隧道超前管棚支护与超前小导管支护工程实例

隧道超前支护-v2主要包含超前小导管、超前管棚等。

（我记得文字好像有重复）（一）超前小导管1.钻孔测量人员画出超前小导管施作位置，利用三臂凿岩台车或风钻钻钻孔，孔径为50mm，小导管环向间距V级围岩段40cm、Ⅳ级围岩段50cm，外插角10°～15°，纵向搭接不小于1.0m，单根长3.0～5.0m，高压风清孔。

2.超前小导管安装超前小导管距离尾部约1m位置用麻丝缠绕，钻机顶入钻孔内，防止漏浆，小导管尾部外漏长度不小于30cm，封堵孔口与小导管间隙。

3.超前小导管注浆超前小导管尾端安装快速注浆接头及止浆阀，按照试验室配合比拌制注浆浆液，由下到上、隔孔注浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，注浆完毕后，清洗注浆设备。

（这张图片嵌入进去）（二）超前管棚1.导向墙施工洞口管棚设置导向墙，纵向长度为2m，厚度为1m，拱脚处加厚为1.5m，导向墙定位钢架I22a，纵向间距0.6米/榀，导向墙内安设导向管（Φ108管棚配置Φ133孔口管，Φ159管棚配置Φ194孔口管），环向间距0.4m。

2.管棚工作室洞内管棚设置管棚工作室，工作室与正常段初期支护比较，外扩0.8～1.0m，长5～12m。

3.钻孔及安装钻机开钻时，低速低压钻进，逐渐调整钻速及风压，钻进过程中采用测斜仪测定管棚角度，外插角1°～3°，出现卡钻时，来回冲孔，利用高压风将钻渣吹出，缓慢钻进直至正常为止。

表2-1管棚钻孔允许偏差管棚由钻机顶进，钢管节段间用套管连接，节段长度4～6m，下管时相邻管棚接头错开布置，管棚顶到位后，与导向管间隙用速凝水泥砂浆封堵，安装进浆孔和排气孔。

4.注浆作业人员按照试验室配合比进行拌制水泥浆，注浆顺序由下到上、隔孔注浆，注浆机注浆压力1.0～2.0MPa，达到终压后稳压10min或注浆量不小于设计注浆量80%，或进浆速度为开始进浆（看下视频里面的字错了没有）速度的1/4后停止注浆，注浆完毕后，清洗注浆设备。

隧道管棚超前支护施工方法与施工实例隧道开挖预支护的管棚法一、管棚法的基本概念管棚工法是隧道开挖施工中用以防止掌子面坍塌并限制围岩变形的一种预支护手段.其主要原理是在隧道开挖之前,沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位水平铺设钢管,并可以通过钢管向围岩注浆,对管棚周围的围岩进行加固,使管棚成为隧道后续开挖的防护伞(棚),达到安全施工的目的.管棚工法最早是作为山岭隧道施工的一种辅助方法,当隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时,管棚及其超前注浆对隧道的稳定起到了保护作用.管棚作为隧道顶部和边墙的超前预支护,可以有效防止掌子面的坍塌及地层过量变位,为隧道开挖提供安全保障.同时管棚施工快、安全性高,被认为是隧道施工中预防事故的最有效、最合理的辅助措施之一.二、隧道开挖预支护中采用管棚工法的原因隧道开挖过程中,经常会遇到破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段,在这类地质条件下进行开挖,如果不进行超前预支护,很容易出现坍塌情况,导致安全事故,不仅给相关企业造成经济损失,增加工程成本,而且极大地影响工程施工进度和施工质量.在隧道施工下穿既有线路或建筑物及河流、湖泊的开挖前,如果不进行超前预支护,很容易造成隧道上既有线路或建筑物的沉降以及河流、湖泊涌水而带来各种安全隐患.对于隧道施工过程中遇到上述情况时,早期隧道开挖时,主要采用插板法、小导管超前注浆法、浅层地表锚杆注浆加固法等进行超前预支护.但这几种支护工法都有一些不足之处,就是支护范围和深度有限、加固强度不足,难以形成高强度支护整体,而且往往需要多个循环才能穿越需支护地层段,这样,不仅造成现场窝工、停工等情况,严重影响施工进度,而且有时其安全性也难以保证.随着施工技术的不断改进,管棚工法得到了普遍的利用.特别是在导向跟管钻进等技术及多种新的施工工艺引入后,管棚施工的精度、打设长度、沉降控制及施工工效有了长足的发展.管棚工法是采用专用钻机将钢管沿隧道开挖轮廓线外一节一节地打入需支护的地层中的预定位置,然后进行注浆,通过浆液在围岩中的扩散,形成一个类似钢筋混凝土的拱形帷幕,从而达到支护开挖线外侧围岩的作用.三、管棚工法的优点管棚工法与前期超前预支护工法相比,具有明显的优点,主要表现在以下几方面：(一)管棚工法所采用的钢管具有较高的钢性强度,而且管径相对较大,能够承载较大上部负荷.(二)管棚工法的注浆可以使浆液在管棚钢管周围沿着土体缝隙进行扩散,不仅能起来加固土体的作用,而且还能起到一定的止水效果.(三)管棚工法打设的钢管长度较大.目前施作管棚长度可以达到100米以上,这样可以大大地减少预支护循环次数,加快施工进度.(四)管棚工法能够通过专用导向仪精确控制管棚钢管铺设的轨迹线,确保管棚钢管按设计要求铺设,有利于控制隧道施工时的开挖量,减少施工成本.(五)最新技术可以在软弱地层中高精度一次性打设数百米的管棚.(六)管棚工法因为采用大功率的水平定向钻机,施工效率比较高,大幅度地减少隧道开挖过程中辅助时间,提高施工效率.四、管棚的作用管棚工程在隧道开挖前的预支护中的作用主要有以下两方面：(一)提高围岩土体强度,提高开挖线拱部土体承载力,加固隧道围岩,确保隧道施工安全.在隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时,管棚的这种作用比较明显.(二)控制地表沉降.在隧道穿越既有线、下穿既有建筑物、构筑物等时,管棚的作用主要就是控制地表沉降,防止既有线路、建筑物、构筑物因隧道开挖而遭到破坏,确保既有线路、建筑物和构筑物的安全及隧道开挖的顺利进行.此种情况管棚的钢管直径可偏大(φ299).五、管棚工作的原理管棚工作的原理主要有两方面;(一)利用简支梁作用的原理;由于管棚的直径大、刚度大,同时又是较密排布置的,当钢管两端支撑梁的刚度达到足够大之后,开挖引起的变形量非常小,这时候管棚就相当于一道简支梁,阻隔隧道开挖时释放应力对围岩的作用.(二)利用水泥浆液的流动性和围岩的裂缝或孔隙,使注入的水泥浆液能与土体进行粘合而形成一种类似混凝土的固结体,从而起到加固围岩土体的功能.对于含水较小的地层还能起到一定的止水效果.六、管棚的设计参数(一)管棚尺寸参数：管棚尺寸参数主要包括管棚的长度、钢管直径、钢管壁厚及隧道内工作室的尺寸参数.1、管棚的长度一般为20-８0米,特殊情况下,管棚打设长度可以达到100米－300米.2、管棚直径常用的为φ89米米、φ108米米、φ159米米.3、管棚壁厚一般为6米米,中间用同直径的壁厚10－12米米钢管车丝扣连接.4、隧道内施作管棚时工作室一般外扩30厘米,当地层不允许时可用无工作室管棚施工法.5、在洞口施作管棚无需导向墙.(二)管棚位置参数：管棚位置参数主要包括开孔位置、倾角、外插角和环向间距.1、管棚中心位置距开挖线20-30厘米,开孔位置偏差为±2厘米.2、管棚倾角根据地质情况及隧道坡度确定.3、外插角一般为0.至1..4、环向间距根据现场地质条件、管棚管径确定,一般为25-40厘米.(三)管棚注浆参数：管棚注浆压力为0.8-1.2米Pa,浆液配比按0.8：1或1：1配制,注浆量根据管棚管径和管棚长度确定.(四)管棚施工精度：1、管棚打设倾角偏差根据管棚长度一般都能控制在±0.5.以内,外插角控制在3‰以内.2、管棚长度误差控制在±30厘米以内.3、管棚施工过程中因为成管快,注浆能及时跟进,因此上覆地层沉降基本上为零沉降.七、管棚适用条件及管棚施工实例(一)大多数隧道洞口属于浅埋和风化层,成洞较困难,采用管棚工法可以有效地解决洞口段的施工难题.对于洞口的超前预支护,管棚长度一般为30－40米左右,管径以φ108米米为主.通过管棚可以阻止洞口开挖时的应力释放.如图一所示为张石高速公路三甲村隧道进口管棚工程.该隧道开挖断面最大净宽为15米,开挖断面面积为144米2进口处地质条件为砂卵石地层,地层松散,钻进时不易成孔.针对现场地质情况,采用了潜孔锤跟管钻进成管法施作φ108米米管棚,成管后进行注浆加固.图一张石高速公路三甲村隧道进口管棚工程潜孔锤跟管钻进成管法是采用水平定向钻机通过锤头前端带有外锤头的潜孔锤冲击成管,外锤头通过丝扣跟管棚钢管连接,管棚打设到位后将外锤头与管棚钢管一同留在孔内,然后注浆加固围岩的管棚成管工法.潜孔锤跟管钻进成管法适用于砂卵层、风化破碎带等不易成孔地层的管棚施工,要求用强度较高的无缝钢管作管棚钢管,每节钢管长度必须与钻杆配套,通过丝扣连接,便于接管加尺.管壁厚度不得小于6米米,管壁太薄时容易出现断管的情况,影响管棚质量.管棚施工过程中要求现场供风压力不得低于6米Pa,确保孔内钻渣排出干净,保证管棚质量.施工精度控制：管棚打设到位后采用管棚导向仪进行钻孔测斜,根据测斜结果进一步分析确定钻孔钻进角度,并根据地层变化及时进行调整.(二)隧道穿越破碎带、松散带、软弱、涌沙地层等地段时,为保证隧道开挖施工安全,也需要施作超前预支护管棚工程.管棚长度需要根据支护段长度确定,管径多为φ108米米-φ159米米.图二武广客运专线金沙洲隧道管棚工程该隧道工程开挖时遇到的地质条件比较复杂,主要以松散风化岩为主,中间夹有松软的强风地层,局部存有空洞或较大岩层裂缝,在管棚施工时采用潜孔锤成孔后送管法施作φ159米米管棚进行超前预支护,微扩工作面(20-30厘米),采用多次循环,一次打设６０米.潜孔锤冲击成孔后送管法适用于风化岩层及软硬复合地层中,打设过程中要求采用风动力排渣,供风风压不得小于6米Pa,保证出渣量.钻孔打设到位后退出钻杆和潜孔锤,然后采取锲形钻头将管棚钢管送到孔内进行围岩加固注浆.图三管棚工作面微扩剖面图管棚精度控制：送管时需要用管棚导向仪进行钻孔测斜,发现偏差及时进行调整钻进角度(进孔角度).(三)隧道穿越既有线(如既有铁路、公路、高速公路、高速铁路等)、建筑物及构筑物等,管棚长度需要根据穿越长度设计管棚长度,管径根据现场地质条件及隧道上部覆土层厚度确定.如图四、图五所示郑西客运专线高桥隧道下穿既有铁路(同蒲铁路)的施工现场,该穿越隧道位于湿陷性黄土,主要发育垂直节理,极易下陷,而且设计为大断面开挖,开挖尺寸为15米×13米(宽×高),断面面积达160多米2.为了控制地表沉降,避免影响既有铁路的正常运行,在隧道开挖前采用风循环跟管钻进法一次性施作φ159米米管棚100米.图六所示为郑西客运专线阌乡隧道下穿连霍高速公路(下穿段施作80米长φ159米米管棚共三个循环).图四郑西客运专线高桥隧道下穿既有铁路的施工现场风动力跟管钻进法适用于湿陷性黄土及干燥粉土地层,通过风压在6米Pa以上的风力可以将钻渣排出,并在钻进的同时进行跟踪导向,控制钻孔偏差,确保管棚铺设精度.图五郑西客运专线高桥隧道外景图六郑西客运专线阌乡隧道下穿连霍高速公路(四)隧道开挖过程中的坍塌段超前预支护管棚,管棚长度一般都要一次性穿越坍塌段,并延长5-10米.管径根据现场地质条件及坍塌情况确定,一般为φ108米米-φ159米米.如图七为某隧道开挖时出现坍塌事故后抢险管棚工程.因在隧道开挖时出现了大范围的坍塌,导致隧道拱部大面积沉降,坍塌范围沿隧道开挖方向延长30米,致使隧道开挖无法继续进行.为了加固坍塌范围内土体,确保隧道开挖的继续,在该处采用水循环跟管钻进法施工长度为４8米的φ108米米管棚.图七某隧道开挖时坍塌抢险管棚工程水循环跟管钻进法适用于松散带、粘土层、沙层、淤泥层、回填土及强风化地层等.采用水循环排渣、造浆护壁、冷却钻头,并在钻进的同时采用管棚导向仪进行跟踪定向,控制管棚铺设轨迹.(五)隧道穿越富水地层中管棚超前预支护时,管棚长度应在富水段两端各延长10米左右,管径采用φ108米米或φ159米米.通过管棚注浆浆液的扩散,能够起到一定止水效果.针对这类地层,则采用水泥浆作为循环液的跟管钻进成管法施作管棚,然后进行注浆加固.如果采用水平旋喷桩进行超前预支护效果会更好,可以有效地实现止水和土体加固.图八为深圳地铁五号线西丽一号永久风道隧道管棚工程,采用水泥浆循环跟管定向钻进成管法施作φ108米米管棚.图九为深圳地铁五号线一号永久风道隧道水平旋喷桩工程.通过施作管棚和水平旋喷桩,不仅控制了地表沉降,而且起到了止水效果,确保了隧道开挖的顺利进行.图八深圳地铁五号线西丽1号永久风道隧道管棚图九深圳地铁五号线西丽1号永久风道水平旋喷桩(六)管幕工法是管棚工法的一种特例,主要适用于长距离下穿既有线超前预支护工程.如图十示为哈大高速铁路隧道下穿既有军用铁路专线鞍山隧道管幕工程.该隧道开挖断面尺寸13.4米×11.3米,断面面积为160多米2,覆土层最小厚度为4米左右,管幕铺设精度要求较高,而且管径较大,为φ299米米无缝钢管.管幕施工过程必须控制地表沉降量,确保既有专用铁路线的正常运行及隧道开挖的顺利进行,因此只能先用无线导向仪进行导向孔施工,再采取挤扩拉管法进行管幕钢管铺设,控制拉管过程中的出土量,防止地表沉降,最后进行注浆加固隧道上覆土层,实现超前预支护功能.图十哈大高速铁路鞍山隧道管幕工程附件：工程施工现场应急预案及安全保证措施一、编制原则1、以人为本,安全第一原则。

小浪底北岸灌区隧洞工程不良地质超前支护方案为了加快隧洞施工进度和提高工效，针对隧洞中出现围岩情况差的不良地质情况，在不同情况下采用超前锚杆、超前小导管和超前大管棚三种支护措施。

一、支护方案简介及设计参数超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。

在本项目中，超前锚杆主要用在V级围岩上限（较好）段，施工时间较短；超前锚杆应配合钢拱架或格栅拱架使用，设计参数如下：（1）采用直径φ25mm螺纹钢，长度为3.5m；（2）锚杆沿拱环向布置间距30cm；（3）倾角：外插角10°-15°，可根据实际情况调整；（4）纵向间距2.5m一环，搭接长度不小于1m；（5）注浆材料：M20水泥浆。

超前小导管主要用于自稳时间段的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。

在本项目中，超前小导管主要用在V级围岩下限（较差）段，施工时间较超前锚杆长；超前小导管应配合钢拱架使用，设计参数如下：（1）采用外径φ42mm厚3.5mm无缝钢管，长度为3.5m；（2）钢管钻设注浆孔间距为100 - 150 mm；（3）钢管沿拱环向布置间距30cm-50cm；（4）倾角：外插角10°-15°，可根据实际情况调整；（5）注浆材料：M20水泥浆。

超前大管棚是由钢管和钢格栅或钢拱架组成。

管棚利用钢格栅拱架，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角向开挖面前方打入钢管，形成对开挖面前方围岩的预支护。

管棚适用于特别困难地段（如极破碎岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀性地层、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩）的隧洞施工中采用。

在本项目中，主要用在洞内大型塌方，常规办法已无法处理的情况下，施工时间较长。

具体设计参数如下：（1）大管棚钻孔孔口位置沿隧洞拱部开挖轮廓线外10cm布置，环向中心间距30cm，外插角约7°（可根据实际情况确定），每环17根；（2）钢管采用外径φ108mm壁厚8mm无缝钢管，每根长度为10m。

大管棚和超前注浆小导管支护在隧洞中的应用．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｇｐｉｐｅｓｈｅｄａｎｄｐｒｅ－ｇｒｏｕｔｉｎｇｓｍａｌｌｐｉｐｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｉｎｔｕｎｎｅｌｓ季汉忠／ＬＩＨａｎ．ｚｈｏｎｇ（广东省建筑工程机械施工有限公司，广州５１０５００）【摘要】介绍了东莞东深供水应急工程新城路段隧洞进洞口采用大管棚和超前小导管的方法穿过复杂地层，解决了隧洞进洞穿越残坡积和人工填土地质的施工难题，避免了原公路改线施工方案。

【关键词】隧洞，超前注浆大管棚，超前注浆小导管；施工１工程概述东莞东深供水应急工程新城路段隧洞是一座土隧洞，全长１２２ｍ，其中进出口各２ｍ范围为明洞地段，前后与箱涵相接，采用城门洞形断面。

隧洞净宽２盘ｍ，净高３．８０８ｍ，开挖宽度４．０ｍ，开挖高度４．９４ｉｎ。

隧洞处于山洪冲泻的方向，１２０ｍ范围的地层为残坡积粘土、碎石质粘土、强风化晶屑熔岩，最大埋深８ｍ左右，地下水丰富，地面有新城路公路斜向通过，荷载较大，洞室处于不稳定状态。

进洞的位置为道路路基人工填土，雨天时路边边坡有较大的渗流。

２施工方案的确定该隧洞原设计采用明洞施工方案，工作量相当大，且将新城路临时改道，影响道路交通数个月。

项目部根据实际地形地貌，分析了隧洞穿过地段的地质情况，提出了“超前注浆大管棚支护、超前注浆小导管支护暗洞施工方案”。

经过建设单位、设计单位、监理单位和专家多次论证，最终确定采用这一新的施工方案。

３施工设计技术措施１）超前支护超前注浆管棚采用９１０８ｒａｍ热轧无缝钢管１５根，环向间距０５ｍ，长６～１２ｍ，外插角１０。

，搭接长度２ｍ；超前注浆小导管管径ｆ２ｊ５ｌｍｍ，长４ｍ，外插角３０。

，环向间距０５ｍ，与管棚相间布置，纵向间距２ｍ，搭接长度２ｍ。

大管棚奇数孔采用花孔钢管，偶数孔采用无孔钢管；管棚采用普通地质轨道钻机钻孔，小导管采用气腿式风钻直接顶进，水平注浆气孔采用气腿式风钻成孔、双液注浆泵注浆。

在大管棚难以施工时采用超前小导管。

大管棚、小管棚超前支护施工隧道进、出口进洞均采用Φ89壁厚：5mm长：30m间距：40cm的大管棚进行注压浆对洞口浅埋的超前加强支护，角度为1~3度；洞内采用Φ50壁厚：4mm 长5m间距40cm的小导管进行压注浆超前支护。

角度为6°。

大管棚施作的主要内容：施作导向墙预埋导向管，设置钻机平台，测定孔位，钻孔，钻机退出，注压浆，封孔，““见图4超前管棚施工工艺流程框图“管棚采用无缝钢管加工成花管，以便注浆加固岩体，前端加工成锥形，以便送入或打入，并防止浆液前冲，梅花布设溢浆孔孔径8mm，间距为15cm，其中大管棚尾部5m，小导管尾部1m范围不钻孔，防止漏浆，末端最好焊接直径为6mm的环形箍筋，防止打入是管身开裂，影响注浆管每小段的连接。

每节间丝扣连接，钻孔采用电煤钻钻孔，在钻进过程中采用光耙测斜仪量测钻孔的偏斜度，小导管人工直接送入。

超前管棚安设后，用速凝砂浆封口，并用喷射混凝土封闭工作面，采用KBY-50/70型注浆泵注浆，注浆参数为：水泥浆水灰比：1;1注浆压力：0.5～1.0mpa注浆前进行注浆试验，并根据试验的情况调整注浆参数。

注浆顺序两侧对称向中间，自下而上逐孔注浆，强度达到设计后方能开挖。

2、系统锚杆施工系统锚杆采用的中空注浆锚杆，锚杆长4m（径向）或5m（内侧水平），环向间距为1m，采用风钻钻孔，钻孔直径为Φ40mm。

成孔后用高压风清孔，人工送入，用速凝砂浆封口，注浆压力保证在0.5~1.0mpa，扩散半径最大，对围岩加固的效果最佳，对裂隙较发育的不良地质V级围岩有很好的改善效果，抗拔力符合设计要求，锚杆的末端与拱架焊接。

3、刚拱架支撑施工在加工场地放出大样，采用弯曲机分节加工制作，主要在安设控制（中线、高程、垂直度）质量，施工中主要采用支距、悬距法来控制。

4、钢筋网施工主要注意控制加工尺寸和把每块网片连成整体。

5、临时支护的施工（临时侧壁支护、临时仰拱）临时侧壁支护采用I16型钢拱架纵向间距与主动一致，网片尺寸15*15，采用Φ22mm砂浆锚杆，Φ50小导管超前支护的一个临时支护体系。

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。

矿山法隧道工艺工法超前支护篇（超前小导管、管棚）超前支护在矿山法隧道施工中扮演着至关重要的角色，它是一种前瞻性的安全保障策略，在开挖面对围岩实施之前或进行过程中，对即将暴露的地质结构进行预加固处理。

该技术通过注入高强度浆液或者设置管棚等手段强化围岩的物理力学性能，从而有效抑制因开挖引发的应力变化所导致的围岩松动、变形甚至塌方等风险事件。

在实际操作中，超前支护的核心内容主要体现在小导管超前支护和大管棚超前支护这两种主流工法上：1.1小导管超前支护（1）钻孔测量人员利用全站仪将超前小导管设计位置绘制于已安装好的拱架肋板端，利用三臂凿岩台车或YT-28气腿式凿岩机钻孔，开孔直径为φ50，采用吹孔法清孔。

（2）小导管制作及安装小导管由钢加工厂集中加工,采用42mm热轧无缝钢花管制成。

在小导管前端做成30cm长锥形，尾部焊接钢筋箍且距端部30cm内不开孔作为止浆段，剩余部分按10-20cm梅花形布设直径6-8mm的溢浆孔，小导管设计环向间距V级围岩地段取40cm,Ⅳ级围岩地段50cm,单车道IV级围岩地段不设超前支护；外插角一般为10°~15°，可根据实际情况作调整，小导管单根长度为3-5m，纵向搭接长度不小于1m；要求孔深偏差为+50mm/方向角2°/孔口距±50mm。

现场由锤击打入或钻机顶入安装完成后用塑胶泥封堵孔口及周边，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。

小导管规格型号、长度、设计位置、搭接长度每循环检验3根。

（2）小导管注浆小导管尾端孔口安装注浆快速接头及止浆阀，采用水泥浆或水泥砂浆当围岩破碎，地下水发育时,部分可采用水泥-水玻璃双液浆，要求浆液强度等级不小于M10，注浆顺序为由下至上，注浆压力0.5-1.01MPa，浆液采用专用的搅拌机搅拌。

当出现有串孔和漏浆现象时，采用塞孔隔孔注浆。

注浆时，为防止管路堵塞，结束注浆后，应尽快卸开孔口接头，开清水泵冲洗管路，以免造成管路中的剩余浆液凝结、堵塞管路。

隧道施工中，超前小导管与管棚的区别是什么？
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）。

图1 安装套拱中导向管
图2 绑扎套拱钢筋网
图3 套拱底模安装
图4 套拱堵头模板安装
图5 套拱模板加固及泵管安装
图6 套拱拆模后施钻管棚孔
图7 套拱施钻管棚孔
图8 套拱送管棚施工
图9 管棚注浆后封孔
图10 套拱施作完成
图11 钢拱架、小导管、钢筋网标准施工
图12 每间隔一个钢格栅或一个钢拱架安装小导管，及小导管布置范围
图13 每间隔一个钢格栅或一个钢拱架安装小导管，及小导管布置范围。

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。

148 |CHINA HOUSING FACILITIES 的高程以及拱架的纵向间距，保证各处的测量定位结果均具有准确性。

（2）导向管的测量定位。

此环节较为合适的坐标法，确定导向管的平面位置后，将其测放至工字钢外轮廓线处，在坡度板的辅助下设定导向管的倾角；对于导向管外插角的设置，较为适宜的是采用前后差距法，控制在1～3°。

关于超前大管棚的布置情况，如图1所示。

图1　超前大管棚的具体布置图（单位：cm）1492021.12 |施工技术此间经拼接后构成完整的整体，在各节段的端部焊接钢板。

对于曲线单元节段，其制由专员操作，精准控制，形成尺寸合理、稳定可靠的节段。

根据钢拱架的安装要求，施，保证该部分具有平整性与稳定性，以免在钢拱架搭设及使用过程中出现局部失稳、用φ22m m 钢筋将其固定在拱架处。

该设备将制备好的混凝土浇筑到位，全程做到随拌随用，以免因中途间隔时间过长而内容，即内模、外模及端头模。

立模期间易出现导向管堵塞的情况，因此需加强对导m 的钻头，有序钻进成孔。

管棚钻孔的作业难度较大，一次钻孔成型的概率较小，通一次钻孔，而绝大部分情况下易出现不同程度的卡钻以及塌孔问题。

对此，可采取先间的各类问题。

整个钻孔过程应满足低压、低速的要求，期间加强对孔深和孔径等基活调整。

以钻进情况为准，对成孔质量做出判断。

对于钻孔期间产生的各项数据，均据[1-3]。

延长而逐步堆积至孔内，从而发生不同程度的堵孔现象。

对此，钻孔后宜利用测斜仪据与设计要求展开对比分析，要求各项指标均可满足要求。

扣连接钢管接头。

在钢管上设置注浆孔，孔径10～16m m ，孔间距15～20c m ，梅→设置小导管→连（前提在于压力、无缝钢花管为宜，钻孔的施工质量，准钻孔；严格控制于小导管的加工，设置φ8m m 钢筋眼，间距按15c m装到位，采取焊接用材料为水泥单液浆，压力以0.8M P a 左右较为合适，严格依据设计要求控制浆液参数，小导管的加工示意图，如图2所示。

成都市第二绕城高速公路（东段）项目丹景二号隧道左洞进口ZK102+225～ZK102+285段小导管施工方案一、编制依据(1)成都第二绕城高速公路（东段）项目A1合同段丹景二号隧道施工设计图及有关设计说明；(2)现行有关公路隧道规范、规程、规则及标准；(3)我单位近年来承担类似工程施工经验、设备、技术水平以及长期从事公路隧道建设所积累的丰富施工经验；(4)现场地形、地貌、地质及周围环境情况；(5)本合同段招投标文件；二、编制范围丹景二号左线隧道进口ZK102+225～ZK102+285段小导管超前支护。

三、编制原则1、遵循合同文件标准条款的原则，积极响应合同条款，严格执行合同文件的规定，标准统一，格式统一。

2、遵循设计文件、规范和质量验收标准的原则，在编制主要工程项目施工方法和技术措施中，严格执行设计标准、现行设计规范和质量验收标准，正确组织施工，确保工程优良。

3、本着“百年大计，质量第一”的原则。

严格按照设计资料、施工规范对本工程进行质量管理、科学组织施工，把好各施工工序施工质量，以高标准的工序质量来保证全部工程施工质量，确保质量目标实现，树立良好的企业形象。

四、现场施工管理组织机构1、项目经理对本项目的安全、质量、进度、环保和投入负总责2、项目副经理负责本项目现场的安全和生产工作3、项目总工对本项目的全面技术管理。

4、工程技术部负责本项目的施工技术方案和现场的技术工作。

5、安全质量部负责现场的安全和质量。

6、实验室负责现场的材料检验和试验工作7、机械材料部负责本项目的材料成都第二绕城高速东段A1合同段项目经理部组织机构框图五、工程概况5.1隧道地质、水文气象条件成都市第二绕城高速公路（东段）丹景二号隧道位于简阳市丹景乡陈八村和成都市双流县永兴镇明水村的交界处，隧址区属构造侵蚀剥蚀低山丘陵地貌,，区内沟谷纵横，山峦起伏，地形切割较强烈。

受岩性和构造控制，隧道进出口斜坡呈陡缓相间的阶梯状，平均坡度为20～25°在厚层砂岩处则形成陡崖或陡坡。

水工隧洞超前小导管注浆支护技术应用摘要超前小导管注浆技术它具有很好的可靠和稳定性能，在岩溶地质或者较为特殊的地带有极强的，隧洞开挖过程中是一种辅助性的施工方法。

本文以某隧洞工程为例，根据小导管的注浆原理，工艺方法，分析水工隧洞超前小导管注浆支护技术的应用，能有效确保隧洞开挖工程的施工质量和施工安全，从而在一定程度上提高施工效率。

关键词：水工隧洞；超前；小导管；注浆支护一、工程概况某水库位于某某镇某某村某某流域上游，正常库容920万m³，死水位315.7m，死库容340万m³；最大坝高32.3m，总库容1040万m³，距某县城约60km左右，是一座综合利用的水利工程，以灌溉为主，兼有防洪等，水库正常水位328m,。

设计从邻近流域全年调流量990万m³，通过新建引水隧洞和渠道调入水库，满足水库灌区2.8万亩的农田灌溉。

隧洞开挖过程中发现围岩破碎、裂隙发育，局部存在溶洞，出现塌方现象。

二、工程特点（1）引水隧洞长1843m，洞身做全段面砼衬砌，石方洞挖、混凝土浇筑工程量大，中间不能开施工支洞，出渣及施工材料运输距离长，施工难度大，引水隧洞施工为本工程进度关键线路，直接关系到本工程能否按期完工。

（2）本地区降雨量较多，多年平均降水量为1300mm，降雨主要集中在每年的5～9月，尤以6、7两月最多（占全年的32.07%），梅雨季节长。

引水隧洞进口在汛期有被淹没的危险，人员和设备要做防汛撤离预备，对施工安全及工期影响较大。

（3）引水隧洞围岩地质条件复杂，可能存在溶洞或溶槽等不良工程地质问题，施工难度大。

本工程隧洞岩石破碎、地质软弱，开挖难度大，甚至容易发生塌方等危险事故。

三、隧洞做法及工序1.开挖及支护方法本工程隧洞洞径小，故采用全断面掘进的开挖方法。

根据施工规范和本工程隧洞的地质条件，开挖原则按照“钻爆法”施工理论，在施工中应根据具体情况，遇到情况及时采取措施，调整施工方法，保证开挖施工安全。

隧道洞身超前支护施工方案（大管棚施工）施工技术方案一、工程概况沙沟隧道位于B7合同沙沟段，路线由左幅起点K96+000=右幅K96+000处分幅，至左幅止点HZK99+804.96=右幅K99+838.45处合拢。

其右幅隧道起止桩号为：K97+737.88～K98+351.25，全长613.37m，元谋端位于R=854.0661m，LS=120m的右转曲线上，武定端位于直线段上，纵坡元谋端+3.834%，余端+2.9%的单向坡，最大埋深约为146.6m。

左幅隧道起止桩号为：K97+674～K98+276，全长602m，元谋端位于R=776.909m，LS=120m的右转曲线上，武定端位于直线段上，纵坡采用+2.9%的单向坡，最大埋深约为101.79m。

设计图纸为左、右分离的双洞单向行车双车道隧道。

单跨净宽为11.20米，净高为7.1米。

本隧道按规范和救灾要求，洞内预留、预埋了供照明、通信、消防、等设施用的洞室和管、槽。

右幅设计图纸设计了共长50m的S1B及S2型衬砌，其余各段为S1A型明洞衬砌，S3、S4型复合式衬砌。

S2型衬砌段设计图采用了大管棚，，S4型衬砌段采用超前小导管，S4型衬砌段采用Φ28的超前砂浆锚杆，对前方围岩进行注浆加固后再开挖。

本分项工程为右幅S1B及S2型复合式衬砌段超前支护工程。

桩号分别为：K97+739.5～K97+764.5及K98+321～K97+346属于洞身浅埋段，主要工程量如下：超前管棚φ108×6：32141.7kg，锁脚锚杆：1560kg，C:S注浆：90.72m3二、工期及人员设备安排沙沟隧道右幅衬砌段超前支护开工时间为2005年11月2日，至2006年2月28日完成施工。

本分项工程具体由曾红春负责，项目总工胡建全负责技术，质检工程师伍勇民，试验工程师何泽勇，现场人员高秀平，安全员王宝褔，投入技术、质检、试验、管理各1人；旁站人员1人，民工35人，后勤人员3人；机械投入见《云南永武高速公路元谋至武定段进场设备报验单》。

大管棚与超前小导管超前支护施工方案一、管棚施工本隧道正洞进、出口明暗分界处沿拱部开挖轮廓线外设一环长管棚超前支护。

长管棚采用热轧无缝钢管，管棚长30m，直径89mm，环向间距1根/40cm，外插角1～30，压注水泥浆。

(1)施工误差要求径向不大于20cm，隧道纵向误差同一断面接头数量不大于50％，相邻钢管的接头至少错开1m。

(2)施工方法①施作套拱混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在洞身开挖轮廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。

孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。

用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。

孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

②搭钻孔平台安装钻机钻机平台可用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。

平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。

防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。

钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。

用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。

③钻孔钻机距工作面距离不大于2m，采用两台钻机同时作业，由两侧向中间，互不干扰，加快进度。

为克服钻机具自重所产生的下垂，钻机要与导向管保持一致。

刘胜沟、流泪坡沟及栾家沟浅埋段钻机采用MK-5钻机，由于本隧道的围岩较软、甚至为土层，钻孔时采用大风量高风压干式钻孔，为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ95mm。

钻机开钻时，可低速低压，待成孔几米后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

为防止黄土堵塞钻机风孔，加大高压风清孔频率，切忌高压水清孔。

钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。