地铁施工超前支护措施、规范要求及质量控制

1、地铁施工超前支护措施、规范要求及质量控制主要内容1.隧道施工中常用 的辅助稳定措施2.基本规范要求3.质量控制要点隧道施工中常用的辅助稳定措施：一、稳定工作面二、超前锚杆五、管棚超前支护前方围岩四、水平旋喷超前预支护三、注浆加固围岩和堵水1.预留核心混凝土挡护开挖面2.喷射混凝土封闭工作面1.超前小导管注浆2.超前深孔帷幕注浆1.小导管2.长管棚一、稳定工作面目的：维护掌子面的稳定，防止塌方 预留核心土，挡护开挖面喷混凝土稳定工作面12现场图例预留核心土喷砼封闭工作面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

2、行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。超前支护主要适用于 围岩应力较小，地下水 较少、岩体软弱破碎， 开挖面有可能坍塌 的隧道。 二、超前锚杆A.超前小导管注浆（后面的大管棚中讲解）B.超前深孔帷幕注浆注浆后即可形成较大范围的筒状封闭加固区，称为帷幕注浆。三、注浆加固围岩和堵水喷射注浆法又称旋喷法，分为垂直和水平旋喷注浆两种方法。水平旋喷注浆法是在一般的初期导 管注浆的基础上发展起来的，它 以高压旋喷的方式压 注水泥浆，从而在隧 道开挖轮廓外形成拱 形预初衬的超前预 支护方法。四、水平旋喷超前预支护（一）构造组成管棚是指利用刚拱架沿开挖轮廓线以外的外插角、向开挖面前打入钢管构成的棚架来形成对开挖面前

3、方围岩的预支护 。采用长度小于10m的钢管，称为短管棚； 采用长度为10-15m且较粗的钢管，称为长管棚。 五、管棚超前支护：长管棚（二）性能特点及适用条件管棚因采用钢管或钢插板作纵向预支撑，又采用刚拱架作环向支撑，其整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。因此管棚只要适用于围岩压力来得快来的大、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，如土砂质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋有显著偏压等围岩的隧道中。此外，采用插板封闭较为有效；在地下水较多时，可利用钢管注浆堵水和加固围岩。短管棚一次超前量少，虽然增加了单次钻孔或

4、打入钢管的作业时间，但减少了安装钢管的次数，减少了与开挖作业之间的干扰。在长钢管的有效超前区段内，基本上可以进行连续开挖，也更适合采用大中型机械进行大断面开挖。 五、管棚超前支护：长管棚（三）设计、施工要点（1）管棚的各项技术参数要视围岩地质条件稳定。长管棚长度不宜小于10m，一般为1045m；管径70180mm，孔径比管径大2030mm，环向间距0.20.8m；外插角12 。三、管棚超前支护前方围岩五、管棚超前支护：长管棚。上抬量图(mm) 外插角度图（2）两组管棚的纵向搭接长度短管棚不小1.5m， 长管棚不小于 3m；刚拱架常采用工字钢拱架或格栅钢架。五、管棚超前支护：长管棚（3）刚拱架应

5、安装稳固，其垂直度允许误差为2，中线及高程允 许误差为5cm。（4）钻孔平面误差不大于15cm；为保证受力的均匀性，钢管不得侵 入开挖轮廓线。（5）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。（6）长钢管应采用46m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。（7）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1015mm孔若干，以利排气和 出浆，或在管内安装出气导管，注浆满后方可停止压注。（8）钻孔时如出现卡钻或坍孔，应

6、注浆后在钻，有些土质地层则可 直接将钢管顶入。五、管棚超前支护：长管棚（一）构造组成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，或者直接打入带孔小导管并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液，待浆液硬化后，坑道周围岩体就形成了又一定厚度 的加固圈。在此加固圈的 保护下即可安全地进行开 挖等工作。若小导管前端 焊一个简易钻头，则可钻 孔、插管一次完成，称为 自进式注浆锚管。五、管棚超前支护：小导管（二）性能特点及使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，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道渗流的通道，起到了堵水的作用。因此，超前注浆小

7、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。五、管棚超前支护：小导管（三）小导管布置和安装（1）小导管钻孔安装前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射510cm厚的混凝土封闭。（根据现场围岩情况定）（2）小导管一般采用32mm的焊接管或42mm的无缝钢管制作，长度宜为36m，前端做成尖锥形，前段管壁上每隔1020cm交错钻眼，钻眼直径宜为68mm。（3）钻孔直径应较管径大35mm以上，环向间距应按地层条件而定，一般采用3050cm；外插角应控制在315之间。（4）极破碎围岩或处理塌方时可采用双排管；地下水丰富的松软层，可采用双排以上的多排管；大断面或注浆效果差时，可采用双排管。（5

8、）小导管插入后应预留一定长度，以便连接注浆管，并用塑胶泥将导管周围孔隙封堵严实。五、管棚超前支护：小导管（四）注浆材料1.注浆材料的种类及适应条件（1）在断层破碎带或砂卵石地层（裂隙宽度或颗粒粒径大于1mm，渗透系数km/s）等强渗透性地层中，应采用料源广且价格便宜的注浆材料。一般对于无水的松散地层，宜优先选用单液水泥浆；对于有水的强渗透地层，则宜选用水泥水玻璃双桨液，以控制注浆范围。（2）断层带，当裂隙宽度小于1mm或者渗透系数km/s时，注浆材料宜优先选用水玻璃类浆液。（3）细、粉砂层、细小裂隙岩层及断层地段等弱渗透地层中，宜选用渗透性能好、低毒及遇水膨胀的化学浆液，如聚氨酯类或超细水泥浆

9、。（4）对于不渗水的黏水层，则宜采用高压劈裂注浆。2.注浆材料的配比 注浆材料的配比应根据地层情况和胶凝时间要求，并经过试验确定。（1）采用水泥浆液时，水灰比可采用0.5:11:1，需缩短凝结时间 时，可加入速凝剂。（2）采用水泥水玻璃浆液时，水泥浆的水灰比可用0.5:11:1;水玻璃浓度为2540Be，水泥浆与水玻璃的体积比宜为1:11:0.3。五、管棚超前支护：小导管（五）注浆（1）注浆设备应性能良好，工作压力应满足注浆压力要求，并应进行现场试验运转。（2）小导管注浆的孔口最高压力应严格控制在允许范围内，以防压裂开挖面，注浆压力一般为0.51.0Mpa，止浆塞应能经受注浆压力。注浆压力与地

10、层条件及注浆范围要求有关，一般要求单管注浆能扩散到管周0.51.0m的半径范围内。（3）要控制注浆量，即每根导管内已达到规定注入量时就可结束；若孔口压力已达到规定压力值，但注入量仍不足时，亦应停止注浆。 （4）注浆结束后，应做一定数量的钻孔检查或用声波探测仪检查注浆效果，如未达到要求，应进行补注浆。（5）注浆后应视浆液种类，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（亦即超前注浆的最短超前量）。五、管棚超前支护：小导管五、管棚超前支护：小导管上述辅助稳定措施的选用应视围岩地质条件、地下水情况、施工方法、环境要求等具体情况而定，并尽量与常规施工方法相

11、结合，进行充分的技术经济比较，选择一种或几种同时使用。支护措施总结基 本 规 范 要 求1、导管和管棚安装前应将工作面封闭严密、牢固，清理干净，并侧放出钻设位置后方可施工。2、导管采用钻孔施工时，其孔眼深度应大于导管长度；采用钻机或锤击顶入时，其顶入长度不应小于管长的90.3、管棚施工应符合下列规定：3.1 钻孔的外插角允许偏差为5%；3.2 钻孔应由高孔位向低孔位进行；3.3 钻孔孔径应比钢管直径大3040mm；3.4 遇卡钻、坍孔时应注浆后重钻；3.5 钻孔合格后应及时安装钢管，其接长 时连接必须牢固。超前支护及加固规范要求4、导管和管棚注浆应符合下列规定：4.1注浆浆液宜采用水泥或水泥砂

12、浆，其水泥浆的 水灰比为0.51，水泥砂浆的配合比为1：0.53；4.2注浆浆液必须充满导管及周围的空隙并密实，其注浆量和压力应根据实验确定。5、注浆施工，在砂卵石地层中宜采用渗入注浆法；在砂层中宜采用劈裂注浆法；在粘土层中宜采用劈裂或者电动硅化注浆法；在淤泥质软土层中，宜采用高压喷射注浆法。6、隧道注浆，如条件允许宜在地面进行，否则，可在洞中沿周边超前预注浆，或导洞后对周边进行径向注浆。超前支护及加固规范要求7、注浆材料应符合下列规定：7.1具有良好的可注性；7.2固结后收缩小，具有良好的粘结力和一定的强度和抗渗、耐久和稳定性，当地下水有侵蚀作用时，应采用耐侵蚀性的材料；7.3无毒并对环境污染小；7.4注浆工艺简单，操作安全、方便；8、注浆浆液应符合下列规定：8.1预注浆和高压喷射注浆宜采用水泥浆、粘土水泥浆或化学浆液；8.2壁后回填注浆宜采用水泥浆液、水泥砂浆或掺有石灰、粘土、粉煤灰等水泥浆液；8.3注浆浆液配合比应根据现场试验确定。超前支护及加固规范要求9、注浆孔距应经计算确定；壁后回填注浆孔应在初期支护结构施工时候预留（埋），其间距宜为25m；高压喷射注浆的喷射孔距宜为0.42m。10、注浆过程中应根据地质、注浆目的等控制注浆压力。注浆结束后应检查其效果，不合格者应