[发明专利]一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管棚结构及其施工方法，特别涉及一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构及施工方法。

背景技术

常规的管棚工法是在隧道开挖之前沿开挖断面轮廓以一定间隔钻孔，插入钢管，再从插入的钢管内注浆，来增加钢管外围岩的抗剪切强度，从而维护和增大了软弱围岩的自承能力，维持围岩稳定，防止隧道开挖引起的坍塌。目前管棚也被推广应用于城市地下工程的暗挖施工中，在薄覆盖的软弱松散土层和不良地质地层施工时，通过设置大直径管棚超前支护，可以达到最大程度的控制地层沉降的目的。在城市浅埋暗挖工程中，为严格控制变形，所采用的管棚直径有不断增大的趋势，以增加管棚的刚度。本发明提出，在浅埋暗挖大型地下结构施工中，采用大直径的管棚形成棚架，承受上覆地层自重和路面车辆超载，并通过断面设计、合理配筋及材料选择使其具有足够的抗弯刚度，满足变形控制要求。在该种管棚棚架的保护下进行较大规模的土方开挖，满足大型地下结构快速、安全施工的要求。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构及施工方法，其目的在于提供一种直径大、强度高、刚度大、用于地下工程超前支护的管棚结构。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构，其特征在于：所述管棚结构是由经分段钢管焊接形成的通长钢管、混凝土以及经分段钢筋笼焊接或连接形成的带支架的通长钢筋笼组合而成，所述的通长钢筋笼置于通长钢管内，支架焊接于通长钢筋笼底部，并置于通长钢筋笼与通长钢管内壁之间，使通长钢筋笼置于通长钢管中部，在放入了通长钢筋笼的通长钢管内注入有混凝土，所述通长钢管、通长钢筋笼与混凝土通过组合粘结形成整体。

所述的一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构，所述通长钢管每一分段长度为3m~6m，直径为300mm~1500mm，壁厚为6mm~22mm，通长钢管分段置入钻孔内，各分段钢管之间采用焊接连接。

所述的一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构，所述通长钢筋笼分段置入所述通长钢管内，各分段钢筋笼之间采用焊接或者接驳器连接，在通长钢筋笼下部焊有若干支架，通长钢筋笼的纵向钢筋的接头错开布置。

所述的一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构，通长钢管的接头与通长钢筋笼的接头错开布置，二者的接头不在同一截面内。

其中，所述管棚结构通长钢管内分段置入钢筋笼，钢筋笼是由纵向钢筋、螺旋箍筋绑扎制成，钢筋笼分段长度3m~6m，总长度与所述管棚钢管的长度相同；纵筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋，直径为16mm~32mm。

其中，在放入了钢筋笼的管棚钢管内灌注混凝土，为便于混凝土灌注，可采用细石混凝土，一般是指粗骨料最大粒径不大于15mm的混凝土，由水泥、水、砂和小于15mm的粗骨料组成，混凝土强度等级不低于C20。

上述的一种用于地下工程超前支护的大直径管棚结构的施工方法为：

第一步：在拟建地下工程两侧构筑围护结构，在围护结构一侧开挖长条形基坑，作为管棚工作室，在管棚工作室内安装水平定向钻机；

第二步：沿管棚结构的设计位置定向钻进，同时通过顶进使构成通长钢管的第一段短钢管跟进孔内；

第三步：退钻并接长钻杆，同时安放并通过焊接连接下一段构成通长钢管的中间标准段钢管；继续钻进，同时通过顶进使接长的中间标准段钢管跟进钻孔内；

第四步：重复第三步，直至安装完设计数量的中间标准段钢管；安放并通过焊接连接构成通长钢管的最后一段尾部短钢管；继续钻进，同时通过顶进使接长的尾部短钢管跟进钻孔内，满足管棚结构的设计长度；

第五步：把构成通长钢筋笼的第一段短钢筋笼送入通长钢管内，留出一定长度以便与下一段中间标准段钢筋笼连接；

第六步：安放下一段构成通长钢筋笼的中间标准段钢筋笼并与上一段连接好后向通长钢管内推进，此段中间标准段钢筋笼留一定长度以便与下一段中间标准段钢筋笼连接；

第七步：重复第六步，直至安装完设计数量的中间标准段钢筋笼；安放并通过焊接连接构成通长钢筋笼的最后一段尾部短钢筋笼，并送入通长钢管内，使通长钢筋笼长度满足设计要求；

第八步：向含有通长钢筋笼的通长钢管内泵送混凝土，使通长钢管、通长钢筋笼、混凝土形成整体，即形成了钢管内含钢筋混凝土的大直径管棚结构。

有益效果