超前支护施工方案

目 录

1.1超前长管棚 ...................................... 1 1.2超前小导管施工 .................................. 4 1.3超前帷幕注浆 .................................... 8 1.4超前锚杆....................................... 14

超前支护施工方案

1.1超前长管棚

⑴管棚布置

洞口段超前长管棚采用长度大于10m热轧无缝钢花管（φ108mm、壁厚6mm，φ89mm、壁厚6mm）,布置于隧道拱部120°长度20m、30m，环向间距40cm，管棚长度满足设计要求。管棚外插角为1°～3°。洞口段管棚设置1m厚导向墙，采用C20混凝土，导向墙设2榀工字钢架。长管棚布置结构形式见图1-1、图1-2。

C20混凝土导向墙￠108长管棚100cm开挖轮廓线图1-1长管棚横断面布置图

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C20混凝土导向墙 20cm100cm20cm厚C20网喷混凝土 护坡兼浆墙 I18导向墙钢架 图1-2长管棚纵向布置图 ⑵施工工艺 超前长管棚施工工艺流程详见图1-3。 管棚加工 测量放线 安装导向墙模板 绑扎钢筋 安装导向管 浇注导向墙混凝土 搭设管棚施工作业平台 钻孔、下管 测量放线 是否达到设计孔注浆 是 否 否 图1-3超前长管棚施工工艺流程图 第 2 页 共 16 页

是否达到终孔标 是 结束

根据管棚施工的机械设备情况，在开挖至管棚施工段时，预留下台阶不开挖，作为管棚和混凝土导向墙施工平台。工作平台宽度为2.5m，高度2.0m，平台两侧宽度为1.5m。

⑶导向墙施工

采用C20混凝土护拱作为管棚的导向墙，截面尺寸为1m*1m，导向墙在隧道开挖外轮廓线以外，紧贴洞口仰坡面。导向墙内设两榀Ⅰ18号工字钢制作的钢拱架为环向支撑，拱脚各设4根φ42锁脚导管，管棚的导向管焊接固定在钢拱架上。

⑷管棚制作

管棚采用φ108钢管制作，管壁打孔,采用梅花型布孔，孔径为10～16mm，孔间距纵向为为15～20cm，环向为9～12cm，钢管尾端留不小于100cm不钻孔的止浆段，钢管长度不大于10m。

⑸钻孔

加工简易台架作为工作平台，防止在钻孔时钻机摆动、倾斜、不均匀下沉而影响钻孔质量。

选用的钻机首先应适合钻孔深度和孔径的要求，为减少因钻具移位引起的钻孔偏差，钻机立轴方向应准确控制，钻进过程中要经常采用测斜仪量测钻杆钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时及时纠正。

孔口管直径：φ127mm、壁厚5mm； 钻孔平面误差：径向不大于5cm。 ⑹下管、清孔、安放钢筋笼

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钻孔检测合格后，将钢管连续接长，用钻机旋转顶进将其顶入孔内，如遇故障，需清孔后再将钢管插入。为改善管棚受力条件，接头应错开，使钢管接头错开，隧道纵向同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的50%，相邻钢管接头错开距离不小于1m，因此第一节管采用4m和6m交替布置，编号为奇数的第一节管采用4m长钢管，编号为偶数的第一节采用6m长钢管，以后每节均采用6m长钢管，两节钢花管之间采用φ140mm丝扣联结。

为增加管棚的抗弯能力，钢管中增设钢筋笼，钢筋笼由4根φ18主筋和固定环组成。钢筋每1m间距用5cm长φ42钢管连接，壁厚3.5mm。

⑺注浆

采用全孔压入式向大管棚内压注水泥浆。注浆按先下后上，先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制，达到结束标准后，停止注浆。注浆压力为0.6mpa～1.0mpa。 1.2超前小导管施工

超前注浆布置形式为是单层超前注浆小导管。超前小导管施工工艺流程见图1-4。

⑴ 导管结构

小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻φ6～8mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距为10～20cm，尾部1m范围内不钻孔以防漏浆。加工成形后的小导管构造详见图1-5。

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检修 管路泄漏 风钻钻孔 顶入钢管 连接管路 压水试验 工作面泄漏 有无渗漏 无 封闭岩面 制浆 注浆 检查加固效果是否达 到要求 是 停止注浆 注下一孔 否 补钻注浆孔

图1-4超前小导管施工工艺流程图

图1-5小导管构造图

⑵小导管布置

超前注浆小导管采用φ42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长度为3.5m～4.5m；两环之间搭接长度不小于1.0m，外插角为10°～12°，环向间距30～50cm。

⑶钻孔

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先将小导管的孔位用红漆标出，钻孔的方向垂直于开挖面，仰角10°。采用风枪成孔。钻孔钻进避免钻杆摆动，保证孔位顺直。钻至设计孔深之后，用吹管将碎碴吹出，避免塌孔。

⑷顶管

在钻孔内插入φ42mm钢花管，在管尾后段30cm处，将麻丝缠绕在管壁上呈纺锥状，并用胶带缠紧。开动钻机，利用钻机的冲击力将钢花管顶入围岩中，钢管顶进长度不小于90%管长。

⑸固定

顶管至设计孔深后，将孔口、钢花管与孔壁之间的缝隙封堵。孔口露出喷射混凝土面15cm，安装钢拱架后与拱架焊接在一起。

⑹压水

管路连接后进行压水试验，检查管路及工作面有无渗漏现象。 ⑺小导管注浆

小导管注浆见图1-6，图1-5。 ⑻注浆设备选择

超前小导管注浆采用TGB-HG90/90型注浆泵。 ⑼浆液的选择

浆液采用水泥砂浆或水泥浆。 ⑽注浆量

为了获得良好的固结效果，必须注入足够的浆液量，确保一定的有效扩散范围。注浆范围按开挖轮廓线外0.3～0.5m设计并且浆液在地层中均匀扩散。注浆压力与岩层裂隙的关系见图1-5.7-8。

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准备工作 安 装 钢插管 联结管路及密封管口 压水检查达到要求 封闭 工作面 机具设备检查 拌浆 压力流量达到要求 结束 制 作 钢插管 是 注浆 钻 孔 否 否

图1-5 小导管注浆施工工艺流程图

止浆塞

图1-6 小导管注浆施工示意图

注浆嘴进浆管注浆桶注浆泵高压胶管压力表小导管浆液单孔注入量Q和围岩的孔隙率有关，根据扩散半径及岩层的裂隙进行估算，其值为：

Q=πR2L(m³)

式中：R—浆液扩散半径(m)；

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L—压浆段长度(m)；

η—岩层孔隙率，砂土取40%，粘土20%，断层破碎带5%。

裂隙宽度（mm)注浆压力与岩层裂隙的关系9080706050403020100101520253035404550注浆压力（0.1MPa)

图1-5.7-8 注浆压力与岩层裂隙的关系图

⑾注浆压力

注浆压力为0.2～0.3Mpa，施工中根据施工现场试验确定较合理的注浆参数。

⑿注浆注意事项

注浆前检查注浆泵、管路及接头牢固程度，防止浆液冲出伤人。 注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理。

注浆时注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决。做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。 1.3超前帷幕注浆

小安隧道D5K356+250～300（其它注浆段根据超前地质预报确定，单孔水量10L/min或超前钻孔中水量超过0.4L/min.m应进行注浆）岩溶发育，可能引起突水涌泥或地下水、地表水流失，采取“以堵为

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主，限量排放”的原则，通过超前帷幕注浆控制地下水流量，保证施工安全。超前帷幕注浆施工工艺流程见图1-5.7-9。

⑴帷幕注浆参数

注浆段长30m，开挖25m，并保留5m的止浆岩盘。单孔浆液有效扩散半径1.5m，终孔间距2.0m，注浆开工孔径Φ108mm，终孔孔径部小于90mm，注浆范围为开挖轮廓线外8m。注浆终压力一般为1.5～2Mpa。单孔注浆压力逐渐升至设计终压，并继续注浆10min、注浆结束时进浆量小于20L/min，检查孔水量小于0.2L/min、检查孔取芯，浆液充填饱满，可以停止单孔注浆。所有注浆孔都达到单孔结束条件、注浆后涌水小于3m/m.d、浆液有效注入范围大于设计值，可以全面停止。

地质参数测定

现场试验确定配比及压力

浆液配制及拌合

注浆设备安装、调试

隧道开挖 钻孔安注浆管 掌子面喷混凝土封闭 安止浆塞 掌子面布置孔位 实施注浆 注浆效果检验 结束 图1-5.7-9 帷幕注浆施工工艺流程图

⑵注浆材料选择

注浆主要为水泥浆，水泥水玻璃双液浆主要用于堵口和涌水时使

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用。

⑶帷幕注浆孔布置

帷幕注浆注浆孔布置见图1-5.7-10、图1-5.7-11。 ⑷帷幕注浆施工工艺

注浆段分段长度系根据岩层裂隙发育程度和涌水量确定，当岩层裂隙发育且涌水量大时，注浆段不宜过长，反之则可较长。为实现分段注浆，可采用分段前进式注浆或分段后退式注浆两种方式，见表1-5.7-1。

表1-5.7-1 注浆方式与分段长度表

注浆分段参考岩层裂隙程度 发育 较发育 不够发育 不发育 钻孔涌水（m³/h） 注浆方式 （m） ＞10 5～10 2～5 ＜2 分段前进式 分段前进式 分段后退式 分段后退式 5～10 10～15 15～20 20～30 图1-5.7-10帷幕注浆孔布置断面示意图 第 10 页 共 16 页

图1-5.7-11帷幕注浆孔布置平面示意图

⑸分段前进式注浆

这种方式是注浆钻孔钻进一段，注浆一段，由外向里依次推进。分段前进式注浆宜用于裂隙发育或破碎岩层，其优点是堵水效果好，缺点是注浆钻孔钻进重复，工程量较大。前进式注浆流程见图1-5.7-12。

成孔注浆采用前进式分段注浆，套管安装完成后，每钻进5～7米即开始注浆，注浆达到设计要求后开始下一阶段钻孔注浆。注浆方式见图1-5.7-13。

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浇注止浆墙 钻机就位并定孔位 钻孔安装孔口管 孔口管内重新钻孔

前进式分段注浆 局部 不合格 浆液制备 补充注浆 注浆效果检查 合格 开挖 开挖中局部渗漏处补充注浆 二衬 图1-5.7-12 分段前进注浆工艺流程图

5～10m 套管 1、挖孔口段安设套管 2、第一步钻孔注浆

5～7m 3、第二～N步钻孔注浆 长压注浆管 4、最后一步钻孔注浆

20m 图1-5.7-13前进式注浆方式示意图

注浆效果检查采用钻检查孔法，根据注浆状况，确定检查孔位置。对检查孔进行钻孔检查，检查孔钻深为开挖段长度以内并预留3m段。根据检查孔涌水量来决定是否需补设注浆孔。如果每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的追加钻孔注浆，再次

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压注直到达到设计要求为止。

⑹分段后退式注浆

这种方式是将注浆钻孔一次钻完，由孔底向外分段注浆。其优点是注浆钻孔无重复钻进，工程量相对较小。后退式注浆示意图见图1-5.7-14。

每环注浆先注奇数编号的注浆孔，再注偶数编号的注浆孔，并以偶数编号的注浆孔作为检查孔。待本环所有注浆孔注完后，根据压浆孔的出水量确定局部是否需要补设注浆孔。一般每孔延米的出水量大于0.5L/min或局部孔出水量大于3L/min时，追加钻孔注浆。

浇注止浆墙 钻机就位并定孔位 钻孔安装孔口管 补充注浆 局部 不合格 跟管钻进、套管跟至设计深度 套管内插入袖阀管 拔出钢套管 袖阀管内插入注浆芯管 从孔底起分段后退式注浆 注浆效果检查 合格 开挖 二次衬砌 注浆芯管安设双止浆塞 浆液制备 开挖中局部渗漏处补充注浆

图1-5.7-14 分段后退注浆工艺流程图

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注浆采用反复压注，稀浆与浓浆交替，压力与注入浆量相结合的方式进行。注浆压力从低到高逐步增压，起始压力取1.7MPa左右。注浆时间根据浆液的注入速率进行调整。当注浆的压力和进浆量均小于规定后，结束该注浆。

⑺注浆质量检查

全部注浆结束后，采用施钻检查孔进行效果检测。当孔内出水量小于每延米0.15L/min，岩体的物理力学指标有明显提高时，即可进入下一轮注浆的止浆段。 1.4超前锚杆

超前锚杆施工工艺流程见图1-5.7-15，超前锚杆施工见图1-5.7-16。

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施工准备 锚杆孔位放样 钻孔设备就位 钻孔外插角确定 钻孔 清孔 成孔检查 填塞锚固剂 安装锚杆 格栅钢架与锚杆焊连 锚杆制作

图1-5.7-15 超前锚杆施工工艺流程图

超前锚杆，φ25中空注浆锚杆 L=4.5m 喷射混凝土 ≮100cm 10～12° 钢架 纵向连结钢筋 图1-5.7-16超前锚杆施工示意图 施工时，锚杆按设计的环向间距。搭接长度不少于1.0m。超前锚杆以紧靠开挖面的格栅钢架为支点，通过注浆将锚杆与围岩固结，并与格栅钢架连接形成柔性支护环。现场加工钢筋锚杆，喷射混凝土封闭岩面，用锚杆钻机钻孔，以高强锚固剂填塞孔眼，再将钢筋顶入锚杆孔。

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