考虑微拱效应的隧道洞口段管棚合理间距确定方法及参数分析

管棚支护是隧道工程在复杂地质环境中常用的辅助施工手段,其主要依靠管间微拱效应发挥支护作用,而微拱的形成和破坏与管棚间距密切相关。综合考虑侧向土压力及微拱截面应力的非均匀分布特征,确定了考虑侧向土压力作用的微拱合理拱轴线形状,并推导了其标准方程,结合微拱的破坏条件提出了管棚合理间距的计算方法。对所提出的方法进行工程算例分析,并与已有关于管棚间距的计算方法进行了对比,验证了该方法的合理性。在此基础上,对影响管棚间距的主要参数进行分析,研究结果表明:管棚间距与拱顶荷载呈负相关关系,与管棚直径、土体黏聚力呈线性正相关关系,与土体内摩擦角呈非线性正相关关系,且土体内摩擦角的增大对管棚间距增大的影响也随之增大。随荷载的增大,上述参数对管棚间距的影响均减弱。

考虑微拱效应的隧道管棚受力机制分析与支护效果评价

考虑管间微拱效应、初期支护滞后效应、应力释放时空效应和基床系数变化特性,将管棚在轴向上划分为不同受力区段,建立深浅埋隧道管棚的力学理论模型,进而通过参数分析揭示管棚力学响应受影响规律。研究表明:(1)管棚在环向上表现为微拱效应,具有承载减跨效果,管棚外载为管间微拱转移的岩土压力;(2)管棚轴向上体现为长梁效应,发挥荷载传递作用,将超前围岩荷载传递至后方初支;(3)基于Pasternak弹塑性地基梁理论,推导了管棚挠度和内力的理论解,较既有理论解更贴近实测结果;(4)提出了围岩/初期支护承载比和管棚挠曲变形以量化评价管棚支护效果,为合理控制管棚变形并有效传递围岩荷载,软岩大跨隧道开挖进尺不得大于2m,拱顶附近30°范围内的管间距较其他部位应缩短5~10 cm。

不良地质工程中钻进式注浆管棚技术的综合应用研究

地下不良地质施工中,超前管棚注浆支护技术广受青睐,但在实际施工中,会频繁遭遇各种复杂多变的地质条件,客观上要求管棚工艺工法也需随之改进.本文所介绍的钻进式注浆管棚综合技术,已经在某特大不良地质工程中得到成功开发应用,可为类似的不良地质工程施工提供借鉴,同时可为管棚技术的进一步拓展研究提供新思路.