超前小导管、锚杆施工技术方案

1、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+665K5+085，长580m。洞身最大埋深121m；右线起讫里程为：K5+633K5+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、级，开挖工艺为台阶法、新奥法、光面爆破法。级围岩地段设全环I20b工字钢钢架和42小导管加强支护，洞口段级围岩设大管棚超前支护，级围岩设拱墙格栅钢架和42小导管超前支护，级围岩地段设拱部三肢格栅钢架和22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：11.64行车道宽度

2、:23.5m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序号工序每组人员组数总人数1

3、钻孔72142管棚加工制作4283拌制水泥浆4284拌制其他浆液2245注浆42166技术、试验人员4287队长、其他3268合计64四、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，锚杆应用于隧道级围岩拱部超前支护、小导管应用于、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：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。小导管、锚杆纵向间距200240cm；超前小导管锚杆环向间距4050cm；倾角：外插角1012，可根据实际情况调整；注浆材料：M20水泥浆或M

4、20水泥砂浆；设置范围：拱部120范围。B、超前大管棚施工1、超前长管棚设置于洞门段V级围岩浅埋洞口段，采用直径108mm厚度8mm无缝钢管，丝扣连接。钢管设置于二衬轮廓外侧，拱部环向布置。施工工序为：开挖支护边仰坡施工管棚操作平台安装套拱拱架安装管棚133mm套管C25套拱混凝土施工管棚钻孔制安108mm钢管管棚注浆。只有在长管棚施作完成后才能开始进洞开挖。2、套拱施工2-1、套拱长度为2m；2-2、套拱构造：套拱主要由4榀间距60cm正洞I18工字钢钢架纵向22连接筋、133mm厚度4.5mm孔口套管、厚度65cmC25混凝土组成。2-3、套拱施工注意事项(1)处理好套拱基底，钢架必须落在

5、牢固的基础上，承载力不小于300Kpa；每榀套拱钢架采用2根长4.5m42mm钢管锁脚；(2)严格控制孔口套管安装质量:间距不得大于50cm、仰角控制在13；(3) 严格按照设计图纸加工钢架，钢架采用纵向间距1m22连接筋连接牢固；C、大管棚其它参数及施工注意事项(1) 管棚间距为50cm；(3) 钢管管身带12mm注浆孔，间距10cm梅花型布置，前端成尖锥状；(4) 注浆浆液采用水泥砂浆，水灰比为0.5:1；(5) 严格控制注浆压力，注浆压力为2Mpa；(6) 管棚同一截面处接头数量不得大于总接头的50%，相邻接头至少错开1m。见图2。图大管棚构造图46M劲箍大管棚30cm10cm注浆孔锥头

6、2、 小导管安装测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机或煤电钻钻孔，孔径较设计导管管径大20mm以上。 成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架（格栅钢架）上部、中部打入，外露30cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。钻孔、安装应符合下列要求：小导管的安设应采用引孔顶入法。钻孔方向应顺直。钻孔直径应于注浆管径配套，一般不大于50mm，孔深视小导管的长度确定。采用吹管法清孔。3、 注浆采用KBY-50/70注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土510cm厚封闭掌子面，形成止浆盘。注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计

7、要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。停止时先停泵在关闭球阀，最后清洗管路。注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆参数可参照以下数据进行选择：注浆压力：一般为0.51.0Mpa浆液初凝时间：12min水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥砂：中细砂4 、注浆异常现象处理串浆时及时堵塞串浆孔。泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。5、超前砂浆锚杆施工5.1工艺流程超前砂

8、浆锚杆施工工艺流程为：钻孔清孔注浆插入杆体焊接固定质量检查。5.2工艺要点及技术措施锚杆预先在洞外钢构件厂按设计要求加工制作。按设计要求定出孔位；施工采用风动凿岩机钻孔，锚杆的钻孔直径应大于锚体直径15mm，钻孔应圆而直；锚杆钻孔深度应大于锚杆设计长度10cm，深度的允许误差应为5cm。钻孔达到标准后，用高压风清除孔内岩屑；用注浆泵通过注浆管将水泥砂浆注入孔内，水泥砂浆强度等级不应低于M20。注浆管应先插至孔底50100mm，开始注浆后，徐徐均匀的将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞。注浆的体积应略多于需要的体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，可用锤击使杆

9、体强行插入钻孔，当杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应进行补浆。杆体插入孔内的长度不用小于设计长度的95%，锚杆安装后不得随意敲击。将安装好的杆体与格栅拱架焊接固定。五、大管棚施工方法1、钻孔检查开挖的断面中线及高程，确保开挖轮廓线符合设计要求。在开挖工作面处安设受力拱架，并在其上正确标明管棚位置；钢架安装垂直度允许误差为20，中线及高程允许误差为5cm。在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。钻孔顺序见下图：钻机钻孔顺序示意图说明：部和部同时开孔，同时结束；部和部同时开孔，同时结束。方向前进如上图所示。原则为：任何时候都必须保证有两台钻机同时工作。因为上导坑

10、需人工开挖掘进，工效很低，是控制整个隧道工期的关键因素，所以必须千方百计地加快管棚施工进度，为人工开挖掘进，赢得一定的时间。按照布好的孔位及钻孔的方向和倾斜度开始钻孔。孔口位置与设计位置的允许偏差为5cm；孔底位置偏差小于孔深的10。刚开孔时，要低压、慢转，以便于控制方向，然后逐渐地提高钻速，保持正常压力。如遇到大孤石时，则需高压、低速进行。总之，要随着地质的不断变化，相应地调整钻进参数。钻进时，用清水护壁，中间定期将取芯管取出，取出岩芯。当快成孔时，用水将孔内的悬浮物或泥浆、石碴等清洗出来，做到孔壁圆、角度准、孔身直、深度够、岩粉清洗干净。当出现严重卡钻、孔口不出水时停止钻孔,立即注浆。钻孔

11、结束后，掏孔检查，在确认无塌孔和探头石时，才可安设钢管。钻头采用130的合金钻头，遇孤石时，则采用金刚石钻头。大管棚施工完成后，成伞形辐射状。详见下图：2、配管为了使大管棚的整体受力效果更好，在接长管棚钢管时，钢管接头在隧道纵断面上错开2m。下管时，由于1088mm的大导管从46m不等，故必须将管子相互连接起来，才能达到设计长度。管子连接采用两种方法：第一环管棚使用外套管法；第二环管棚使用丝扣法。丝扣法：即在一根管子的两端，分别车出一个公螺纹，一个母螺纹，螺纹长度不小于15cm，螺纹深度不大于1/2壁厚（4mm）。连接时，前一根管的母螺纹与后一根管的公螺纹套在一起，用力拧紧，以防止松动，引起质

12、量事故。外套管法：即管子两端不车螺纹，只在两根管子的接头外边套一1274mm的外套管，长40 cm，然后用电弧焊将缝隙焊满、焊牢。3、送管：只要具备足够的场地或空间，就可充分利用大型机械送管，以提高效率，并减少工人的劳动强度。第一环大管棚，利用CAT320挖掘机挖斗向前送管。但第二环大管棚由于在洞内，场地狭窄，大型机械无法操作，只能用钻机送管。成孔后，通过异型接头，用主动钻杆带动1088mm的大导管，边旋转（克服磨擦阻力）边向前推进，直至将全部管子送到位。4、管口封闭4-1、在管子端部焊一带眼的钢板，然后将324mm（长50cm）的注浆管与该钢板相焊，就可以了。4-2、注浆管构造 注浆管须是三

13、通构造：一通接1088的大导管。一通接塑胶管，一通为冲洗用（冲洗口主要是为防止水泥浆或水玻璃凝固，造成堵管，可以及时地将管道用水冲洗干净）。4-3、注浆4-3-1、大导管注浆施工参数先在1088mm钢管上钻10mm的出浆孔，孔距50cm，呈梅花型布置。钢管尾部2m不钻花孔作为止浆段。钢管沿隧道开挖轮廓线布置，外倾角1 0，间距0.4m,纵向前后两排钢管水平搭接长度不小于3m。单液注浆：水泥浆水灰比(W:C)为0.5:1。双液注浆（当地下水较发育或浆液扩散范围大时，注浆浆液改为水泥-水玻璃双液浆。）：水泥浆水灰比(W:C)为0.5:1；水玻璃模数 2.6-2.9，浓度35波美度；水泥浆、水玻璃体

14、积比1：0.3。注浆压力采用0.5-1.0Mpa。试配水泥浆如下：水泥浆配合比水灰比材料名称水泥水0.5:11m3用量（Kg）1123562采用双液浆时，商品水玻璃玻美度为45be，实际要求为35be。这样，需要将水玻璃加水稀释，采用公式如下：水玻璃稀释计算公式V11+VWW= V22V1+ VW= V2V1 、V2稀释前后水玻璃体积；1、2稀释前后水玻璃密度；=145/（145-Be）W 、VW水的密度和体积；37.2大导管注浆量计算：按下式计算Q=r2H其中： r浆液扩散半径；H大导管长度，取24m；岩体孔隙率，取0.6。充填率系数，取0.3。大管棚注浆量计算表rQH010.20.30.4

15、0.524543122121713393钢管净空容量160说明：1.r、H单位以米计；Q单位以升计。2注浆量必须大于钢管的净空容量。 注浆时，每根钢管的注浆量一般达到300升左右，估计扩散半径小于0.2m。开挖以后,发现一般在0.1m左右。4-3-2、浆液的调制步骤：水泥浆液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；搅拌投料的顺序为：在放水的同时，将外加剂（如有）一并加入搅拌，待水量加足后，继续搅拌1min，并将水泥投入，搅拌时间不小于3min，并在注浆过程中不停搅拌浆液；采用水玻璃浆液时，其浓度宜为25400Be（取350Be）。为稀释水玻璃，采取边加水，边搅拌，边用波美计量测

16、的办法进行；配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时，严防水泥包装纸及其他杂物混入。拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤，未经过滤网过滤的浆液不允许进入泵内。 配制的浆液在规定时间内注完。4-3-3、注浆方式及顺序 A、注浆方式 根据围岩类别、地质条件、机械设备及注浆孔的深度选用全孔式。即钻孔直至孔底，然后一次注浆完毕。B、注浆顺序先注无水孔，后注有水孔；从拱顶顺序对称向下进行。如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或数孔灌注。注浆结束后，利用止浆阀保持孔内压力，直至浆液完全凝固。注浆压力与地层条件及注浆范围要求有关，一般要求能扩散到管周0.51.0m的半径范围内。但应控制注浆量，每根大导管内已达到规

17、定注入量时就可结束，若孔口压力已达到规定压力值而注入量仍不足时，亦应停止注浆，以防压裂开挖面。C、注浆作业要求 浆液的浓度、胶凝时间符合设计要求，不得任意变更；经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题及时处理；采用双液注浆时，经常测试混合浆液的胶凝时间，发现不符，立即调整。D、注浆结束条件单孔结束条件：注浆压力达到设计终压，浆液注入量已达到计算值80%以上。全地段结束条件：所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏注浆情况。六、质量检验1、质量验收规范铁路隧道工程施工质量验收标准(TB 104172003)；新建时速200公里客货共线铁路工程质量验收暂行标准；2、分项验收标准2.1主控项目超前小导管

18、（锚杆）、大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。检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数的10%进行平行检验，至少一次。七、安全、质量控制措施1、所有进入隧道内的作业人员，必须按规定配带安全防护用品，遵守纪律，听从指挥；2、作业人员到达工作地点，应首先检查工作面是否安全状态，并检查支护是否牢固，顶板是否稳定，如有松动的石、土块或裂缝应先予以清除或支护；3、

19、在喳堆上作业时，应注意喳堆的稳定，防止滑塌伤人；4、风钻钻眼时，应注意检查机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常完好；管子接头是否牢固，有漏风；钻杆有无不直、带伤以及钻孔堵塞现象；湿式钻岩机的供水是否正常；干式凿岩机的捕尘设施是否良好。达不到要求的应予以修理或更换；5、电钻钻眼应检查手套的绝缘盒防止电缆脱落的装置是否良好。电钻工必须带绝缘手套，脚穿绝缘鞋，并不得用手导引回转钢钎，不得用电钻处理被卡住的钎杆；6、支架的钻机，必须将支架放置平稳，地面坚实；7、钻眼前，先对准孔位，使钻头接触岩面，再使钻杆转动，不得晃动钻杆；8、钻眼时，如遇机架摇晃、移动、偏斜或有异响，应立即停钻，经处理后，方可施钻。

20、当发生卡钻时应用板钳松动拔出，不可敲打；9、施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。10、注浆结束4小时后，方可进行掌子面的开挖。11、相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1米。12、钢管要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。13、现场的高压、低压电力线路及变压器和通讯线路必须按有关规定统一布置。八、文明施工1、将把本工程确定为标准化施工工地，推行我公司已经取得的项目法施工经验，加强文明施工管理，使整个工程严格按照施工组织设计中的总平面布置，统一规划，统一管理。2、坚持文明施工，为业主提供优良的服务。在施工过程中服从业主的现场调度，及时准确地执行工程师代表的指令。3、教育职工形成团结、文明、礼貌的风尚，做好与业主的协作与配合工作，协助业主等有关部门处理好与当地群众和地方政府的关系，一切服从和满足高速公路工程建设需要。4、杜绝野蛮施工。进入施工现场人员必须严格执行施工现场文明管理规章制度，保持施工现场周围地段的整洁，注意并做好道路的保洁，养护。材料进场必须按指定地点堆放，严禁乱堆、乱卸，坚决杜绝野蛮施工。5、与当地政府和当