

A. 什么叫管棚施工

管棚法或称伞拱法，是地下结构工程浅埋暗挖时的超前支护结构。其实质是在拟回开挖的地下答隧道或结构工程的衬砌拱圈隐埋弧线上，预先钻孔并安设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临时超前支护作用，防止土层坍塌和地表下沉，以保证掘进与后续支护工艺安全运作。
日本实施的管棚法由于管棚的直径大、刚度大，同时又是密排布置的，当钢管的两端支撑梁的刚度达到足够的值之后，开挖引起的变形量非常小，如图所示：
管棚在实际工程中起简支梁作用，而两端的支撑梁便是简支梁的弹性支撑，上覆地层的变形主要包括两部分：
(1) 管棚的挠曲变形量；
(2) 端头支撑梁的变形。所以其变形控制主要通过提高管棚和端头支撑梁的刚度来实现。在日本和韩国该方法应用于隧道穿越既有铁路线或公路线，这样可以控制隧道开挖对既有线路产生的不良影响。
在软弱地层隧道拱部的小管棚，要形成通俗意义上的“棚”必须具备2 个方面的条件：
(1) 是管间的软弱围岩能形成微拱；
(2) 是具有足够数量能扩散或传递围岩压力的杆件结构。

B. 管棚钢管与孔口管区别

管棚钢管分为无孔钢管和钢花管两种，在实际施工过程中二者交错布置，一奇一偶，你说的孔口管就是钢花管，以便送管后灌注水泥浆。形成一个柔性拱结构超前支护，辅助进洞。

C. 隧道施工中超前小导管、超前锚杆、超前管棚的区别与联系

一、隧道施工中超前小导管、超前锚杆和超前管棚有点不同：

1、三者的支护原理不同：

（1）超前小导管的支护原理：超前小导管是稳定开挖工作面的一种非常有效的辅助施工方法。在软弱及破碎岩层施工中，超前小导管对松散岩层起到加固作用，注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性。

有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。超前小导管注浆适用于隧道拱部软弱围岩，松散、无粘结土层、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层级破碎岩层。

（2）超前锚杆的支护原理：超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固（预支护），在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。

超前支护主要适用于围岩应力较小，地下水较少、岩体软弱破碎，开挖面有可能坍塌的隧道中,松散地层结构松散，稳定性差，若有地下水时则更甚。在施工中极易发生坍塌，在这类地层中施工时，除减少对围岩的扰动外，还应加强临时支护，临时支护可采用超前锚杆。

（3）超前管棚的支护原理：一般是沿地下工程 断面的一部分或全部，以一定的间距环向布设，形成钢管棚护。管棚超前支护是为了在特殊条件下安全开挖，预先提供增强地层承载力的临时支护方法。

2、三者的施工要求不同：

（1）超前小导管的施工要求：沿隧道拱部均匀布设，环向间距应符合设计要求，宜为30～50 cm，外插角宜为10°～15°。小导管应按设计长度施作，应大于2倍循环进尺，宜为3.5～5.0 m，搭接长度不应小于1.0 m。

应与钢构架成联合支护。小导管材质和直径应符合设计要求，宜采用参42mm的无缝钢管，前端做成圆锥状，在后端焊接钢筋箍筋，管体布设梅花形溢浆孔。小导管的安设应采用引孔顶入法。钻孑L方向应顺直。钻孔深度和直径应与导管匹配。钻孔采用吹孔法清孔。

（2）超前锚杆的施工要求：超前锚杆的设置应充分考虑岩体结构面的特征，一般是在拱部纵向设置，称为拱部超前锚杆，必要时可局部设置在拱脚附近，横向斜下方一定角度，称为侧墙超前锚杆。

超前锚杆宜采用早强水泥砂浆锚杆或树脂锚杆，也可采用组合中空锚杆，以尽早发挥超前支护作用。水泥砂浆的强度等级不应低于M20。

若用普通水泥砂浆，则爆破时其强度可能还未达到要求。当岩体较破碎时，可采用中空注浆锚杆或自钻式锚杆，可将锚杆和注浆管的功能合二为一，注浆后无需拔出即成为一根锚杆，但成本较高。

（3）超前管棚的施工要求：钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。钻孔外插角1°～3°以为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°。

施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

3、三者的具体作用不同：

（1）超前小导管的具体作用：超前小导管是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。

（2）超前锚杆的具体作用：将超前锚杆打入掘进前方稳定岩层内，末端支承在拱部围岩内专为超前锚杆提供支点的径向悬吊锚杆，或支承在作为支护的结构锚杆上，使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛坍塌。

（3）超前管棚的具体作用：主要用于对于围岩变形及地表下沉有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中，如软弱、沙砾地层和软岩、岩堆、破碎带地段。

二、隧道施工中超前小导管、超前锚杆和超前管棚之间的联系：

超前小导管、超前锚杆和超前管棚三者均属于超前支护，是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于掌子面开挖的辅助措施。隧道穿越软弱破碎围岩时，开挖扰动会引起较大的围岩变形。

如果初期支护施做不及时，围岩变形可能超过其容许范围，严重时引起掌子面失稳、隧道塌方，造成重大经济损失。此时，需采用超前小导管、超前锚杆和超前管棚3种隧道超前支护措施来控制围岩的变形，从而达到保证隧道施工安全的目的。