超前支护施工方案.docx
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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。
图1-1长管棚横断面布置图
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。
图1-3超前长管棚施工工艺流程图
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
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。
1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。
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
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。
图1-5小导管注浆施工工艺流程图
图1-6小导管注浆施工示意图
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）；
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%。
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。
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
岩层裂隙程度
钻孔涌水（m³/h）
注浆方式
注浆分段参考（m）
发育
＞10
分段前进式
5～10
较发育
5～10
分段前进式
10～15
不够发育
2～5
分段后退式
15～20
不发育
＜2
分段后退式
20～30
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。
图1-5.7-12分段前进注浆工艺流程图
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。
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。
图1-5.7-15 超前锚杆施工工艺流程图
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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