管棚作為地層預加固技術的工作機理

管棚作為地層預加固技術的工作機理

日期:2022-04-14 13:57:27

由于城市地鐵隧道,尤其是暗挖車站隧道上方道路、廣場、建 (構 )筑物及地下管線分布較多,管棚支護也成為暗挖施工控制土體下沉和地下管線沉降的一種 有效措施 ,起到限沉的作用。

 


                                                                                  車站主體暗挖段橫斷面

管棚作為地層預加固技術的一種有效措施,其工作機理為 :

①通過管內壓注水泥漿或水泥砂漿 ,在加強自身剛度的同時 ,使管棚與周圍土 (巖 )體密實 ,加強了管棚與圍巖的黏結力 ,起到加固土 (巖 )體 ,增大地層自 穩能力的作用。

②管棚沿隧道工作面推進方向布置的一端與初次支護結構體相聯結 ,另一端深入前方土體中 ,形成可視 作兩端固定的梁結構。這種超前預加固和支護能夠提 供有效的豎向抗力 ,是典型的超前預支護體的梁效應。

在超前預加固和支護結構的各個超前支護單元體間極易發生成拱現象,這種小跨度拱群大大減少了無超前支護時,土體調整和成拱達到平衡所需的時間。 隧道很快建立起新的平衡,使邊界為連續的小拱群嚴密控制,而小拱下的土體由隨后的混凝土來約束,這便 是地層預加固的成拱效應。

管棚所形成的地層預加固小結構的縱向梁效應以及橫斷面的拱效應,在隧道開挖時將承載來自上方的土體荷載,對地層的穩定起促成和強化作用。

③在軟弱地層中 ,土體開挖引起地層荷載釋放時 , 管棚從上一施工循環支護結構完成到下一循環進行過程中 ,所承受的釋放荷載體系可視為由未開挖土體、管 棚及已支護段三部分構成。通過對特定土體和支護剛度條件下的管棚內力分析表明:管棚內力隨著已施工段支護剛度和土層基床系數的增大而降低 。

因此 ,隨著隧道支護結構的延續 ,不斷將土體開挖釋放的荷載傳遞到支護結構 。

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