隧道预支护工艺-施作管棚（隧道施工课件）

浅埋Ⅴ级围岩大管棚施工方案

目的

明确隧道管棚施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，规范隧道管棚施工作业。一、工程概况

黑沟隧道、宋家沟隧道进、出洞处围岩均为浅埋Ⅴ级围岩，岩体较为破碎，手折可断，无自稳性，需进行大管棚超前支护。设计参数采用φ89*6mm热轧无缝钢管；环向间距400mm；超前支护长度20m；外插角1.0°；隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少需错开1.5m。工艺流程及技术要求

二、施工方案1、明洞开挖首先明洞开挖至明、暗洞交接里程，中间预留核心土，两侧开挖至套拱拱脚标高；工程部对里程、中线偏位、标高进行复核，确认无误后报验监理工程师，并报验试验室进行拱脚地基承载力试验。2、套拱施工

在明、暗洞交界处设置套拱，套拱长度为2.0m，采用C25砼，内设Ι18工字钢，要求拱脚地基承载力不小于300kpa，拱脚基础采用M10浆砌片石，拱顶预留变形量10cm。在套拱内准确预埋孔口管，用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管与型钢密贴，套拱砼浇筑时振捣要密实。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。明洞开挖时，在掌子面预留核心土。在套拱施工时，核心土可作为套拱模板基础。2.1套拱钢架制作

钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼。各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。3、管棚钻孔施工3、1管棚钻孔准备⑴钻机平台可利用预留核心土，用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由2台钻机由高孔位向低孔位对称进行钻孔。⑵平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。⑶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。反复调整钻机位置，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。3、2钻孔⑴为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ108mm。⑵岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。⑶钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。⑷钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。⑸钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。⑹认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。3、3清孔验孔⑴用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。⑶检测孔深、倾角、外插角。4.安装管棚钢管⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣，钢管四周钻设孔径12mm注浆孔(靠孔口3m处的棚管不钻孔)，孔间距10cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。⑵棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ110mm)，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。⑶接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1.5m。5注浆⑴安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。⑵注浆材料：注浆材料为水泥－水玻璃双液浆。水灰比及水泥、水玻璃、缓凝剂掺量可根据现场注浆效果有试验室进行调整。⑶采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压1.5MPa，持压15min后停止注浆。注浆量不小于设计要求的95％，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。三、施工控制要点⑴钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。⑵钻孔外插角1°～3°以为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。⑶严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。⑷经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。⑸掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。四、劳动力及机械组织劳动组织：钻机操作工4～6人，管棚加工2人，钢管顶进8人，注浆6人。机械组织：管棚钻机2台、空压机1台、注浆机1台、ZJ-400高速制浆机1台、混凝土拌合站一座、混凝土振动棒2个、钢模板、木模板、J3G-400A型型材切割机1台、型钢弯制机1台、BX1－400型交流弧焊机2台。五、质量要求5.1主控项目①管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。检验方法：试验室检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；②管棚搭接长度应符合设计要求。检验方法：尺量。③注浆浆液的配合比应符合设计要求。检验方法：试验室进行配合比选定试验；④注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。检验方法：检查施工记录的注浆量和注浆压力，观察。5.2

一般项目l

管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定：管棚钻孔允许偏差检验方法：仪器测量、尺量序号项目允许偏差1方向角1°2孔口距±50mm3孔深±50mm六、安全保证措施1、贯彻“安全第一、预防为主”的方针。2、建立安全管理责任制度和完善的安全保证体系。3、工程开工前对参加施工的人员进行全员安全生产教育，组织学习有关技术规范和安全操作规程、规则、规定。提高安全意识和安全技能。施工安全技术措施，由主管工程技术人员和专职安全工程师进行技术交底和讲课，并结合施工中存在的安全问题重点进行教育和宣传。作业班组，每天班前进行安全操作讲话。4、对特殊工种，如：起重工、电工、电焊工、各种机械操作司机等进行岗前培训，持证上岗。6、1施工用电安全措施：ａ、现场移动式电器设备必须使用橡皮绝缘电缆，横过通道必须穿管埋地敷设；ｂ、熔丝的容量必须按用电负荷量装设，严禁用其他金属代替；ｃ、配电箱及开关箱必须防雨、设门并配锁，进、出线口必须设在箱体下面，严禁设在箱体的上面、侧面、后面或箱门处，箱内严禁存放杂物，每月检查一次；电工作业人员必须持证上岗，严禁无证操作；ｄ、电工作业必须按规定使用劳动保护用品及绝缘工具，并定期检查；ｅ、严禁将电线栓在铁扒钉、钢筋或其他导电金属物上，电线必须用绝缘子固定，配电导线必须保证与邻近线路或设施的安全距离。七、质量保证措施1、详细阅读设计文件、资料和相关的资料的基础上，及时取得更详细的现场实际资料，作为组织施工的依据，并对作业人员进行交底；2、根据本合同段的具体情况，做好施工控制测量；施工前，根据设计文件精控制管棚的位置和尺寸，并确保复测无误后。并在施工过程中全过程进行监控测量。每次测量都有复核及相关的记录；八、环境保护施工时严格遵守国家有关环境保护、控制环境污染的规定，采取必要的措施防止施工中的燃料、油、污水、废料和垃圾等有害物质对河流、池塘、森林的污染，防治扬尘、汽油等物质对环境安全的污染。把施工对环境、空气和居民生活的影响减少到法规允许的范围内。8．1施工现场的环境卫生(1)施工现场要经常保持整洁卫生，水泥浆液要集中处理。(2)施工现场内的厕所设专人保洁，按规定采取冲水措施，及时喷药，墙壁屋顶要严密，门窗要齐全，并保证良好通风。8．2环保技术措施(1)采取多种形式进行环保宣传教育活动，不断提高职工环保意识，经常组织学习，确实抓好环保工作。(2)施工中应采取有力措施，保护好场内的绿化带、树木，严禁损坏和砍伐。(3)施工期间，对既有水利设施加强保护。施工用水不得给邻近居民和周围环境造成污染。(4)污染环境的废物，如建筑、生活垃圾、废弃材料等，集中到指定地点排放、堆码、掩埋或销毁。易于引起尘害的细料堆应予遮盖和适当洒水。(5)采取有效措施控制现场的粉尘土、废气、污水、噪声振动对环境的污染和危害，不燃烧各种有毒的物质。(6)不得破坏当地水系，保持灌溉系统畅通。(7)弃土、排污等按设计文件及与当地环保等有关部门签订的协议执行。弃土场要远离河道、沟渠、森林。(8)排出的污水不能直接排入河道、沟渠，净化后排至指定地点，避免对周围水源地产生影响。8．3防止和减轻水、大气受污染技术措施(1)施工区域，砂石料场，在施工期间和完工以后应妥善处理，以减少对河道、溪流的侵蚀，防止沉渣进入河道或溪流。(2)冲洗集料或含有沉积物的操作用水，应采取过滤、沉淀池处理或其它措施，使能做到达标排放。(3)施工期间，施工物料如水泥、油料、化学品等应堆放管理严格，防止在雨季或暴雨将物料随雨水径流排入地表及附近水域造成污染。(4)施工机械应防止严重漏油，禁止机械在运转中产生的油污水未经处理就直接排放，或维修施工机械时油污水直接排放。(5)易于引起粉尘的细料或松散料应予遮盖或适当洒水润湿。运输时应用帆布、盖套及类似遮盖物覆盖隧道管棚超前支护工艺流程与施工案例掘进距离取决于管棚深度地下工程超前支护方法超前支护技术是指在隧道开挖之前，通过向掌子面前方地层里注浆、冷冻、打入钢管、钢板、锚杆等技术措施在隧道横断面上形成一个拱形连续体，使其加固开挖面前方地层，同时利用其支撑力保持前方土体的稳定，减少地表沉降量的技术总称。研究表明，围岩注浆加固可提高其强度和变形模量，从根本上改善围岩的变形规律，前苏联的资料表明，砂岩在注浆后的强度可增加50%-70%，粉砂岩和泥质岩增加2-4倍，而岩石强度的增大可使支护荷载减少2/3-4/5。实践表明超前支护体系能够有效地限制地面沉降，并全面地保持自然地层在稳定状态下开挖隧道。研究表明地面的整个沉降量的30%-40%和地下地层的整个沉降量的40%-50%是在一般的支护开始发生作用之前发生的，超前支护对地面沉降有30-35%的抑制效果，对隧道顶上地层(拱顶)沉降有40%的抑制效果，所以，加固掌子面前方的地层对抑制地面沉降有非常重要的作用。超前支护技术作为加固地层、稳定拱顶及掌子面、减少地表沉降的辅助施工工法，己经在地下工程施工中得到了广泛地应用。根据采取的加固措施对周围地层特性和应力分布的影响，可将超前支护分为地层改良法和预支护法。地层改良法就是提高开挖面周围地层土的特性的方法，这种方法包括注浆、土壤加固、排水和地层冻结等；预支护法就是在隧道开挖前，先超前对围岩进行加固，以增加围岩的自稳能力，并使开挖面周围应力干扰达到最小的方法。超前支护方法主要包括：管棚法，机械预切糟法，预衬砌法，水平旋喷注浆法，超前小导管法，超前锚杆法、冻结法等等。其中管棚法、水平旋喷注浆法、小导管法等支护方法同时也改良和加固了地层。管棚注浆支护就是把一组钢管沿开挖轮廓外己钻好的孔中打入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。管棚注浆是一种长距离超前支护方法，超前距离长，刚度较大，适用于掌子面不能自稳、含水的地层，控制地表沉降、防渗止水的效果较好，施工工艺要求较高。如将管棚注浆与小导管补充注浆法结合，除具有大管棚的特点外，能够防止管棚下方三角土体的塌落，这种长短结合的预支护效果更为理想。管棚支护的主要作用和优点（1）梁拱效应：先行施设的管棚，以掌子面和后方支撑为支点，形成一个梁式结构，二者构成环绕隧洞轮廓的壳状结构，可有效抑制围岩松动和垮塌。（2）加固效应：注浆浆液经管壁孔压入围岩裂隙中，使松散岩体胶结、固结，从而改善了软弱围岩的物理力学性质，增强了围岩的自承能力，达到加固钢管周边软弱围岩的目的。（3）环槽效应：掌子面爆破产生的爆炸冲击波传播和爆生气体扩展遇管棚密集环形孔槽后被反射、吸收或绕射，大大降低了反向拉伸波所造成的围岩破坏程度及扰动范围。（4）确保施工安全：管棚支护刚度较大，施工时如发生塌方，塌碴也是落在管棚上部岩碴上，起到缓冲作用，即使管棚失稳，其破坏也较缓慢。隧道超前支护法一览

根据采取的加固措施对周围地层特性和应力分布的影响，可将超前支护分为地层改良法和预支护法。地层改良法就是提高开挖面周围地层土的特性的方法，这种方法包括注浆、土壤加固、排水和地层冻结等；预支护法就是在隧道开挖前，先超前对围岩进行加固，以增加围岩的自稳能力，并使开挖面周围应力干扰达到最小的方法。超前支护方法主要包括：管棚法，机械预切糟法，预衬砌法，水平旋喷注浆法，超前小导管法，超前锚杆法、冻结法等等。其中管棚法、水平旋喷注浆法、小导管法等支护方法同时也改良和加固了地层。管棚注浆支护

就是把一组钢管沿开挖轮廓外己钻好的孔中打入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。管棚注浆是一种长距离超前支护方法，超前距离长，刚度较大，适用于掌子面不能自稳、含水的地层，控制地表沉降、防渗止水的效果较好，施工工艺要求较高。如将管棚注浆与小导管补充注浆法结合，除具有大管棚的特点外，能够防止管棚下方三角土体的塌落，这种长短结合的预支护效果更为理想。管棚支护适用范围

根据国内外的施工实践，综合我国目前地下工程管棚支护应用的实际案例，管棚支护可适用于：软弱砂土质地层、砂卵砾石地层，膨胀性软流塑、硬可塑状粉质粘土地层，裂隙发育岩体、突泥突水段、断层破碎带、塌方段、破碎土岩堆地段、浅埋大偏压等地质和地下水丰富条件的地下构筑物施工的支护，隧道进出口段开挖的支护，也多应用于地铁等穿越城区的地下工程的开挖预支护，可作为穿越既有建筑物、公路、铁路及地下结构物下方修建隧道的辅助方法；作为隧道洞口段及修建大断面隧道施工的辅助工法及作为其他施工的辅助工法，也常用于浅埋但不宜明挖地段或浅埋隧道情况下，地表有建筑物、或隧道接近地中结构物时等对施工沉降有特殊要求的工程等。管棚支护的设计

管棚支护的设计参数主要包括：钢管直径、长度、间距、仰角、水平搭接长度、钢架间距、注浆参数等，当需要增大钢管的强度和刚度时，可在管内设置钢筋笼而后用水泥砂浆填充。我国《铁路隧道施工规范》规定：管棚用钢管直径宜为φ70-φ127mm；钢管中心间距宜为管径的2-3倍；管棚长度应根据地层情况选用，不宜小于10m；纵向两组管棚的搭接长度应大于3m。管棚支护参数可按工程类比法确定，并在施工中根据实际情况调整。掘进距离取决于管棚深度管径的选择

大部分工程的钢管直径在中φ50-φ180mm之间，有学者将管棚支护按管径分类为小管棚和大管棚，小管棚管径一般在φ30-φ50mm，大管棚管径介于φ89-φ159mm，工程中多用φ108mm的钢管，环向间距以不大于3-5倍管径为宜。管棚钢管的选择根据计算结果和技术经济因素分析，对于支护条件要求较高的松软地层，应选取φ127mm钢管，土体凝聚力较高的粘性土，可选取φ89mm钢管，一般土层在多数情况下选取φ108mm钢管。管棚钢管环向间距的确定

常规的沿隧道开挖轮廓线等间距设置管棚的方法是不科学的，应针对不同情况合理设计。钢拱架布置间距根据塌方体的松散与开挖难易程度及施工效果，可在40-80cm范围内调整选择，特殊情况下需加密。根据对工程实例的地质条件、工程断面尺寸、埋深等影响因素的总结和对比分析，得出以下经验结论，可用于地下工程支护的施工依据：管棚钢管环向间距的确定

管棚钢管直径范围一般为φ70-180mm，我们可将管棚支护按管径分类为小管棚、中管棚、大管棚。小管棚管径一般在φ32~50mm范围内，多采用管径为φ42mm的钢管，管长以3.5-5m为宜，环向间距一般取0.3-0.4m，水平搭接长度1-1.5m。中管棚管径一般在φ50-φ89mm范围内，管长一般不超过20m，环向间距一般取0.3-0.4m，水平搭接长度1-2m。大管棚一般可选用φ89-φ159mm的钢管，常用管径φ108mm，管长以不超过40m为宜，钢管一般分节长4m或6m，以丝扣连接，丝扣长不小于150mm，环向间距一般不大于3-5倍管径为宜。外插角的合理确定

角度过小，将可能导致管棚远端下垂至隧道开挖幅员内影响后期施工；相反，角度过大，管棚离开挖幅员距离过大，管棚下方的三角土体坍塌给洞身开挖支护带来很大困难，还应根据管棚钻机工作室空间大小，以及钻杆长度等情况综合考虑确定。小管棚外插角常取5º-15º，中管棚常取2º-8º，长管棚多取1º-3º。钢拱架支撑一般用工字钢，或工字钢与格栅钢架间隔使用，间距一般不大于1米，特殊情况下需加密。管棚布置形式管棚布置形式管棚布置形式管棚布置形式门型布置全周布置与上部一侧布置管棚布置形式管棚施工工艺流程钻孔流程注浆流程成孔方法

常用的施工方法有夯管法、顶管法、钻孔等。但钻孔法是目前最常用的成孔方法。随着钻探设备的专业化分工越来越细，管棚专用钻机也应运而生。但管棚钻进为近水平钻进，性质上与勘探钻孔有所不同，对钻孔方向(空间位置)的精度要求很高，终孔测量一旦发现孔斜或超出设计允许偏差，会造成严重的后果。钻孔方法常规回转钻进——硬质合金（刮刀、牙轮等）钻进；常规风动潜孔锤钻进；ODEX法——风动潜孔锤跟管钻进；双动力头跟管钻进；长螺旋跟管钻进；——潜孔锤跟管钻进“土星”跟管钻进法孔锤通过焊在套钻头和潜管靴（3）内壁上的三个凸块（4）来控制中心。当偏心钻头向下伸出套管靴时，凸块处于控制潜孔锤位置，这时实现偏心扩孔钻进，套管同时跟进，当钻孔完成钻具往上提拉时，凸块位于控制钻头体位置，且有一凸块嵌入钻头体凹槽，偏心钻头即可进入套管并提出地表。“海王星”跟管钻进法

“海王星”跟管系统如图2-9所示，这种系统的内外管系统基本和“土星“跟管系统相似，内管定心是通过回转内管（3），借助一个螺旋伸缩接头（8）和套管在潜孔锤外部的带有凸台（7）的套筒（6）一齐向下移动，使凸台座落在套管（4）底部套管靴（5）内的台阶上。此时将潜孔锤（1）挤向一侧，并实现偏心钻头（2）的扩底钻进，偏心钻进进入套管并能提到地表。为防止套管靴内部磨损，其内部在与凸台相对应的位置上设有耐磨环。

潜孔锤跟管钻具按钻头能否改变直径可分为两大类：即钻头变径跟管钻具和钻头不变径跟管钻具。钻头变径跟管钻具目前主要有单偏心变径跟管钻具、双（三）偏心变径跟管钻具和径向变径跟管钻具等结构。除单偏心变径跟管钻具属于偏心跟管外，其余结构的钻头变径跟管钻具由于钻头翼瓣在张敛的过程中沿钻具中心轴线是对称的，因此应属于同心跟管钻具。钻头不变径跟管钻具均采用内外钻头结构，一般套管需要回转，此类钻具属同心跟管钻具。相对来说钻头变径跟管钻具使用的比例较大，约占市场使用的95%，这都是由它的结构特点所决定的。钻头不变径跟管的主要缺点有1、钻具在工作时，内外管同时回转，易造成内外管之间的环状间隙被岩粉堵塞或被大块岩屑卡住，造成内管反转失灵，内外管无法分离。这种方法需要大扭矩的回转钻机，能源消耗大，不利于环保；2、由于钻头不变径跟管钻具的钻进是同口径进入，尤其是遇到漂石时，钻进将非常困难，即使钻孔成功，由于钻孔缩径，起拔套管也非常麻烦，甚至经常造成套管断裂等孔内事故。吉林大学郑治川成果三活瓣跟管钻具的组成钻头活瓣结构钻头活瓣张开钻头活瓣闭合单偏心跟管钻头—Ⅰ型张开状态单偏心跟管钻头—Ⅱ型该型钻头优点1.连接偏心钻头和钻头体的横销只起到悬挂钻头的作，不承担扭矩，避免了销子的变形、折断所造成孔内事故；2.目前国内采用的偏心跟管钻头需要转动175°左右才能实现钻头的张敛，而这种类型钻头的钻头体正转一个很小角度（8°左右）即可使钻头直径增大到设定的扩孔直径，钻头收回时，反转一个很小角度即可使钻头直径缩小到设定的直径，减少了钻头收回时被卡住的概率；3.单偏心跟管钻头—Ⅱ型的扭矩是通过在钻头体上设有一肾形的长圆孔和在偏心钻头上设有一肾形的长圆轴的配合来传递的；4.易于实现较大的变径要求。长螺旋跟管钻进管棚钻孔轨迹控制方法

管棚钢管钻孔一旦出现孔斜或超出设计允许偏差，会妨碍邻近钢管的钻设，造成洞体形状参差不齐，支护效果不好等结果；若钢管下沉到一定程度，开挖时还需要切除，造成间隔增大，易坍塌。为此，钻进时可采取中压给进、中等转速、中等循环液量钻进；钻孔平面误差径向应控制在20cm内，角度误差小于1°以免因孔径过大而造成管棚钢管偏斜和向下弯曲。在实际施工中水平钻孔弯曲一般较难避免，因此除提高管棚定位精度外，可再给以适当的上抬量(根据现场地质情况定)，以补偿部分钻孔下垂量。掘进距离取决于管棚深度钢管的安装

管棚钢管在跟进过程中要派专人进行套接加长，管棚相接时，保证管棚中线在同一轴线上，顺丝拧紧，不应出现扭曲现象，并确保连接头与管棚钢管丝扣紧密结合，不出现不同轴、偏心现象。考虑到钢管受力、结构整体及施工方便等因素，同一断面内的钢管接头数一般不大于50%，且相邻钢管的接头位置至少错开1m，常用的作法是将钢管按奇、偶编号，可确保钢管接头错开，钢管接头采用丝扣连接。钢管的分节长度一般为4m到6m，管壁加工梅花状透浆孔，管棚安装可采用人工或机械下管的方式。钢管的安装注浆

管棚注浆是管棚施工的关键环节之一，注浆效果的优劣同样影响着整个管棚体系的施工质量。因此，注浆要根据地质情况选用合适的浆液、压力和合理的流量，在注浆过程中压力小则注不进，压力过大则会造成地面外鼓、崩裂，在城市浅埋地段对地面建筑物造成影响。注浆时，一般采用先低压、中流量注入，注浆过程压力逐渐升高，注浆流量逐渐减少；当压力升至终压时，继续压注5min，再结束注浆。注浆

在设计给出浆液种类、预期注浆效果等条件下，为保证施工质量，在实际注浆施工前宜进行现场原位注入试验，确定最优注浆参数等来指导注浆，以保证注浆效果。为防止出现塌孔或注浆窜孔，可在钻孔时隔孔位钻孔，加大孔与孔之间的距离，待注浆完成凝固后再钻相连孔位，这样可有效保证钻孔和注浆质量，管棚和注浆混凝土形成厚拱，实现管棚纵向成梁、横向成拱的承载作用。注浆

为减少相邻管孔注浆间的相互影响，注浆顺序通常采用由下往上，左右对称进行；但由于塌体内有许多块石相互支架，致使塌体内空洞大而多，这些空洞有的直接与塌空区相连，注浆时浆液在压力作用下通过这些空洞泄流至塌空区，而不能在管棚附近均匀扩散，从而使注浆加固带无法形成，为此，根据经验采用间歇注浆法，即当长时间注浆压力上不来时，说明浆液顺空隙泄流至塌空区，这时将浆液凝结时间调整至30-50秒，注浆1-5分钟，停40秒，待原注入浆液初凝变稠后再注，如此反复，则原先的泄浆通道逐渐变小并最终堵塞，浆液即在管棚周围达到均匀扩散的目的。管棚超前支护技术发展趋势

在目前的超前支护方法中,主要有超前锚杆、超前小导管注浆和超前管棚。超前锚杆和超前小导管注浆具有施工便捷、技术易掌握、机械化配套程度要求不高等优点,但支护长度小(仅3～5m),锚杆或小导管伸入工作面前端滑动线内距离短,开挖循环进尺受限制,一般在浅埋松散地层中循环进尺多控制在15～17m,循环次数增加,工序交换频繁,特别是在自稳能力极差的围岩中,锚杆和导管前端仍在滑移面内,起不到超前支撑保护的作用,极易造成工作面失稳,存在较大的安全隐患。因此，长管棚的应用越来越普遍。

长管棚超前支护施工技术的支护作用机理在于,主要是钢管与浆液固结体共同作用的结果,一方面进行钻孔、下设钢管,当钢管穿过松散软弱围岩、岩石(土)等破坏区后,伸入到原状土部位时,有力地保障了开挖掌子面岩土体的稳定,起到骨架、格栅作用;另一方面通过注浆使浆液从钢花管孔眼中压出,并在一定的压力作用下注入到钢管周围松散、软弱的地层中,从而形成复合稳定的固结体,使周围地层的力学性质得到改变,稳定性能得到加强,可以防止土层坍塌和地表下沉。意大利产管棚钻机DDL-300型钻机固体矿床的金刚石钻进，硬质合金钻进。同时也可以用于工程地质勘探钻进及基桩孔钻进。广泛应用于地质勘查，工程勘查，锚固护，旋喷注浆，管棚支护等工程施工作业。三．技术规格：

基本参数3.1

钻孔直径φ110-219mm

钻杆直径60，89mm

钻孔角度全方位

钻机外廓尺寸4800X2000X2500mm

钻机重量7500Kg3.2

动力头

后动力头：（钻杆）

转速转矩

单马达

低速

0-120

r/Min1600Nm高速

0-310

r/Min700

Nm

双马达

低速

0-60

r/Min3200Nm高速

0-155

r/Min1400Nm

前动力头：（套管）

转速转矩

单马达低速

0-60

r/Min2500Nm

双马达低速

0-30

r/Min5000Nm

动力头给进行程：

2200Nm3.5

卷扬机

提升速度0.2—0.7m/s

提升能力15

KN

钢丝绳直径12

mm

容绳量50

M3.6

行走装置

液压钢制履带

理论速:

2.1Km/h

额定牵引力

10KNm

爬坡度：

上坡:小于25度

下坡：

20度

侧翻角：35度

履带宽：400mm

履带中心距:2260mm

接地压强：≤35KPa3.7

配备动力

道依兹风冷柴油机

46KW3.3

给进装置：

单油缸链条倍增

动力头提升能力50

KN

动力头给进能力35

KN

动力头提升速度16

M/min

动力头给进速度24

M/min3.4

夹持器

夹持范围50-200

mm

夹持力6000

Nm隧道全液压履带管棚钻机---KR80412-3科莱（德国）美国卡特彼勒3056DI-T水冷发动机，功率：114kW;工作重量：14.2吨(配200V钻架和KD1624凿岩机)，钻孔深度：水平30m,钻孔口径89-250mm,也可用于锚索孔钻进施工。超前管棚注浆施工案例本合同段隧道浅埋Ⅱ类围岩段采用超前长管棚注浆支护，管棚采用Φ108mm，壁厚4mm的钢管。管棚与钢拱架配合使用并从拱架腹部穿过。在拱架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，外插角约3°，以不侵入隧道开挖线越小越好，孔径比管棚钢管直径大20～30mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钢管前端加工成尖锥形，尾部焊接Φ10加劲筋补强。钢管上入岩部分梅花形布置Φ12mm注浆孔，注浆孔间距15cm。钢管方向与路线中线平行，纵向搭接长度大于1.5m。隧道施工工艺流程测量放样→钻眼→装药→联线→放炮→通风→清浮石→仰拱装载机装矸（中心水沟挖掘机装矸）→自卸汽车排矸→施作系统锚杆→喷射砼1.主要工艺流程⑴钻孔、安设注浆管在隧道开挖轮廓线以外现浇C25混凝土护拱，搭设钻机平台，用工程水平钻机钻孔，达到设计深度后扫孔，安装注浆管，并在孔口1.5m~2.5m处安设与钻孔直径相同的橡胶套，用水泥砂浆封闭孔口，防止浆液沿注浆管与钻孔壁的缝隙挤出。采用钻－注的顺序进行施工。1.主要工艺流程⑵配浆及注浆用超细水泥配制注浆液，采用后退式分段注浆，关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，试验压力等于注浆终压，如有漏水及时检修。注浆时采取低压力、中流量注入，注浆过程中压力逐步上升，流量逐步减小，当压力升至终压时，继续压注5min

再结束注浆。注浆孔在注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆填充，以增强管棚的刚度和强度。1.

主要工艺流程⑶注浆结束标准每段注浆施工正常，注浆压力达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80%及以上，或虽未达到设计终压，但注浆量已达设计注浆量，即可结束单孔注浆，设计的所有注浆孔均达到结束标准，无漏注现象，注水试验地层吸水率0.05L/min，粘土固结强度大于0.4Mpa时即可结束全段注浆。2、超前小导管注浆施工超前小导管采用Φ42mm，壁厚3.5mm的无缝钢管。钢管上入岩部分梅花形布置Φ6mm注浆孔，注浆孔间距12cm。导管前端加工成尖锥形，尾部焊接Φ6.5加劲筋补强。注浆机选用液压注浆机。施工时，先用仪器测量放线，画出开挖外轮廓线，定出小导管中心线位置。导管采用钻孔施工时，孔眼深度应大于导管长度；采用锤击或钻机顶入时，其顶入长度不小于管长的90%。注浆采用液压注浆机。注浆前应喷射混凝土封闭作业面，防止漏浆，喷层厚度不小于5cm。导管注浆时，尾部应设封堵塞，当灌注水泥浆时，应在封堵塞上设注浆孔和排气孔。注浆时，排气孔出浆后应立即停止注浆。3、锚杆施工1）φ22砂浆超前锚杆锚杆钻孔前根据设计要求和围岩情况，定出孔位，作出标记。钻孔做到圆而直，其孔径和孔深符合设计要求，孔内积水和岩粉应吹洗干净；锚杆孔口岩面应整平，并使岩面与钻孔方向垂直，如不垂直，安装锚杆时可用特制垫板调整，使托板密贴岩面。锚杆施工预张拉力时，预张拉力值宜为锚固力的50%～80%，安装后要定时检查，发现松动及时紧固。2）D25中空注浆锚杆各类围岩锚杆采用D25中空注浆系统锚杆，锚杆长度为3.0～3.5m，梅花型布置。采用风钻钻孔，钻至规定深度后，用高压风吹孔，打入锚杆，然后用注浆泵由锚杆中孔向孔底灌满砂浆，安装垫板螺栓。锚杆施工要点及注意事项①孔位按设计布置，偏差小于10cm，孔深误差±10cm。钻孔直径大于锚杆直径15mm。锚杆插入长度不小于设计长度。②钻孔本身成直线，不弯曲。方向沿隧道周边径向，但不平行于岩面。③施作锚杆时，同时预埋格栅钢架的定位锚杆。锚杆插入后不得随意敲击，三天内不准悬挂重物。锚杆施工要点及注意事项④灌孔前清孔，顺锚杆孔用高压风清除孔内积水、岩粉、碎屑等杂物。⑤注浆使用灌浆罐和注浆管，孔口压力小于0.4MPa。顺着锚杆孔注浆，直到孔口有浆液流出为止。砂浆随备随用，在砂浆初凝前使用完⑥每100根锚杆随机抽样三根，作拉拔试验，以了解锚杆的锚固质量。4、钢筋网施工各类围岩均布置钢筋网。钢筋网采用φ6圆钢，间距为5

cm×15cm，钢筋网在现场单根安装。钢筋网与锚杆联接牢固，随着喷面的起伏铺设。钢筋网之间及与已喷砼段的钢筋网搭接牢固，且搭接长度不小于200mm。钢筋网需挂靠牢固，在喷射混凝土时钢筋网不得晃动。5、喷射(湿喷)混凝土施工A、喷射砼配合比设计原则选择喷射砼的配合比，既要考虑砼强度和其它物理力学性能的要求，又要考虑喷射工艺的要求。水泥、砂、石子及各种外加剂必须符合设计和规范要求。设计步骤：确定骨料的最大粒径和砂率→确定水泥用量→确定水灰比及用水量→确定砂、石用量→试喷→调整、确定施工配合比。5、喷射(湿喷)混凝土施工B、喷射工艺流程：①原材料检查：对使用的各种原材料进行质量检查，合格后方能使用。②机械设备检查：对机械进行技术检查，对水、风、电路进行试通检查，合格后方可运转。③施工现场检查：检查受喷面，清除危岩浮土，用高压风吹扫岩面，埋设厚度标志。

5、喷射(湿喷)混凝土施工

C、喷射砼顺序

喷射砼顺序:垂直方向为自下而上，水平方向从左到右或从右到左，并呈螺旋轨迹运动，一圈压半圈，纵向按顺序进行，旋转半径一般为15cm，每次蛇行长度为3～4m。岩面不平时，应先喷凹处找平。喷射砼时，其喷射砼速度不宜太慢或太快，适时加以调整。5、喷射(湿喷)混凝土施工D、喷射质量检查

按规范检查喷射表面，是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象，如有及时清除重喷。

喷体达一定强度后可用锤击听声，对空鼓脱壳处及时进行处理。钻眼量测，厚度不够处补喷。及时测定回弹率和实际配合比，以指导下步施工。对喷体试件进行力学试验。隧道管棚超前支护施工案例DDL-300型钻机桐子园2号隧道

管棚、导向墙1、管棚设计1.1管棚施工设计参数(1)钢管规格：采用φ108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管，节长分别为4-6m。钢管前段呈尖锥状（20cm）。(2)管距：环向间距中至中为40cm。(3)外插角：与水平线角度为1-3°。

(4)钢花管：钢管上钻注浆孔，孔径φ10-16mm，孔间距15-20cm，呈梅花型布置。钢花管尾部（孔口段）1.5m不钻花孔作为止浆段。(5)导向管：采用φ133mm，壁厚6mm，长1m的热轧无缝钢管，并模筑100cm厚的C20混凝土来固定导向管。(6)数量：50孔。1.2管棚设计注浆(1)灌注浆液：采用水泥浆注浆。(2)注浆参数：水泥浆水灰比：0.5：1-0.8：1；(3)注浆压力：初始压力0.5~1.0Mpa，终止压力2.0Mpa，浆液强度等级不小于M10。注浆前应进行现场注浆试验，根据现场实际情况调整注浆参数2、施工工序及工艺2.1导向墙制作及导向管安装为确保超前大管棚施工的准确性和有效性，进行超前大管棚施工前，必须进行导向管施工，C20级混凝土导向墙施工，导向墙纵向长度1m，厚1m。导向管直接焊接在拱架上方。隧道导向管安装里程为DK35+480-DK35+481(进口），DK38+850-DK38+849（出口）。导向墙施工工艺如下：(1)测量放线，确定施工里程及钢拱架加工尺寸。(2)导向墙钢拱架：现场架立2榀I18钢拱架，间距为50cm，钢拱架距套拱边缘距离为25cm，导向管布置于支撑钢拱架上方，钢拱架之间采用Φ22钢筋进行连接固定。连接筋环向间距为100cm。(3)安装固定导向管；导向管采用φ133mm的无缝钢管进行加工制作。其安设的平面位置、外插角的准确度直接影响管棚的质量。现场施作由测量人员利用全站仪在钢架上测量定出其平面位置，设定导向管的倾角、外插角，然后将导向管按要求与附近钢拱架焊接，同时在导向管内外两侧用2根φ20钢筋环向焊接成一整体，防止混凝土施工过程中产生位移。此外，导向管靠近掌子面端头必须密贴掌子面。(4)导向管两端采用尼龙编制袋进行封堵，便于随后的混凝土施工。(5)现场采用C20混凝土进行浇筑,待混凝土强度达到设计强度80％后，方可进行管棚钻孔作业。

2.2搭建钻机平台(1)钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

(2)平台要支撑于稳固的地基上，如现场条件不足，可用挖掘机土石回填作业平台基础或搭设脚手架平台，脚手架连接必须要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。2.3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，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

2.4成孔(1)根据导向墙中预埋的钢套管作为导向管进行钻孔。掌子面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌。(2)钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻进。(3)钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹砂层时，应控制钻进速度，避免发生夹钻现象。(4)开孔时钻速要慢，压力要小，根据地层及钻进情况随时调整钻压及钻速以保证成孔精度。钻进中，如遇异常，应立即停钻，查明原因。(5)施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动，提高施钻精度。(6)钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20-30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。(7)施工技术人员认真作好钻进过程的各种原始记录及相关影像资料的收集，包括钻进时间、钻进过程中发生的各种现象、钻孔孔口岩屑等，以便于进行工程地质判断、描述，作为后期洞身开挖的地质预探预报和指导洞身开挖的依据。2.5安装钢管(1)钻孔完成后及时安设管棚钢管，避免出现塌孔。(2)钻孔完成后用高压水清孔并进行钢管顶进作业，每孔内的第一根钢管前端做成锥状，以防管头堵塞、顶弯或劈裂；管棚管节加工成4-6m每节，下管时注意相邻孔内的管接头前后错开，避免接头在同一断面受力；管节间采用Φ121(壁厚6mm，长40cm）联结钢管连接连接。(3)推进钢管时推进压力控制在4.0－6.0Mpa，低速推进。(4)导管内安装由4根Φ18钢筋和固定环组成的钢筋笼以提高导管抗弯性能。固定环间距1m，注浆排气管可固定于钢筋笼内侧一起安装。(5)及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘、止浆阀，并检查焊接强度和密实度。钢管的安装2.6注浆方法(1)注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数，据以施工。(2)注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。(3)注浆压力达到1.5~2.0Mpa，并持压10min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口。(4)注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。(5)注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响亮清脆，说明浆液未填充满，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管。3、技术要求(1)严格执行工程监理制度，作业人员自检，质检工程师复检，合格后及时通知监理工程师检查签认。(2)钻孔前必须精确测定孔的平面位置、仰角、外插角，并对每个孔进行编号，方便质量控制。(3)经常量测钻孔的斜度，发现施工误差超限应及时纠正或调整，确保钻孔满足设计及规范要求。4、质量标准隧道长管棚质量标准严格按照《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010及《高速铁路隧道工程施工技术规程》Q/CR9604-2015中规定的标准执行：1、钢管的型号、质量和规格等应符合设计和规范要求；2、孔口距允许偏差：±30mm；3、钻孔深度允许偏差：±50mm；4、孔径符合设计及规范要求；5、角度（度）允许偏差：1。

前面介绍隧道开挖方法时，都假定开挖面和开挖后的坑道能够暂时稳定，但事实并非如此，特别是对软弱围岩。因此需要采取一些围岩预加固或预支护技术，控制和减少坑道开挖后周边收敛变形，防止隧道坍塌。一、辅助工法概述施工中常用的辅助稳定措施：稳定工作面：预留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面；超前锚杆；管棚超前支护前方围岩：小导管、大管棚一、辅助工法概述施工中常用的辅助稳定措施：水平旋喷超前预支护；预切槽超前预支护；注浆加固围岩和堵水：超前小导管注浆、超前深孔帷幕注浆一、辅助工法概述二、超前锚杆

超前锚杆是指沿开挖轮廓线，以一定的外插角，向开挖面前方钻孔安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。二、超前锚杆

性能特点及适用条件：柔性较大，整体刚度较小；它主要适用于地下水较少的破碎、软弱围岩隧道工程。如：裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋无显著偏压的隧道；采用风枪、凿岩机或专用的锚杆台车钻孔，锚固剂或砂浆锚固，其工艺简单、工效高。二、超前锚杆

设计、施工要点：超前长度为循环进尺的3～5倍，环向间距0.3～1.0m；外插角10°～30°；搭接长度为超前长度的40％～60％左右；宜用早强砂浆全黏结式锚杆，锚杆材料可用不小于直径22mm的螺纹钢筋；安装孔位偏差不超过10cm，外插角不超过1°～2°，锚入长度不小于设计长度的96％。二、超前锚杆

设计、施工要点：开挖时应注意保留前方有一定长度的锚固区，以使超前锚杆的前端有一个稳定的支点，其尾端应尽可能多的与系统锚杆及钢筋网焊连；开挖后应及时喷射混凝土，并尽快封闭环形初期支护。开挖过程中密切注意观察锚杆变形及喷射混凝土层的开裂、起鼓等情况。二、超前锚杆

三、管棚

管棚超前支护作为地下工程辅助施工方法，是在地质条件恶劣和特殊条件下作为安全开挖预先提供增强地层承载力的临时支护方法，对控制塌方和抑制地表沉陷有明显的效果，是防止地中及地面结构物开裂、塌倒的有效方法之一。由于其施工精度要求高、要求专用设备、造价高、速度慢、纵向搭接设置第二排管棚难度大等原因，一般只在特殊地段采用。三、管棚

定义：管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护。长度小于10m的叫短管棚，10～45m之间且较粗的钢管叫长管棚。三、管棚

性能特点及适用条件：管棚采用钢管或钢插板作纵向预支撑，又采用钢拱架作环向支撑，其整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期的围岩压力。管棚主要适用于围岩压力来得快来得大、对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱、破碎围岩隧道工程中。三、管棚

管棚的布设：在隧道洞口、浅埋段、拱顶地质松软易塌落、下穿公路与建（构）筑物、地表沉降要求严格的地段，沿着隧道断面周边的一部分或全部，以一定的间距环向布设，以形成管棚群。沿周边布设的长度及形状，主要取决于地形、地层以及地中或地面和周围建（构）筑物的状况，一般采用以下几种形状。三、管棚

管棚的布设：(1)扇形布设：用于隧道断面内地层比较稳定，但拱部附近的地层不稳定的场合。三、管棚

管棚的布设：(2)半圆形布设：用于隧道下半部地层稳定，但起拱线以上的地层不稳定的场合。此外，即使地层比较稳定，但地表周围有结构物、埋深很小时，也多采用此种布设。三、管棚

管棚的布设：(3)门形布设：隧道基础稳定，但断面内地层及上部地层不稳定时采用。三、管棚

管棚的布设：(4)全周布设：用于软弱地层或膨胀性、挤出性围岩等极差的场合。但不提倡采用全周布设，用垂直底部和边墙的锚杆注浆取代，效果更好。三、管棚

管棚的布设：(5)上部一侧布设：隧道一侧有公路、铁路、重要结构物等需防护，或斜坡地形可能形成偏压时采用。三、管棚

管棚的布设：(6)上部双层布设：用于隧道上部有重要设施，拱部地层是崩塌性的、不稳定的地段，或地铁车站等大断面隧道施工或突破水下段施工时采用。三、管棚

管棚的布设：(7)一字形布设：在铁路、公路正下方施工，或在某些结构物下方施工时采用。三、管棚

设计、施工要点：长管棚长度一般为10～45m；管径70～180mm；孔径比管径大20~30mm，环向间距0.2～0.8m，外插角1°～2°；两组管棚间的纵向搭接长度不小于1.5m；第一节钢管前端要加工成尖锥状，以利导向插入；要打一眼，装一管，由上而下顺序安装；三、管棚

设计、施工要点：长钢管应用4～6m的管节逐段接长，打入一节，再连接后一节，连接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不应小于15cm；为保证受力的均匀性，钢管接头应纵向错开；当需增加管棚刚度时，可在安装好的钢管内注入水泥砂浆，一般在第一节管的前段管壁交错钻10～15mm孔若干，以利排气和出浆，或在管内安装出气导管，浆注满后方可停止压注。三、管棚

四、超前注浆小导管

超前注浆小导管是在开挖前，沿坑道周边，向前方围岩钻孔并安装带孔小导管，或直接打入带孔小导管，并通过小导管向围岩压注胶结作用的浆液，待浆液硬化后，坑道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈；在此加固圈的保护下即可安全进行开挖等作业。四、超前注浆小导管四、超前注浆小导管性能特点及适用条件：浆液被压注到岩体裂隙中并硬化后，不仅将岩块或颗粒胶结为整体起到了加固作用，而且堵塞了裂隙，阻隔了地下水渗流的通道，起到了堵水作用。超前注浆小导管不仅适用于一般软弱破碎围岩，也适用于含水的软弱破碎围岩。四、超前注浆小导管小导管布置和安装：小导管钻孔安装前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射5~10cm厚的混凝土封闭；导管一般采用φ32mm的焊接管或φ40mm的无缝管，长度3~6m，前端做成尖锥形；钻孔直径较管径大35mm以上，环向间距采用35~50cm；外插角3~15°。四、超前注浆小导管注浆材料：无水的松散地层，优先选用单液水泥浆；有水的强渗透地层，选用水泥-水玻璃浆液；断层带优先选用水玻璃类和木胺类浆液；弱渗透地层，选用渗透性好、低毒及遇水膨胀的化学浆液，如聚氨酯类、超细水泥浆；不透水的粘土层采用高压劈裂注浆；注浆材料的配比应根据地层情况和胶凝时间要求，经试验确定。四、超前注浆小导管注浆：注浆压力0.5~1.0MPa；一般要求单管注浆能扩散到管周0.5~1.0m的半径范围；注浆结束，做一定数量的钻孔检查或声波探测仪检查注浆效果；注浆后视浆液种类，等待4h（水泥-水玻璃浆）~8h（水泥浆）方可开挖，开挖长度不宜太长，以保留一定长度的止浆墙。四、超前注浆小导管五、注浆工法

注浆是将注浆材料按一定配合比制成的浆液，通过一定的方式压入隧道围岩或衬砌背后的空隙中，经凝结、硬化后起到堵水和加固围岩作用的一种辅助施工方法。围岩注浆的作用有：加固围岩，增强围岩的自身强度、承载能力、自稳能力；提高围岩的密实性，减少地下水的渗量，承担外水压力；减轻初期支护喷射混凝土层承受的外荷载，降低其刚度，增强其柔性，提高其抗渗能力。五、注浆工法注浆机理及适用条件：渗透注浆：适用有一定渗透性的地层，如破碎岩层、砂卵石层、中细沙层等；采用中低压力将浆液压注到地层中的空穴、裂缝、孔隙里，凝固后将岩土或土颗粒胶结成整体，以提高地层的稳定性和强度。五、注浆工法注浆机理及适用条件：劈裂注浆：对于颗粒更细的粘土质不透水地层，采用高压浆液强行挤压孔周，在注浆压力的作用下，浆液作用的周围土体被劈裂并形成裂缝，通过土体中形成的浆液脉状固结作用对粘土层起到挤压加固和增加高强夹层加固作用，以提高其强度和稳定性。五、注浆工法注浆机理及适用条件：压密注浆：即用浓稠的浆液注入土层中，使土体形成浆泡，向周围土层加压使土层得到加固。高压喷灌注浆：通过灌浆管在高压作用下，从管底部的特殊喷嘴中喷射出高速浆液射流，促使土粒在冲击力、离心力及重力作用下被切割破碎，随注浆管的向外抽出与浆液混合形成柱状固结体，以达到加固之目的。五、注浆工法注浆机理及适用条件：深孔预注浆一般可超前掌子面30~50m，可以形成有相当厚度和较长区段的筒状加固区，从而使得堵水的效果更好，也使得注浆作业次数减少，它更适用于有压地下水及地下水丰富的地层中，也更适用于采用大中型机械化施工。五、注浆工法注浆机理及适用条件：如果隧道埋深较浅，则注浆作业可在地面进行；对于深埋长大隧道可利用辅助平行导坑对正洞进行预注浆，这样就可以避免与正洞施工的干扰，缩短施工工期。看几幅图！五、注浆工法洞内超前注浆五、注浆工法地表超前注浆平导超前注浆五、注浆工法注浆方法：注浆方法主要包括小导管预注浆工法、帷幕注浆工法、径向局部注浆工法、地表旋喷桩加固工法等。五、注浆工法注浆方法：（1）小导管预注浆工法隧道周围小导管注浆，是在开挖面前方，沿隧道开挖轮廓线外钻孔安管注浆，起稳定开挖面和止水作用，同时小导管还起到超前管棚支护作用。该工法具有施工设备少、工艺简单、成本低、质量可靠、安全等特点。五、注浆工法注浆方法：（1）小导管预注浆工法在隧道开挖前，沿开挖面的拱部外周打入直径为38~70mm的钢管，压注浆液，开挖时用钢架支护等支承这种钢管。小导管预注浆法适用于拱顶薄层松软带、断层破碎带、有地下水影响的地质下稳定、易于塌落掉块的Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道段，它常同台阶法施工配合使用。五、注浆工法注浆方法：（1）小导管预注浆工法拱脚径向小导管注浆法还具有锁脚锚杆的功能，对防止正台阶落底时的下沉非常有利。五、注浆工法注浆方法：（2）帷幕注浆工法帷幕注浆是在隧道开挖前，为了固结围岩，填充空隙或堵水而沿着开挖面及周围进行的注浆。帷幕注浆工法主要适用于极软弱围岩、大的富水断层破碎带、地下水发育可能引起大量地下水流失的隧道。五、注浆工法注浆方法：（2）帷幕注浆工法五、注浆工法注浆方法：（3）径向局部注浆工法径向局部注浆是在隧道开挖后，沿隧道径向进行的局部钻孔注浆。径向局部注浆工法主要适用于封堵隧道周边局部股流或小面积渗水以及固结局部围岩。五、注浆工法注浆方法：（3）径向局部注浆工法五、注浆工法注浆方法：（4）地表旋喷桩加固工法地表旋喷桩加固是指在需要进行加固的土体上方，垂直钻设灌浆孔，高压注入空气、水及水泥浆，撕裂土体扩大灌浆范围，并利用水泥浆固结土壤，达到增加土壤自承力不足的作用。地表旋喷桩加固工法主要适用于软岩浅埋隧道、基础支承承载力不足、地下水位较高的明挖法围护结构的防水等。五、注浆工法注浆材料：常用的注浆浆液有水泥浆液、超细水泥浆液、特种水泥浆液、水泥—水玻璃浆液及各种化学浆液(如铬木素、聚氨酯、丙凝)等。注浆材料在很大程度上直接影响到堵水防渗和固结的效果，并关系到注浆工艺、工期及工程费用。选用注浆材料时，应注意以下几点：五、注浆工法注浆材料：

(1)浆液在地层中要有良好的可灌性，即在一定的压力下，能渗到一定宽度的空隙和裂隙中。

(2)浆液凝胶时间可以调节。

(3)固化时收缩小，与岩石、混凝土、土壤等有一定的粘结力。

(4)固结后有一定的抗压、抗拉强度和抗渗性、耐久性。五、注浆工法注浆材料：

(5)稳定性好，以免过早地发生沉淀，影响浆液的压注。

(6)为便于施工和增大浆液的扩散范围，浆液须具有良好的流动性。

(7)当地下水有侵蚀性时，应具有相应的耐侵蚀性。

(8)无毒或低毒，对环境污染小。

(9)注浆工艺简单，操作方便、安全。五、注浆工法注浆参数：1．注浆扩散半径

在注浆过程中，浆液扩散半径与岩石裂隙大小、浆液黏度、凝固时间、注浆速度和压力、压注量等因素有关。施工中对压力、浆液浓度和压入量等参数进行人为控制与调整，对控制扩散范围可以起到一定作用。五、注浆工法注浆参数：1．注浆扩散半径

以水玻璃为主剂的浆液，其实际有效扩散半径见下表。五、注浆工法岩层类别砂砾粗砂中砂细砂淤泥黏土有效扩散半径R（m）1.75~2.001.20~1.450.80~1.000.50~0.700.500.50注浆参数：1．注浆扩散半径

以水泥浆液在裂隙岩石中的有效扩散半径见下表。五、注浆工法裂隙宽度＜53~30＞30有效扩散半径R（m）246注浆参数：2．注浆压力

注浆压力影响注浆效果，其大小决定于涌水压力(开挖工作面静水压力、突水的动压力)、裂隙大小和粗糙度、浆液的性质和浓度、要求的扩散半径等。合理的注浆压力既能避免压力过高造成的不利影响，又能保证浆液的结石强度和不透水性，有利于形成良好的隔水帷幕。五、注浆工法注浆参数：2．注浆压力

对注浆压力的确定，通常采用以静水压力为依据的经验公式，即只考虑静水压力，而对影响注浆的其他因素均不考虑。通常有下述两个公式可供选择：

(1)P=3～5倍静水压力

(2)P=P静+(0.5～1.5)MPa五、注浆工法注浆参数：3．浆液浓度

常用的水泥浆液浓度为1.5：1～0.5：1。水泥浆液压浆过程中，某一种浓度级的吸浆率约为吸水率的80％～85％时，可以认为浓度适宜。在某一种浓度压力保持不变、吸浆率随压浆时间延长而逐渐减少，或吸浆率不变而压力却逐渐升高时，不需改变浆液浓度。遇有冒浆或岩层破碎带、大裂隙、裂隙发育地层时，应越级加浓，或采用间歇注浆、水泥一水玻璃双液注浆等措施。五、注浆工法注浆参数：3．浆液浓度

在岩溶发育的石灰岩地层注浆，可利用下表所列数据进行选择。五、注浆工法［L(min.m2)］＜0.10.1~0.50.5~1.0＞1.0浆液起始浓度（水：灰）＞4：12：1~1：12：1~1：1＜1：1注浆参数：4．注浆压力控制

注浆过程中，严格地选择与控制注浆压力，选用合适的浆液，适当地变换浆液配合比，是保证注浆质量的重要因素。以水泥浆为例，注浆过程中控制压力的方法一般有两种：五、注浆工法注浆参数：4．注浆压力控制

（1）一次升压法注浆一开始就在短时间内将压力升到设计规定值，并一直保持到注浆结束。在规定压力下，每一级浓度浆液的累计吸浆率达到一定限度后，调换浆液配合比，逐渐加浓；随着浆液浓度增加．地层裂隙逐渐被填充，吸浆率逐渐减少，直至达到结束标准，即结束注浆。五、注浆工法注浆参数：4．注浆压力控制

(2)分级升压法注浆过程中，将压力分为几个阶段，逐渐升到设计规定值。开始阶段，以最低压力开始注浆，当吸浆率下降到一定限度时则将压力升高一级，当吸浆率又减少到下限时再提高一级压力，直到在规定压力下吸浆率减少到结束阶段标准时止。五、注浆工法注浆参数：5．注浆量

注浆量可根据扩散半径及岩层裂隙率进行粗略估算，作为施工参考。五、注浆工法注浆参数：6．注浆结束标志

注浆结束标准通常考虑两个指标：达到设计压力(即终压)时的持续时间和进浆速度小于规定值。一般结束标准是：注浆压力达到设计终压；双液(水泥～水玻璃浆液)吸浆率为18～35L／min，单液(水泥浆)为7～20L／min，即可结束。五、注浆工法注浆工艺：

1．注浆方案初选原则

(1)对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生严重突水突泥地段，预测地下水压力≥3.０MPa时，采用超前预注浆方案。预注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外5～8m。五、注浆工法注浆工艺：

1．注浆方案初选原则

(2)对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生较严重突水突泥地段，预测地下水压力＜3.0MPa但≥2.0MPa时，采用超前预注浆方案。预注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外3～5m。五、注浆工法注浆工艺：

1．注浆方案初选原则

(3)对不同年代地层岩层接触带、物探异常区、预测水压大、可能产生突水突泥地段，预测地下水压力＜2.0MPa但≥1.0MPa时，正洞采用超前帷幕注浆。预注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外2～3m。五、注浆工法注浆工艺：

1．注浆方案初选原则

(4)对岩体完整，其结构性能可保证开挖安全，但大面积淌水且流量大于控制排水量，且预测地下水压力＜1.0MPa时，实施开挖后全断面径向注浆。注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外3～5m。五、注浆工法注浆工艺：

1．注浆方案初选原则

(5)岩体完整，其结构性能可保证开挖安全，但局部出水且流量大于控制排水量时，仅对出水处实施局部注浆。

(6)注浆后流量仍大于控制排水量、注浆固结圈综合渗透系数大于设计控制值或仍有局部出水点时，实施补注浆。五、注浆工法注浆工艺：

2．注浆设计

(1)注浆钻孔布置注浆钻孔的布置，需根据注浆范围、注浆段长、单个注浆钻孔的作用范围、岩溶(岩层裂隙)发育情况、含水层分布情况、开挖轮廓大小和钻孔作业要求而定。超前预注浆注浆钻孔宜长短结合，并呈伞形辐射状布置；全断面径向注浆注浆，钻孔按梅花状布置。五、注浆工法注浆工艺：

2．注浆设计

(1)注浆钻孔布置注浆钻孔一般布置为双圈(内外圈钻孔按梅花状布置)或三圈，如岩层裂隙不甚发育则可布置成单圈。注浆孔孔底间距可按单个注浆钻孔作用范围(经试验所得)进行确定，一般为3～5m。基岩裂隙比较发育、涌水量较大时，孔底间距可适当加大。五、注浆工法注浆工艺：

2．注浆设计

(2)超前预注浆注浆方式与分段长度的确定注浆钻孔的注浆方式分为前进式注浆、后退式注浆和一次全孔注浆。为使浆液在岩层裂隙中均匀扩散，保证注浆质量，提高注浆堵水率，对于单个注浆钻孔，宜采用分段注浆方式。注浆段分段长度应根据岩层裂隙发育程度和涌水量确定。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。五、注浆工法注浆工艺：

2．注浆设计

(2)超前预注浆注浆方式与分段长度的确定①.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。五、注浆工法注浆工艺：

2．注浆设计

(2)超前预注浆注浆方式与分段长度的确定②.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。分段后退式注浆宜用于裂隙不甚发育的岩层。其优点是注浆钻孔无重复钻进，工程量相对较小。五、注浆工法注浆工艺：

2．注浆设计

(3)注浆工艺及要求①.在类似