超前小导管、超前锚杆、超前大管棚3种施工方案对比

隧道超前支护施工方案一、施工准备1、导线控制点、水平基点已布设，轴线放样和标高测量满足施工要求.2、供电、供水、供风及排水等辅助作业能满足施工需要.3、对施工队伍进行技术交底.4、根据现场施工组织情况，在施工前将所需材料提前运送至现场，所有进场材料均应经过实验室检验，并满足招投标文件对原材料各项指标地要求.二、施工方案本隧道超前支护措施设以下三种：Φ108大管棚：隧道洞口段V级围岩，长度30m；Φ42超前小导管：V级围岩，每环长度4.5m；Ф22超前药卷锚杆：Ⅳ级围岩，每环长度4.5m.1、超前大管棚施工顺序：施作砼套拱→钻机就位→钻孔→扫孔→插入钢管→孔口密封处理→喷砼封闭→管棚钢管注浆→开挖及支护→进入开挖支护循环1.1 大管棚参数1.1.1 钢管规格：Φ108×6mm无缝钢管；1.1.2 钢管环向间距：40cm；1.1.3 管棚分段安装,每段长4～6M, 两段之间丝扣连接；1.1.4 导管上钻注浆孔，呈梅花型布置，导管尾部留有不钻孔地止浆段3.0M；1.1.5 钻孔地外插角：2度；1.1.6 注浆材料：采用M20水泥砂浆，注浆压力为1～2Mpa；1.1.7 与管棚配合使用地钢架采用三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm；1.2 大管棚施工工艺超前大管棚施工工艺流程见下图“超前大管棚施工工艺流程图”.超前大管棚施工工艺流程图1.3 套拱施工待洞口边仰披开挖，支护到明洞初砌外轮廓线时，预留核心土，测量人员在坡面上定出中线拱顶高度，套拱位置线，横向十字线，然后开挖两侧套拱位置地土体，边开挖边支护至边墙底高度以后，浆砌套拱基础，施做完后在明暗洞交界处架立三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm，每榀钢架用拉杆拉紧，防止倾倒，必要时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆，将最前面一榀拱架焊在锚杆上拉紧，套拱在明洞外廓线以外，紧贴掌子面施作.在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ127mm，长2m地孔口导向钢管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线，方面与水平，确保导向良好，与管棚位置方向一至，用水泥纸或其他东西将孔口管封堵，防止浆液流入将孔口管堵塞，人工立模挡头板用钢筋拉杆拉紧，外模用铁线拉在衬砌拱架上，拱腰以下要用斜掌支于侧面上，完后浇注60cm厚地C25砼包裹钢支撑和导向管.套拱完成后，喷射C20砼10cm厚封闭周围仰坡面，作为注浆时地止浆墙.见下图“管棚套拱安装图”.1.4 导管加工加工4M和6M两种规格地管；为使钢管对接，钢管两端分别加工成公、母丝扣，丝扣长15cm, 丝扣牙距5mm，管壁加工间距为20×20 cm 地φ10～16mm注浆孔，梅花型布置，以利于浆液通过管壁孔扩散到地层中.安装同孔导管时将4M管和6M管间隔装入孔中，相临两孔丝扣连接处相互错开.导管内插加劲钢筋笼，主筋4根，直径22mm，固定环采用Φ42热轧无缝钢管制作，每段长4cm，间距150cm，与主筋之间焊接.见下图“管棚导管构造图”.1.5 测定孔位用全站仪精确测定钻孔孔位，并用红油漆标注在掌子面上.1.6 导向管地安装为使大管棚安装在设计地位置，钻机施钻时要按设计地角度钻孔，故钻孔前需安装导向管，使得钻孔方位正确.1.7 搭建施钻平台施钻平台用钢管架由下向上、由两边至中间根据孔位依次搭成“井”字形，上面用木板铺平.要求钻机平台搭建必须牢固，钻机安放到平台上以后，要用钢丝绳紧固.1.8 钻机就位将钻机安放在施钻平台上，调整好高度、钻杆地倾角和方位角，然后将钻机牢固固定在施钻平台上，检查各管线和连接件是否正确.1.9 钻孔将钻头和钻杆穿过导向管，对准已作好标记地孔位孔心，慢慢开动钻机，注意钻孔应平直，孔底偏差距离小于钻孔地半径.用螺旋钻杆配三翼钻头，干式钻进成孔.钻孔直径：φ120～125mm；钻孔平面误差不大于50mm；孔斜控制措施：导向管导向；为了能顺利下管，成孔后再进行扫孔，顺通孔道.大管棚施工完成后，成伞形辐射状，详见下图：1.10 安装大管棚大管棚安装时用钻机顶进，钢管间为丝扣连接，用自由钳旋转拧紧，相邻两孔地钢管接头要相互错开.顶进钢管时要保证导管地倾角和方位角与钻孔钻杆前进地倾角和方位角一致.最好在钻完一个孔后不要移动钻机，立即将该孔地导管顶入孔内，安装好导管后，再移开钻机进行下一孔地钻进.1.11 注浆注浆采用M20水泥砂浆，前进式注浆，水泥砂浆注浆参数根据现场实验情况进行调整.注浆达到预定压力后，即停止注浆，关上止浆阀门，打开泄压阀，待管内压力降为0后，关上泄压阀，同时将吸浆管放进旁边早已准备好地清水中，开动注浆机及时清洗管路.1.11.1 注浆要求①注浆前用清水试压管路，检查管路是否连接紧密，如有问题及时处理.②排气管要通到底，以防孔内压注空气浆液不能注到孔底.对于单孔在注浆结束后，迅速拔除注浆管，并立即用M20砂浆闭孔口止浆，是完成注浆地标志.1.12质量标准及注意事项1.12.1 孔位误差为50mm，角度误差为1度.1.12.2 钢管地打入地实际长度不得小于设计长度.1.12.3 做好注浆记录.1.12.4 注浆过程中，发现异常现象必须及时处理.主要技术措施：①注浆操作人员必须经过专门培训,并实行岗位责任制，在注浆前充分做好各项准备工作.②注浆前，在洞外将管路全部接通，进行试压，试压可用清水进行.在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完好畅通.③注浆完毕后，清除管内浆液，用水泥砂浆紧密充填，以增强管棚地强度和刚度.认真清洗干净所有地机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等，以备下阶段注浆时使用.2、超前小导管超前小导管采用外径42mm，壁厚4mm，长450cm地热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状；管壁四周钻注浆孔，孔径为8mm，孔间距10cm，呈梅花形布置，尾部30cm不钻注浆孔作为止浆段.钢管与衬砌中线平行，以外插角10 o打入拱部围岩；钢管环向间距50cm.小导管布置见下图“超前支护横断面布置图”：2.1小导管加工小导管加工如下图所示.2.2 超前小导管施工工艺流程施工流程：测量放样→钻孔→清孔→钢管插入→封口→注浆→与钢架或锚杆焊接.见下图“超前小导管施工工艺流程图”.2.3.1 测量放样按设计要求，在掌子面上准确画出本循环需施设地小导管孔位.2.3.2 钻孔小导管在打孔前，按设计要求划出小导管地位置，并标明清楚.采用凿岩风钻打孔，成孔直径Φ53，孔口钻眼偏差小于50mm ，孔眼长度大于小导管长度，然后将小导管打入，小导管打入后用高压风将小导管内砂石等吹出.小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力.小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边地孔口及围岩裂隙.2.3.3 钢管插入及孔口密封处理钢管由用钻机顶进，顶进钻孔长度不小于90%管长.钢管末端除焊上挡圈外，再用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密.钢管搭接长度不小于100cm ，并与钢支撑焊接在一起.钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接.2.3.4 小导管注浆注浆采用M20水泥砂浆，注浆材料满足下列要求：浆液地流动性好，易注入地层；固结后收缩小，具有良好地粘结力和较高地早期强度；结石体透水性低，抗渗性能好等.注浆前导管孔口应达到密闭标准，以防漏浆，然后采用注浆机注浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa ，一般按单管达到设计注浆量0.32m 3作为结束标准，当注浆压力达至设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，便可结束注浆.注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外.注浆过程中设专人做好记录.注浆结束后检查其效果，不合格者补注浆.2.4 小导管注浆异常处理串浆则采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；水泥浆液压力突然升高，则应关停注浆泵，进行注清水，待泵正常时再进行单液注浆；当注浆液量很大，压力长时间不升高时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆.2.5 小导管注浆量计算小导管注浆工程量可以按下式计算：式中： R —浆液扩散半径，可按0.25m 考虑L —小导管长度η—岩体孔隙率 K —充填系数，为0.3～1.0,对粉粘土取较小值,对碎石土、砂土取较大值.K⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = L R Q 2 π η2.6 超前小导管支护质量保证措施2.6.1 小导管安装①小导管间距根据围岩状况确定，采用单层小导管时，其间距为50cm；②前后排小导管错开布置，前后排小导管地搭接长度不小于100cm；③小导管外插角度根据注浆胶结拱厚度确定；④小导管安装前，将工作面封闭严密，并正确测放出钻孔位置后方可施工.2.6.2 小导管注浆①注浆前应喷射混凝土封闭作业面，防止漏浆，喷射混凝土不小于4cm；②注浆材料应根据地质条件、注浆目地和注浆工艺全面考虑，但确保满足下列要求:浆液流动性好，固结后收缩小，具有良好粘结力和较高早期强度，结石体透水性低，抗渗性能好.当有水侵蚀作用时，采用耐侵蚀材料；③注浆过程中，注浆压力为0.5～1.0Mpa，并专人做好记录.注浆结束后检查其效果，不合格者应补注浆，注浆达到效果后方可开挖；④注浆过程中注浆顺序应由拱脚向拱顶进行.3、超前锚杆3.1 施工顺序布眼→钻孔→清孔→安装锚杆3.2 施工方法超前锚杆采用Ф22超前药卷锚杆，长为450cm，环向间距50cm，超前锚杆施工方法和系统锚杆一样，实际施作时根据岩体结构面产状确定锚杆方向，以尽量使锚杆穿透更多地结构面为原则，外插角控制在5o～15o.锚杆采用早强沙浆作为粘接材料，每排锚杆地纵向搭接长度不小于100cm，尾部焊接在钢架上.3.2.1锚杆将根据设计图现场制做，按设计布置钻孔，用高压风将孔内杂物吹净.3.2.2将水泥药包放入水中泡至软而不散时取出，然后用工具将药包推入孔内塞满至孔深1/3~1/2处，中途药包不得破裂.3.2.3 打入锚杆，锚杆杆体应注意旋转，使药包充分搅拌，以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止.锚杆插入时不得偏斜或脱落，安设杆体后立即安装垫板并拧紧螺帽.Ф22超前药卷锚杆施工示意图3.2.4Ф22超前药卷锚杆施工工艺Ф22超前药卷锚杆施工工艺见下图“Ф22超前药卷锚杆施工工艺图”：Ф22超前药卷锚杆施工工艺图3.2.5 Ф22超前药卷锚杆施工工艺控制要点①打孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，打孔偏差不大于±50mm；锚杆孔地孔轴方向满足施工图纸地要求，操作工把钻机钻杆地位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上.②锚杆孔深、间距和锚杆长度、根数均要符合设计及规范要求.孔位偏差值不大于±50mm.③用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔.④锚杆孔径符合设计要求，允许偏差控制在0～＋20mm之间.4、超前支护施工质量要求标准4.1 钢管及锚杆地材质、型号和规格等应符合设计和规范要求；4.2 超前钢管、锚杆与钢架支撑配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾部与钢架焊接牢固；4.3 钢管、锚杆插入孔内地长度不得短于设计长度地95%.4.4 实测工程：4.4.1 超前大管棚及小道管注浆4.4.2 超前锚杆5、超前支护施工机具配备超前支护施工阶段主要机具设备表超前支护施工阶段施工人员配备表1、工期保证实施原则1.1 坚持“优质、按期、安全、高效”地施工管理方针.1.2 在管理工作上，做到领导班子到位，管理人员到位，管理制度到位，现场服务到位，奖惩措施到位.1.3在施工计划上，首先要确定工程总进度计划和分进度计划，即建立单位工程施工进度计划，并细化到分项工程施工作业计划，编制好科学合理地实施性施工组织设计，并在施工管理地全过程中严格遵照执行，抓好关键工程和关键工序，根据施工实际进展及时调整施工计划，确保各项工作始终控制在按计划，有秩序地科学轨道上.1.4 在劳力安排上，选用本公司最精干地专业施工队伍进场，劳力配置充分合理，有节有度.1.5 在机械使用上，投入本公司最精良地施工机械设备，并做到进场前全面保修，施工中及时保养，确保机械完好率和使用率，必要时加大投入.1.6 采用有效措施确保农忙时节和国家法定节日施工正常进行.1.7 工程用周转资金及时到位，有计划地使用，有计划地计量.1.8 采用先进地施工方法和施工工艺，确保工程质量，加快施工进度.1.9 遵循“紧前松后”计划原则，在确保工程质量地前提下，进度安排留余地.1.10 地材采购在保证信用地原则下，做好多方面打算，扩大料源，保障供给.2、工期保证实施措施2.1 确定进度协调工作制度，固定日召开工程例会，研究工程日进度完成情况及出现地新问题，及时反馈信息，实行动态管理；分析影响进度目标实现地干扰和风险因素，如拆迁影响、交通影响、雨季影响等；充分考虑设计变更因素，出现设计变更后，根据情况，及时对进度调整，总进度保持不变.2.2 加大人力和设备投入，尽量采用平行作业施工方法，减少施工周期.在控制工程施工地同时抓好非控制工程地施工.2.3 作好施工工序地转换和紧密衔接，避免施工中断.在本工序施工地同时，作好下一工序施工地准备.2.4 明确施工责任，做到施工秩序井然，控制工程采用三班制24小时作业.2.5 充分利用有利季节进行施工生产，减少工程施工受雨季地影响.雨季施工做好雨棚等防雨设施，保持场内排水通畅，确保施工连续进行.2.6 加强施工机具设备维护、维修，确保施工机具设备完好，减少施工影响.2.7 做好后勤保障，严格上下班作息制度，确保职工以饱满地精神从事施工生产.2.8 工程部采取措施确保材料资金，尽量提前备料，确保工程施工，并采取经济措施，工程款做到专款专用，决不挪用，并实行工程进度奖惩制度；采用简单、可行、加快或少拖进度地技术措施方案，不要片面追求利润，还要注意社会效益.3、确保控制工程按期完成地措施由于本工程施工工期十分紧张，为此，主要管理人员及其它有关人员进入现场，进行详细地施工调查、测量、复测、三通一平等临时工程地规划和设计，落实施工图纸，配合业主做好工程沿线征地及管线改迁工作，并应合理安排、精心组织，调动精良地人力、物力，采取一切行之有效地措施，确保控制工程地施工.四、质量、安全、环保和职业健康保证措施1、质量保证措施1.1 建立完善地质量管理体系及质量保证体系工程成立以工程经理和总工程师为核心地TQC领导小组，建立严格地质量承包责任制，同经济挂钩，加强对工程质量地全面管理地指导.建立质量检查机构，制定严格地工程质量内部监理制度，严格执行自检、互检与专业检查相结合地质量“三检”制度和工前实验、工中检查、工后检测地实验工作制度.质量工程师行使质量一票否决权，工程经理、总工程师对质量工作全权负责.1.2 严格实行质量责任制实行工程经理、总工、各级技术人员及工班负责人对工程质量负相应责任，层层签订质量终身责任书，做到责任落实到位、责任落实到人，从而提高全员地质量意识.坚决做到奖优罚劣，规范化施工，实行持证上岗.使各级参建人员在实施组织指挥施工中始终坚持“质量第一”地方针，确保工程质量.1.2.1 实行施工质量责任挂牌制，注明管理者、操作者，谁施工谁负责.1.2.2 严格材料采购，检验制度，无检验材料严禁进入全体工程.1.2.3 坚持施工过程地三检制度，做到“检查上道工序，做好未班工序，服务下道工序”.1.2.4 工序间实行质量否决制，确保每道工序100%合格.1.3 施工控制中地技术保证1.3.1 施工前，施工技术负责人组织技术人员和施工管理人员仔细阅读设计文件，了解设计意图，明确施工技术重点、难点，进行技术交底.1.3.2 严格测量放线工作，测量要求准确，放线及时，做到正确指导施工.1.3.3大管棚套拱要保证中线、法线地准确，其安设误差在允许误差范围之内，保证其不偏、不斜、不前俯、不后仰，套拱基础底应夯实坚固，以防止其不均匀沉降.砼套拱浇筑后应进行养护，保证墙体砼地强度.1.3.4 钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，以保证钻孔地方向正确，钻孔中应经常采用测斜仪量测管棚钻进地偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正.1.3.5 钻孔进程中，做好围岩取样和地质变化状况登记记录，以便为后续施工方法判定依据.2．安全保证措施2.1 建立安全保证体系工程设立安全管理机构，建立现场安全监督、检查小组，针对工序特点，进行安全交底，严格执行工程经理部安全保证体系地有关规定，经理部与每个作业人员签订安全生产责任书.2.2 安全教育和培训2.2.1 对新进场地工人进行安全生产地教育和培训，考核合格后，方准许其进入操作岗位.2.2.2 在采用新工艺、新方法、新设备或调换工作岗位时，对工人进行新操作方法和新工作岗位地安全教育.2.2.3 设立每周一次地安全活动日，在班前班后会上检查安全生产地活动情况，并对职工进行经常性地安全教育和安全宣传活动.2.3 落实安全责任制，制定安全管理地各项规章制度建立健全各项安全生产地规章和管理制度，体现“全员管理、安全第一”地基本思想，明确安全生产责任，做到职责分明，各负其责.施工中除操作人员本身加强各种安全措施外，经理部也将加大检查力度，搞好各方面地协调工作，坚决杜绝各种事故地发生.严格执行施工安全操作规程.2.4 各项安全技术措施2.4.1 施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽，电工、电焊工必须穿绝缘鞋.电源接线连接必须规范.2.4.2 现场施工配置专职安全员，负责现场地安全管理工作，并建立安全保证体系.2.4.3 对各种施工机具要定期进行检查和维修保养，以保证使用地安全，所有施工机械由专人负责，其他人不得擅自操作.2.4.4 在设备显著位置悬挂操作规程牌，规程牌上标明机械名称、型号种类、操作方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等.2.4.5 超前支护机械工作平台应平整、坚实，防止施工中机械重心偏差及机械倾覆.2.4.6 压力注浆设备应由专人操作和管理，不得随意加压，不得对人、机械设备喷射，使用前严格检查，防止因爆管伤人、损物等事件发生.3、环保和职业健康保证措施3.1 建立健全管理组织机构.工地成立以工程经理为组长，各业务部室和生产班组为成员地文明施工和环保管理组织机构.3.2 加强教育宣传工作，提高全体职工地文明施工和环保意识.3.3 制定各项规章制度，并加强检查和监督.3.4 加强文明施工管理，合理布置施工场地，合理放置各种施工设施.3.5 建立岗位责任制和奖惩制度，制定施工管理细则，明确岗位职责、技术标准和安全操作规程，实施与质量挂钩并定期兑现地奖惩办法，增强管路班组地责任心.3.6 加强机械废气净化，减少污染源.尽可能使用低污染地机械设备，3.7 在施工区和生活区设置污水处理系统，不将有害物质和未经处理地施工废水直接排放.并备有临时地污水汇集沉淀设施，过滤施工、生活排水.3.8 对空压机、柴油机等安装防漏油设施，对机壳进行覆盖围护，对油料库、库房地、墙面做防渗漏处理，避免漏油污染.附图：附图1 超前大管棚施工工艺框图。

超前小导管施工工艺为确保开挖的稳定，在开挖Ⅱ类围岩时进行超前小导管注浆加固。

（1）小导管采用Φ50mm，L=4.5m，壁厚4mm的无缝钢管，一端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松1.0（3）注浆工艺①小导管安设采用引孔打入法，安设步骤如下：A、用FS电钻开孔，开孔直径为60mm，并用吹管将砂石吹出（风压0.5～0.6Mpa）,钻孔深度为5m。

B、用带冲击的YT-28风钻将小导管顶入孔中，然后检查管内有无充填物，如有充填物，用吹管吹出或掏勾勾出，也可直接用锤击插入钢管。

C、用塑胶泥（35Be水玻璃拌合525#水泥即可）封堵导管周围及孔口。

D、严格按设计要求打入导管，管端外露20cm，以便安装注浆管路。

②注浆浆液配制及搅拌：A、水泥浆搅拌在拌合机内进行，根据拌合机容量大小，严格按要求投料，水泥浆浓度根据地层情况和凝胶时间要求而定，一般控制在0.8:1～1.5:1。

B、搅拌水泥浆的投料顺序为：在加水的同时将缓凝剂一并加入并搅拌，待水量加够后继续搅拌1min，最后将水泥投入并搅拌3min。

C、缓凝剂掺量根据所需凝胶时间而定，一般控制在水泥用量的2％～3％。

（4）施工注意事项①注浆口最大压力≤2.5Mpa，以防压裂工作面。

②进浆速度不能过快，一般控制每根导管总进量≤30L/min。

③导管注浆采用不定量注浆，孔口压力达到2.5Mpa时结束注浆。

④注浆结束后及时清洗泵、阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。

小导管注浆施工工艺流程见下图：⑤注浆机械配备表小导管注浆所需设备见下表：（5）在Ⅱ类围岩浅埋地段，需用双浆液，其注浆施工工艺同超前长管棚施工工艺。

3）超前锚杆施工工艺（1）锚杆采用Φ25中空式锚杆，梅花形布置，间距1.0m×1.0m。

（2）注浆材料采用水泥浆，水灰比1：1,施工时，现场试验调整参数。

（3）注浆工艺①超前锚杆安设采用引孔打入法，安设步骤如下：A、YT-28风钻开孔，开孔直径为50mm，并用吹管将砂石吹出（风压0.5～0.6Mpa）钻孔深度不小于锚杆设计长度。

隧道超前及初期支护施工工艺在不同的开挖方法下，支护参数不同，主要支护的施工方法相同。

洞身支护施工工序流程为：开挖后初喷砼→系统支护（系统锚杆、钢筋网、钢架）施工→复喷砼至设计厚度→辅助支护措施（超前大管棚、超前锚杆、超前小导管注浆）。

1）喷射混凝土施工工艺开挖后找顶、撬帮完成立即进行初喷砼封闭围岩，充分发挥围岩的自稳能力。

在地下水不发育地段，喷砼采用湿喷机进行作业。

湿喷混凝土施工工艺流程见“湿喷混凝土工艺流程图”。

喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产，混凝土搅拌车运输，湿喷机喷射，重点控制隧道采用20m3/h 的湿喷机喷混凝土。

2）砂浆锚杆施工工艺系统支护采用的砂浆锚杆主要设置在拱墙部位，施工时采用锚杆台车或风钻钻孔，机械配合人工安装锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板。

施工工艺见下图“砂浆锚杆施工工艺流程图”。

质量检查合格断面检查 压力风清理基面断面整修埋设检测标识桩 喷射混凝土喷射机就位混凝土养护 预拌喷射砼不合格不合格合格湿喷混凝土施工工艺框图3）正反循环注浆锚杆施工工艺1、锚杆安装⑴ 钻孔前检查锚杆是否中空，钻头水孔是否有异物堵塞，若有应清理干净，保证杆体与钻头通畅。

⑵ 连接钻头钻杆，连接钻机和钻杆。

由于在破碎岩层中钻进，钻头的水孔易堵塞，因此在钻进过程中，应放慢钻进速度，多回转，少冲击，若在钻孔中有水孔堵塞现象，应后撤钻杆50cm ，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢钻进，直至设计深度。

⑶ 钻到设计深度后，要用水或高压风洗孔，检查钻头水孔是否畅通，确认畅通后将钻机连接套从锚杆上卸下，要求锚杆外露孔口长度10~15cm 。

⑷ 若锚杆需加长时，用钻杆连接套连接已施作锚杆和另一根锚杆，继续钻进，直到要求深度。

⑸ 钻孔完成后，用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm 左右，同时安装锚杆垫板及螺母，但此时不宜上紧。

布设孔位钻 孔清 孔 灌砂浆 砂浆拌制机具调试锚杆入孔锚杆加工 安设垫板灌浆密实度试验砂浆锚杆施工工艺框图中空注浆锚杆施工工艺流程见下图(1) 注浆采用锚杆注浆泵反循环注浆工艺，注浆前应先检查注浆泵及其零件是否齐备和正常，严格按操作程序作业。

一、工程概况枫林隧道设计为左右分离式小净距隧道。

隧道左线起讫里程为：K5+665~K5+085，长580m。

洞身最大埋深121m；右线起讫里程为：K5+633~K5+110，长523m，洞身最大埋深约120m。

隧道设计速度为60km/h，双洞双向行驶的一级公路。

围岩划分：围岩划分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，开挖工艺为台阶法、新奥法、光面爆破法。

Ⅴ级围岩地段设全环I20b工字钢钢架和Ф42小导管加强支护，洞口段Ⅴ级围岩设大管棚超前支护，Ⅳ级围岩设拱墙格栅钢架和Ф42小导管超前支护，Ⅲ级围岩地段设拱部三肢格栅钢架和Ф22砂浆锚杆超前支护。

二、设计技术标准道路等级：I级公路设计行车速度：60km/h；设计纵坡：1％—1.64％行车道宽度:2×3.5m行车方向：双洞双向行驶路面设计洪水频率：1/100路面设计荷载：BZZ-100三、机械设备及人员配备超前小导管、超前锚杆每环每班钻孔及注浆施工人员不宜少于10人，施工中应根据现场情况及时调整。

每工班施工机具配置如下：KBY-50/70注浆泵1台、煤电钻（或风动凿岩机）不少于10台、气焊机1台、BX1-500电焊机1台。

大管棚超前支护组建隧道注浆专业化施工班组，组长由项目副经理担任，根据边、仰坡导管注浆施工的需要，配置技术过硬、责任心强、专业分工明确的职工和技术人员，在注浆施工过程中，必须保证注浆施工班组的人员固定，不得随意调遣，施工班组劳动力配置见附表四、施工工艺及流程1、超前小导管、锚杆、大管棚施工工艺A、超前小导管（超前锚杆）配合型钢钢架（格栅钢架）使用，锚杆应用于隧道Ⅲ级围岩拱部超前支护、小导管应用于Ⅳ、Ⅴ级围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1m。

超前小导管及超前锚杆设计参数：①超前导管规格：热轧钢花管，外径42mm,壁厚3.5mm；小导管及锚杆L=350mm。

②小导管、锚杆纵向间距200～240cm；超前小导管锚杆环向间距40～50cm；③倾角：外插角10°～12°，可根据实际情况调整；④注浆材料：M20水泥浆或M20水泥砂浆；⑤设置范围：拱部120°范围。

隧道洞口段的支护技术在不良地质条件下的隧道洞口段施工前，将隧道洞口段预加固，使隧道洞口段施工在预加固结构的保护下进行开挖，对隧道洞口段施工安全施工质量有着重要作用。

隧道洞口段预加固方法很多，主要有地表加固、洞内支护两大类。

一、隧道洞口段的地表加固隧道洞口段，埋深较小而变化幅度较大，地质条件复杂，地层条件一般都很差，围岩不稳定，由于施工方法不当或辅助加固措施不足，经常造成地表坡面的破坏。

常用的地表加固有以下几种。

1.直接加固法直接加固法通过改变滑坡体的抗滑力及下滑力来改变滑动体滑动面上的平衡条件，主要是通过增加边坡的抗滑力来实现，如填土、地表锚杆、抗滑桩、挡墙、错索等方法，其中地表锚杆施工方法是最为常用的方法。

2.间接加固法间接加固法是以控制滑动因素、降低滑动力为目的。

其中水的影响是极大的，它可以减小围岩强度，促进滑动，常采用防渗法和排水法，如防渗层、暗沟、疏干巷道等。

间接加固法中还有排土法，它是通过减小滑坡体的下滑力来实现，即通过改变边坡的平衡条件，从而提高边坡的稳定性。

应当注意的是，不是任何不稳定边坡经过排土法就能增加其稳定系数，这与排土方式有关，要具体分析。

一般情况下，排土法和填土法是结合在一起使用的。

二、隧道洞口段的支护隧道洞口段的支护，有超前管棚支护、超前小导管注浆、超前锚杆预支护等方法。

1.超前管棚支护超前管棚是沿开挖轮廓线周线，钻设与隧道轴线平行（或有微小角度）的钻孔，随后插入不同直径的钢管，并向管内注浆，固结管周边的围岩，并在预定的范围内形成棚架的支护体系，如图11-1所示。

图11-1 超前管棚支护示意图超前管棚能提高管周围的抗剪强度，先行支护围岩，把因开挖引起的松弛控制在最小范围内，具有梁效应和加固围岩效应。

梁效应即为因钢管是先行施设，掘进时，钢管在以掌子面和后方的支撑支持下，形成梁式结构，防止围岩崩塌和松弛。

加固围岩效应即为钢管插入后，压注水泥浆，加强钢管周边的围岩。

在浅埋的情况下，地表有建（构）筑物存在时，为把隧道开挖的影响限制在最小限度内，要尽量防止围岩的松弛，采用管棚方法是一种有效的支护方法。

超前小导管与管棚的区别？超前小导管的处理范围一般也就6米左右，小导管为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。

是通过小导管浆将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法，使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。

而管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚3.5mm的钢管，直径一般为108mm。

当然洞内地质条件非常差的时候也可以用管棚（如：洞内遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放量较大）。

为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙，开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。

小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

特点：①小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低，是隧道施工中最常用的加固土层的方法之一。

②小导管注浆仅作为地下工程施工防坍塌和沉陷的辅助手段。

③小导管超前注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用不同的设计参数。

适用范围：小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层；小导管施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先支撑后开挖的原则；同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。

工艺原理：在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。

管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。

管棚法最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。

由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短．被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。

超前小导管、超前锚杆、超前大管棚3种施工方案对比
超前小导管、超前锚杆和超前大管棚是隧道施工中常用的三种方法，它们各有
特点，适用于不同的工程环境。

本文将对这三种施工方案进行详细比较，分析其优缺点，为工程实践提供参考。

1. 超前小导管
超前小导管是一种常见的隧道施工方法，通过在隧道掘进前方钻孔安装小导管，用以强化土体或岩体，防止塌方和地表沉陷。

这种方法适用于软弱地层和易塌方区域，可以提高隧道施工的安全性和效率。

然而，超前小导管施工周期长，工程成本较高，对地下水位和地质条件的要求也较高。

2. 超前锚杆
超前锚杆是另一种常用的隧道支护方法，通过在隧道掘进前方预先安装锚杆，
将隧道围岩和锚杆相连接，提高围岩的稳定性和承载能力。

超前锚杆适用于岩石较硬的地层，对地质条件和锚杆施工技术要求高，但相比超前小导管，施工周期较短，成本相对较低。

3. 超前大管棚
超前大管棚是一种新型的隧道支护方法，通过在隧道掘进前方安装大规模钻孔
管棚，形成临时支护结构，保护施工现场和隧道周边环境，减少地表沉陷和开挖过程中的风险。

超前大管棚适用于复杂地质条件和重要道路或铁路隧道，能够提高施工效率和安全性，但对施工技术和材料要求高，成本也较高。

综合比较三种施工方案，可以看出，超前小导管适用于软弱地层和易塌方区域，安全性高但成本较高；超前锚杆适用于岩石较硬地层，成本相对较低但技术要求高；超前大管棚适用于复杂地质条件和重要隧道，效果好但成本较高。

在实际施工中，应根据工程要求、地质条件和预算等因素综合考虑，选择最适合的施工方案。

超前小导管与管棚的区别？超前小导管的处理范围一般也就6米左右，小导管为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。

是通过小导管浆将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法，使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。

而管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚的钢管，直径一般为108mm。

当然洞内地质条件非常差的时候也可以用管棚（如：洞内遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放量较大）。

为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙，开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。

小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

特点：①小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低，是隧道施工中最常用的加固土层的方法之一。

②小导管注浆仅作为地下工程施工防坍塌和沉陷的辅助手段。

③小导管超前注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用不同的设计参数。

适用范围：小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层；小导管施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先支撑后开挖的原则；同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。

工艺原理：在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。

管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。

管棚法最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。

由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短．被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。

隧道大管棚超前支护施工图解导读：隧道的地质一般较松软，有时候还会涌水、涌砂层，而管棚施工在这中间就起到了超前支护的作用，因此又称之为管棚超前支护，管棚刚度较大，施工时如再次发生塌方，塌渣也是落在管棚上部岩渣上，起到缓冲作用。

即使管棚失稳,其破坏也较缓慢,为隧道开挖提供了坚实的基础。

一、施工步骤1、施作导向墙在洞口里程外起拱线以下路基土石方留一长约5m平台,然后在洞外洞口交界处架立钢架，间距按管棚施工图要求，用连接筋焊接成一整体。

在钢支撑上安设导向钢管，数量、环向间距和外插角与大管棚一致.导向钢管的安装要测量定位，使钢管位置与方向准确无误，导向钢管与钢架焊为整体.支立模板，然后灌注导向墙，导向墙完成后，喷射混凝土封闭周围仰坡面，以防止浆液从周围仰坡渗漏。

搭设钻孔平台脚手架、安装钻机。

2、钻孔采用潜孔钻机，从导向管内隔孔钻孔。

开孔时，低压满转，待成孔1.0m 后，适当加压，钻进过程中利用倾斜仪等测量设备有效控制钻孔质量，保证终孔偏斜率在1/2000以内.3、安装大管棚钢管管棚钢管安装顶进前先进行孔道扫空作业，目的是清除孔内岩碴，和顺通孔道。

管棚钢管由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接,顶进时，采用6m或3m节长的管节交替使用，以保证隧道纵向同一断面内的接头数不大于50％，管壁上按照设计钻注浆孔。

管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥等材料堵塞严密,以防注浆时冒浆。

4、注浆注浆前先将孔内泥浆清干净（可用高压水冲洗）,再进行注浆。

浆液采用水泥砂浆，注浆压力1。

0～2.0Mpa，注浆参数根据现场试验予以调整。

管棚施工过程中为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔,随即安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工.以上就是管棚超前支护施工的图解工艺流程,管棚超前支护是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用,一般长度就20-30米左右,管棚为壁厚3。

5mm的钢管，直径一般为108mm。

超前小导管注浆施工方案小导管注浆浆液选用原则：暗挖段拱部均为粉细砂层，所以均采用水泥水玻璃双液浆。

注浆量、配比、注浆压力具体情况须由现场对各土层进行注浆试验确定，并根据土层变化作相应调整。

要求加固体半径不得小于0.25m。

若小导管注浆不能达到预期效果，可采用后退式分段注浆或其它注浆工艺，保证在开挖顶部形成加固土体。

1、注浆材料及配合比选择暗挖段拱部均为粉细砂层，所以均采用水泥水玻璃双液浆。

注浆量、配比、注浆压力具体情况须由现场对各土层进行注浆试验确定，并根据土层变化作相应调整。

要求加固体半径不得小于0.25m。

若小导管注浆不能达到预期效果，可采用后退式分段注浆或其它注浆工艺，保证在开挖顶部形成加固土体。

2、注浆结束标准每一个注浆段的结束标准主要有两条，一是看注入量，二是看注浆压力，二者兼顾。

为此，要根据地层的孔隙率，估算每一个孔、每一段的吸浆量，作为施工时的参考标准，注浆过程中如果达到或接近预计值，并且压力也有所升高，即可以结束该段注浆。

如果进浆量虽没有达到预计值，检查压力已接近上限，可能因为该段已被上一段注浆时串浆或地层有变化注不进，也可以结束该段的注浆。

一个孔的每一段都注好了，就可以结束该孔的注浆。

3、小导管加工小导管采用φ32mm，马头门处L=2.5m，其他处L=2m，壁厚3.25mm的水煤气管,一端封闭并制成尖状,以便顺利插入已钻好的导管孔内,当围岩松软时,也可以直接打入,小导管尾端采用φ8钢筋焊一圈加强箍,防止施工时导管尾端变形。

为了便于注浆，在小导管中部钻φ6@100、梅花形布置的小孔。

小导管加工前，需要给加工人员进行严格的技术交底或岗前培训。

对加工好的成品要经过严格的质量检验，以保证注浆质量。

为了能与注浆协调进行，可提前安排加工。

4、注浆技术的工艺流程超前预注浆作为一种辅助方法，其主要工艺流程见超前预注浆工艺流程图。

5、超前预注浆的主要机具设备5.1注浆管加工设备：金属材料切割机、电焊机、钻头、等；5.2钻孔设备:风钻及配套工具等；5.3制浆机具：搅拌机、储浆桶、滤网、波美比重计等；5.4注浆机具：注浆泵及其管路、混合器、球阀、专用管接头等；5.5其他工具：管路扳手、活动扳手、螺丝刀、钢丝钳等。

隧道超前小导管（含超前锚杆）施工一、基本原理在隧道开挖轮廓线外一定距离，以一定的外插角，向开挖面前方打（钻、压）入小导管（锚杆）并压注具有胶凝性质的浆液，使浆液在压力的作用下渗透、扩散到地层孔隙或裂隙中，以改善围岩物理力学性能，在开挖面周围形成一个具有既可止水又有一定强度骨架的硬壳固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性。

超前小导管（含超前锚杆）是辅助隧道稳定开挖的一种方法。

二、施工方法1.超前小导管（1）参数选择和加工超前小导管一般选用φ42～φ50热轧无缝钢管加工制作，多采用的长度为3～6 m。

布置间距根据围岩地质通过试验确定，视地质条件按20～50 cm选用。

可以采用均匀间距布置，也可由拱顶至拱脚采取由密至疏的不均匀布置。

外插角大多为5°～10°，但用于塌方处理，以注浆固结塌体形成人工护顶，其倾角宜选为30°。

超前小导管可根据围岩的地质情况设置一排或数排。

对于超前小导管注浆加固范围较长的地段，前后排之间的搭接长度一般在1～1.5 m。

小导管前部应钻注浆孔，孔径一般为6～8 mm，孔间距为10～20 cm，呈梅花形布置。

小导管前端加工成锥形，尾部长度不小于30 cm，作为不钻注浆孔的预留止浆段。

（2）测量布孔小导管管孔一般布置在开挖轮廓线以外5～10 cm。

用全站仪进行小导管位置的测量放样工作，并用红油漆在作业掌子面上做好小导管位置的标记。

（3）钻孔钻孔时一般采用风钻（台车）开孔，以设计的外插角向外钻孔。

为保证超前小导管的有效搭接长度，施工过程中严格控制隧道开挖的进尺，以使下一循环的施工顺利进行。

钻孔直径应大于设计导管直径3～5 mm，孔深大于设计长度10 cm。

对于砂类土，也可采用直径比小导管稍大的钢管制作吹风管，将吹风管缓缓插入土中，用高压风射孔，成孔后将小导管插入。

（4）布管钻孔完毕后，通常要对钻孔进行冲洗并检查钻孔孔深、孔径和倾斜度符合设计要求后，方能进行小导管的安装，工程中多采用气水联合法对钻孔进行冲洗。

隧道施工方法及工艺一、地质预报施工前对地质要有一个准确了解，通过TPS超前预报系统、单孔（多孔）探测、地质勘察资料和地质素描等综合判断能够对地质情况有一个准确全面的认识，同时通过对取得的一手资料进行综合分析，采取不同的施工方案。

1、超前长管棚：（1）施工范围：超前长管棚在隧洞洞口。

（2）施工参数：钢管规格采用热轧无缝钢管φ108mm，壁厚6mm节长3～6m。

管棚间环向间距为50cm；施工时与线路方向（不包括线路纵坡）平齐，倾角为1°；施工误差径向一般不大于20cm，隧道纵向同一横截面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少（前后）错开1.0m。

（3）施工配备XY―28―300电动钻机,钻进并顶进长管棚。

管棚应严格按照轮廓线施工，无缝钢管管壁预先加工为φ10mm小孔，孔的布置为20×20cm呈梅花型布置，每钻完一孔立即顶进一根钢花管。

钻进过程中应经常用测斜仪量测钢管钻进的的偏斜度，发现偏斜超过规范要求时应立即纠偏。

钢管接头采用丝扣连接，丝扣长度为15cm。

为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节采用6m钢管。

（4）注浆参数的选定：注浆选用BW250/50型注浆泵2台（每一工作面），注浆扩散半径为50cm，注浆采用分段注浆。

浆液选用水泥水玻璃混合浆液，水泥浆液与水玻璃浆液体积比为1∶0.5，水泥浆液水灰比1∶1；水玻璃浓度为35波美度，模数为2.4,注浆压力为初压0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa。

（5）施工注意事项：注浆应先进行注浆现场试验，严格确定计量器具。

注浆后及时清理管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填增加管棚的有效刚度和强度。

（5）注浆质量的检查，注浆后再打无孔钢管检查注浆质量，对于效果不好未达到设计要求的个别孔要在旁边进行补钻施工。

2、超前锚杆：超前自进式锚杆用于洞口围岩较好地段（辅助进洞）或溶洞极发育地段，以确保进洞安全。

超前注浆小导管施工超前注浆小导管用于Ⅳ～Ⅴ级围岩地段。

超前小导管采用长4m，外径42mm、壁厚3.5mm热无缝钢管制作。

1、超前小导管施工工艺流程现场加工小钢管，喷射砼封闭岩面，钻孔台车钻孔并用钻孔台车的顶推力将超前小导管打入岩层，测斜仪控制钻孔角度，注浆泵压注水泥浆。

超前小导管施工工艺流程见《施工工艺框图<超前小导管施工工艺框图>》。

2、小导管加工小导管为外径φ42mm钢花管，钢管前端呈尖锥状、尾部爆上φ6mm加劲环箍，管壁四周按20～30cm间距钻φ8mm压浆孔，梅花形布置，但尾部1m不设压浆孔。

小导管的加工下图所示：小导管加工示意图3、小导管注浆（1）地质调查:施工前的地质调查或地质超前预报对小导管注浆参数的确定和效果起重要作用。

对围岩应重视调查其结构特征外，还应查明围岩强度、胶结程度、颗粒成分、空隙军和力学物理性能：当围岩分层时应查清互层状况，软硬层次、厚薄组合等情况，以便确定注浆方案。

（2）注浆参数:采用分段注浆形式，采用纯水泥浆液，水泥浆水灰比1：1～1：1.5；注浆压力：0.5～1.0MPa。

注浆前先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验按实际情况确定。

（3）注浆量：小导管的注浆范围以相互重叠为原则，注浆量计算：Q=πR2Lη。

式中R—浆液扩散半径，0.2m；L—小导管长度，取4m；η—岩体孔隙率。

水泥浆液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

4、施工要点①布孔：根据小导管的施工设计和开挖断面的中线，沿拱顶外轮廓线中心高程和支距进行布孔放样，并以插钎作为标记控制小导管的间距。

②成孔：首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，采用风枪打眼成孔，钻孔方向要求顺直，不得弯曲和塌孔等。

钢管与隧道轴线平行以10o仰角打入拱部围岩，钢管环向间距40cm。