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1、超前小導(dǎo)管及超前錨桿施工工藝工法超前小導(dǎo)管和超前錨桿分開成兩個(gè)工法。1 前言1.1 工藝工法概況超前小導(dǎo)管施工是伴隨新奧法施工發(fā)展起來的一種超前預(yù)支護(hù)的施工方法，是隧道及地下工程主要的超前支護(hù)手段之一。沿隧道開挖輪廓線外一定距離，以一定的外插角向開挖工作面前方打設(shè)直徑38-50mm的帶注漿孔的鋼管，長度一般為3.55.0m ，并進(jìn)行注漿，填充和固結(jié)巖體及土石的空隙，形成一定厚度的固結(jié)體。超前錨桿是從超前小導(dǎo)管變化過來的一種超前支護(hù)方式，超前錨桿在隧道開挖輪廓線外，以一定的外插角，向開挖面前方打錨桿，然后進(jìn)行錨固，起加固圍巖的作用。1.2 工藝原理 在隧道開挖前，將小導(dǎo)管沿開挖輪廓線打入掘進(jìn)前方2、穩(wěn)定的巖層內(nèi)，末端支承在隧道拱部的鋼架上，并對小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，增加小導(dǎo)管的剛度和固結(jié)前方松散圍巖，使其起到支護(hù)掘進(jìn)進(jìn)尺范圍內(nèi)拱部上方的圍巖，有效地約束圍巖在（爆破）開挖后的一定時(shí)間內(nèi)部不發(fā)生松馳坍塌。超前小導(dǎo)管的作用主要為：1 改良工作面前方的圍巖結(jié)構(gòu)，在開挖面以外形成厚度為0.51.0m的加固圈。 2 超前小導(dǎo)管與鋼架、固結(jié)的地層共同作用形成超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而保證開挖工作面的穩(wěn)定，防止開挖工作面松弛、坍塌。 超前錨桿在隧道開挖前，將超前錨桿沿開挖輪廓線打入掘進(jìn)前方穩(wěn)定的巖層內(nèi)并且進(jìn)行錨固，起到懸吊和加固圍巖的作用，超前錨桿可以單獨(dú)起超前加固作用，其末端也可以和系統(tǒng)錨桿及鋼架相焊接，提高其錨固3、圍巖的作用。2 工藝工法特點(diǎn)2.1超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架使用，可應(yīng)用于隧道、級圍巖拱部超前注漿預(yù)支護(hù)，小導(dǎo)管長度一般為3.55.0m，按照隧道的開挖進(jìn)尺，隧道每開挖循環(huán)施工一次或兩個(gè)開挖循環(huán)施工一次超前小導(dǎo)管。2.2 超前小導(dǎo)管應(yīng)沿隧道拱部輪廓線按照設(shè)計(jì)間距均勻布設(shè)，可以有效的改善開挖工作面前方的地質(zhì)條件和自穩(wěn)能力，但其整體穩(wěn)定性沒有管棚支護(hù)好，但施工機(jī)具設(shè)備簡單，施工操作方便。2.3小導(dǎo)管的外插角根據(jù)小導(dǎo)管的長度和鋼架的間距調(diào)整，定位較準(zhǔn)確，一次施工長度短，孔的角度偏差小，孔底外插值小，開挖后小導(dǎo)管起棚架作業(yè)，下部超挖部分較小少，有利于隧道施工。2.4根據(jù)隧道圍巖變化情況，不用擴(kuò)大隧道斷面就4、可隨時(shí)施工，采用人工風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)施工，不需要專用設(shè)備，鉆孔和安裝施做靈活方便。2.5 超前錨桿比超前小導(dǎo)管慣性力矩小，但施工方便，工藝簡單，可以和鋼架配合使用，也可以單獨(dú)起超前加固作用，施工靈活方便。3 適用范圍3.1超前小導(dǎo)管適用于自穩(wěn)時(shí)間短的軟弱破碎圍巖、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的超前預(yù)支護(hù)，主要應(yīng)用于隧道、級圍巖拱部超前注漿預(yù)支護(hù)。一般和隧道鋼架支護(hù)配合適用使用。 3.2超前錨桿適用于自穩(wěn)時(shí)間較短的塊狀圍巖，隧道開挖后，塊狀圍巖易產(chǎn)生掉塊和坍塌，一般適用于節(jié)理較發(fā)育的、級圍巖及部分級圍巖。4主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.1 鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ204）、鐵路隧道施5、工規(guī)范（TB10204）、鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10417）、高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10753）。4.2 相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙、合同文件。5 施工方法5.1超前小導(dǎo)管施工時(shí)，人工采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)沿隧道開挖線在隧道拱部鉆小導(dǎo)管孔，小導(dǎo)管孔的孔徑、孔深、外插角必須符合設(shè)計(jì)要求。把加工好的小導(dǎo)管送入孔內(nèi)，采用CS膠泥核實(shí)術(shù)語把小導(dǎo)管和巖石孔之間空隙封堵起來。在小導(dǎo)管端頭連接孔口閥及管路，和注漿機(jī)相連，對小導(dǎo)管進(jìn)行注漿。注漿材料采用水泥漿或水泥-水玻璃雙液漿。注漿結(jié)束后把小導(dǎo)管和鋼架焊接連接在一起，然后進(jìn)行下道隧道施工工序。5.2超前錨桿施工時(shí)，人工采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)沿隧道開挖線在隧道拱6、部鉆超前錨桿孔，鉆孔的孔深、外插角必須符合設(shè)計(jì)要求。把設(shè)計(jì)長度的錨桿送入孔內(nèi)。錨桿采用錨固劑或砂漿進(jìn)行錨固。錨桿桿體采用直徑一般為2025mm的螺紋鋼， 也有采用中空注漿錨桿作為超前錨桿。6 工藝流程及操作要點(diǎn)6.1 工藝流程 超前小導(dǎo)管施工工藝流程圖見圖1，小導(dǎo)管構(gòu)造見圖2。 施工準(zhǔn)備 測量定位 鉆孔作業(yè) 清 孔 下管、封堵孔口 原材料進(jìn)場檢驗(yàn) 噴混凝土封堵工作面 連接、調(diào)試注漿管路 漿液配比設(shè)計(jì) 注漿試實(shí)驗(yàn) 漿液制備 注漿作業(yè) 注漿效果分析 管尾與鋼架焊連 結(jié)束 不合格 合格 不能滿足要求 滿足要求 小導(dǎo)管制備 鉆孔驗(yàn)收 調(diào)整注漿參數(shù) 圖1 超前小導(dǎo)管施工工藝流程圖8mm加勁箍小鋼管普通焊7、30cm1020cm圖2 注漿小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖（孔眼布置圖修改！）孔眼直徑標(biāo)注 超前錨桿的工藝流程見圖3圖3 超前錨桿施工工藝流程圖6.2 操作要點(diǎn) 超前小導(dǎo)管的操作要點(diǎn)1 小導(dǎo)管的制作1）小導(dǎo)管一般采用直徑3850mm的鋼管制作。2）小導(dǎo)管前端做成尖錐形，尾部焊接8mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔1020cm梅花型鉆眼，眼孔直徑為68mm，尾部長度100cm和圖中數(shù)據(jù)一致！不鉆孔。小導(dǎo)管構(gòu)造見圖2。3）小導(dǎo)管長度一般為3.55.0m。2 小導(dǎo)管的鉆孔、安裝1）測量放樣，在設(shè)計(jì)孔位上做好標(biāo)記，用鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑較設(shè)計(jì)導(dǎo)管管徑大10mm以上，孔深、外插角必須符合設(shè)計(jì)要求。外插角：取值應(yīng)考慮小導(dǎo)管的長度和鋼8、架的間距、鋼架的截面高度，一般外插角 1015，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。2）超前小導(dǎo)管沿隧道拱部開挖線均勻布設(shè)，間距應(yīng)根據(jù)開挖工作面前方的地質(zhì)條件和自穩(wěn)能力確定，一般間距為3050cm。3）成孔后，將小導(dǎo)管按設(shè)計(jì)要求插入孔中，或用鑿巖機(jī)直接將小導(dǎo)管從型鋼鋼架上部、中部打入，小導(dǎo)管外露20cm，在注漿結(jié)束后和鋼架焊接連接，支撐于開挖面后方的鋼架上或和，與鋼架共同組成預(yù)支護(hù)體系。4）采用CS膠泥封堵小導(dǎo)管和巖石孔之間空隙。5）安裝注漿閥門和管路。6）注漿前先噴射混凝土510cm厚封閉掌子面，形成止?jié){盤。7）超前小導(dǎo)管施工其縱向搭接長度不小于1m。8）當(dāng)隧道圍巖比較破碎時(shí)，為了有效的超前加固前方的圍巖，9、有時(shí)采用雙層超前小導(dǎo)管的加固方式，內(nèi)層小導(dǎo)管按照一般的小導(dǎo)管參數(shù)布設(shè)，外層小導(dǎo)管和內(nèi)層小導(dǎo)管間隔交替布空孔，一般外插角應(yīng)大于內(nèi)層小導(dǎo)管的外插角度，可以加大的圍巖加固圈的范圍，確保圍巖穩(wěn)定，設(shè)計(jì)有雙層超前小導(dǎo)管的，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工。3 注漿1）注漿采用注漿泵壓注水泥漿或水泥水玻璃雙液漿。2）小導(dǎo)管安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓力一般不大于1.0MpPa，并根據(jù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果確定注漿參數(shù)。注漿壓力：一般為0.51.0MpPa。漿液濃度按照設(shè)計(jì)配制。漿液必須充滿鋼管及其周圍的空隙。3）注漿材料按表1參照選用。表1 常用注漿材料的選擇漿液名稱膠凝時(shí)間抗壓強(qiáng)度MPa擴(kuò)散半徑mm主要成分適用范圍單液水泥漿10、6-15h10-25200-300水泥、其它附加劑圍巖裂隙、工作面注漿、壁后充填注漿水泥水玻璃十幾秒-幾十分5-20200-300水泥、水玻璃圍巖裂隙、工作面注漿、壁后充填注漿、堵特大涌水水玻璃類幾秒-幾十分3300-400水玻璃、其它附加劑細(xì)砂、砂粘土、沖積層注漿、細(xì)砂砂漿6-15h10-25水泥、細(xì)砂壁后充填注漿、空洞充填注漿4）水泥漿液采用拌和桶配制，配制水泥漿液或稀釋水玻璃漿液時(shí)，應(yīng)防止雜物混入，配制好的漿液必須過濾后使用。5）注漿采用專用注漿泵注漿。6）配制好的漿液應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)注完，隨配隨用。7）注漿順序?yàn)橛上轮辽希瑵{液先稀后濃、注漿量先大后小，注漿壓力由小到大。8）當(dāng)發(fā)生串孔時(shí)，11、應(yīng)采用分漿器多孔注漿或堵塞串漿孔隔孔注漿。當(dāng)注漿壓力突然升高時(shí)應(yīng)停機(jī)查明原因；當(dāng)水泥漿進(jìn)漿壓力很大、壓力不變時(shí)，則應(yīng)調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時(shí)間，采用小流量低壓力注漿或間歇式注漿。9）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓并穩(wěn)定10-15min，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量80%以上時(shí)，可結(jié)束該孔注漿。10）當(dāng)采用單液水泥漿注漿時(shí)，開挖時(shí)間為注漿后8h，采用水泥-水玻璃雙液漿時(shí)為4h。 超前錨桿的操作要點(diǎn)1 超前錨桿一般設(shè)置在隧道拱部，少數(shù)也可設(shè)置在邊墻上。2 超前錨桿直徑一般為2025mm，錨桿長度一般為35m。3 拱部超前錨桿縱向兩排之間應(yīng)重疊1 m以上的水平搭接段。錨桿環(huán)向間距常規(guī)控制在3012、50cm；錨桿外插角一般為1015。4 錨桿注漿一般采用純水泥漿或1:1的水泥砂漿。5 超前錨桿末端應(yīng)采用墊板或和與系統(tǒng)錨桿焊接，或者和與鋼架焊接。超前小導(dǎo)管（錨桿）的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)1 超前小導(dǎo)管（錨桿）所采用的鋼材的品種、級別、規(guī)格和數(shù)量必須符合設(shè)計(jì)要求，超前超前小導(dǎo)管（錨桿）與支撐結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，超前超前小導(dǎo)管（錨桿）的縱向搭接長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。2 超前小導(dǎo)管（錨桿）施工允許偏差和檢驗(yàn)方法如下表，表2 超前小導(dǎo)管施工允許偏差（mm）和檢驗(yàn)方法項(xiàng)目外插角孔間距孔深檢驗(yàn)數(shù)量檢驗(yàn)方法小導(dǎo)管2+50、-50+50、0每環(huán)抽查3根儀器測量、尺量 3 超前小導(dǎo)管注漿漿液強(qiáng)度和配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求13、，且漿液必須充滿鋼管及周圍的空隙。7 勞動(dòng)力組織小導(dǎo)管注漿施工為三道工序，一般在一個(gè)班次可以完成。表3 注漿作業(yè)勞動(dòng)組織表（以單線隧道為例）序號工作項(xiàng)目作業(yè)內(nèi)容人數(shù)1小導(dǎo)管加工氣焊工1電工12小導(dǎo)管安設(shè)測工3開挖工5電焊工23小導(dǎo)管注漿水泥攪拌機(jī)司機(jī)1普工2機(jī)械修理工1試驗(yàn)工1技工2技術(shù)員18 主要機(jī)具設(shè)備表4 主要機(jī)械、設(shè)備、儀器配置表（以單線隧道為例）序號設(shè)備名稱規(guī)格型號（參考）數(shù)量用 途1氣焊槍1支加工小導(dǎo)管2電焊機(jī)2臺焊接閥門和連接管路、小導(dǎo)管和鋼架焊接3風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)YT283臺鉆孔4注漿泵KBY-50/701臺注漿用5水泥漿攪拌機(jī)1臺配制水泥漿6全站儀1臺小導(dǎo)管定位7水準(zhǔn)儀1臺小導(dǎo)管定14、位8波美比重計(jì)10支配制水玻璃漿液9 質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題鉆孔角度不準(zhǔn)，小導(dǎo)管（超前錨桿）施做出現(xiàn)偏差，不能形成拱形棚架。鉆孔坍孔掉碴，小導(dǎo)管（超前錨桿）送不到位。孔口出現(xiàn)漏漿。注漿出現(xiàn)穿孔。注漿效果不好，小導(dǎo)管之間的巖體沒有固結(jié)好。9.2 保證措施嚴(yán)格按照測量工布設(shè)的孔位打孔，在鉆孔過程中，采用經(jīng)緯儀、角度尺、測斜尺隨時(shí)檢查孔位和鉆孔角度，出現(xiàn)偏差及時(shí)修正。為了準(zhǔn)確定位，也可以按照設(shè)計(jì)的小導(dǎo)管（超前錨桿）間距和角度的孔位加工定型模具，施工前先安裝好模具，通過模具預(yù)留空控制小導(dǎo)管（超前錨桿）的間距和方向、外插角。采用吹管法洗孔，對掉碴、坍孔嚴(yán)重的，采用風(fēng)鉆二次清空。利用風(fēng)鉆的沖擊力推15、動(dòng)送小導(dǎo)管（超前錨桿）到底。對于坍孔嚴(yán)重不能成孔的，也可以采用自進(jìn)式錨桿代替超前小導(dǎo)管。 孔口封堵不嚴(yán)，采用CS膠泥重新封堵。 當(dāng)發(fā)生串孔時(shí)，應(yīng)采用分漿器多孔注漿或堵塞串漿孔隔孔注漿。 每個(gè)孔注漿應(yīng)達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。即當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓并穩(wěn)定10-15min，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量80%以上時(shí)，可結(jié)束該孔注漿。10 安全措施10.1 主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析水泥漿液和水玻璃對人皮膚都具有腐蝕作用，尤其危害的是防止?jié){液射出傷及眼睛。注漿泵工作時(shí)，注漿管路及卡口、連接口容易在高壓狀態(tài)下爆開，傷及操作人員。圍巖較差地段，圍巖支護(hù)及掌子面圍巖易在高壓注漿下變形、爆裂，傷及工作人員。10.2 保證措施 嚴(yán)格執(zhí)16、行安全交底制度和安全學(xué)習(xí)制度，提高施工人員安全意識。 注漿人員必須佩帶防護(hù)眼罩，防止水泥漿射出傷及眼睛，漿液接觸人員要帶膠皮手套，防止?jié){液腐蝕雙手。 注漿機(jī)操作嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，嚴(yán)禁違反操作規(guī)程。管路連接要牢固，注漿施工時(shí)，其他施工人員禁止靠近作業(yè)面。 施工期間，尤其在注漿時(shí)，應(yīng)對支護(hù)的工作狀態(tài)及掌子面的狀態(tài)進(jìn)行檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)支護(hù)變形或損壞時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，采取措施。11 環(huán)保措施11.1工序完后要作到工完料清。11.2 隧道注漿作業(yè)面在隧道地較低處挖一集水坑，匯集廢漿液和廢水，沉淀后，廢水流到洞外三級沉淀池。集水坑嚴(yán)禁設(shè)在隧道邊墻及墻腳部位，防止廢水浸泡邊墻或墻腳。11.3 沉淀的水泥-17、水玻璃不得隨意堆放，應(yīng)運(yùn)到指定地點(diǎn)深埋。11.2 加強(qiáng)掌子面的通風(fēng)，稀釋電焊產(chǎn)生的有毒有害氣體。12 應(yīng)用實(shí)例12.1 工程簡介圖山寺隧道位于蘭渝鐵路南充東至高興單線上，隧道全長3216m，為高瓦斯單線隧道，南充東至高興單線設(shè)計(jì)160km/h。隧道巖性主要為以泥巖為主，間夾薄層砂巖，局部地段含少量的石膏，顏色為紫紅、暗紫紅色夾灰綠色條帶、斑點(diǎn)。泥巖為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、泥-鈣質(zhì)膠結(jié)，厚層-塊狀構(gòu)造，節(jié)理不發(fā)育，表層巖體抗風(fēng)化能力較差，易風(fēng)化剝落，遇水易軟化。砂巖為灰-褐灰色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，硅-鈣質(zhì)膠結(jié)，薄層狀，節(jié)理較發(fā)育。隧道通過區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定，巖層近水平狀，巖層傾角2-7。隧道級加強(qiáng)段采18、用全環(huán)格柵鋼架及拱部42超前小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距0.8m，超前小導(dǎo)管2.4m一環(huán)，環(huán)向間距0.4m。隧道級圍巖段設(shè)置拱墻格柵鋼架及拱部22超前錨桿加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距1.0m，超前錨桿2.0m一環(huán)，環(huán)向間距0.4m。、級圍巖局部破碎地段設(shè)置拱部三肢格柵鋼架及拱部22超前錨桿加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距1.2m，超前錨桿2.4m一環(huán)，環(huán)向間距0.4m。12.2 施工情況該隧道超前小導(dǎo)管和(拱部)超前錨桿于2009年10月30日開始施工，施工的主要工序有移動(dòng)平臺、鉆孔、清孔、驗(yàn)孔、安裝小導(dǎo)管和錨桿、注漿。施工完成后經(jīng)注漿效果檢查，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，順利地通過了洞口破碎圍巖和該隧道、級圍巖地段，施工過程中沒有發(fā)19、生坍方現(xiàn)象，確保了施工安全。12.3 工程結(jié)果評價(jià) 超前小導(dǎo)管和超前錨桿預(yù)注漿技術(shù)在巖石破碎、裂隙發(fā)育、地下水豐富的軟弱圍巖及砂層中應(yīng)用，可固結(jié)圍巖，提高圍巖類別，預(yù)防坍方的發(fā)生、進(jìn)行坍方的處理及控制地表的沉降，施工效果顯著。由于該工法具有不需要大型機(jī)具設(shè)備、工藝簡單、見效快、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，因此往往被施工人員優(yōu)先選用。 不良地質(zhì)施工中，應(yīng)側(cè)重于超前支護(hù)和初期支護(hù)相結(jié)合，特別是超前支護(hù)在不良地質(zhì)地段施工尤為重要。 小導(dǎo)管超前預(yù)注漿加固地層，只能起到臨時(shí)支護(hù)的作用，只能滿足開挖時(shí)地層不發(fā)生坍塌、滲漏水，保證開挖時(shí)安全即可。12.4 建設(shè)效果及施工圖片（以單線隧道為例，收集更換清晰的照片）正在檢查小導(dǎo)管孔位（更換圖片）拱架背后的小導(dǎo)管小導(dǎo)管施工后的效果圖小導(dǎo)管施工后的效果圖小導(dǎo)管施工后的效果圖 審核人：郭耀耀躍