超前小导管施工

1、 工艺概述

在开挖前，沿开挖面的外周按一定角度插入直径为 38～70mm 的钢管，压注浆液固结围岩，与钢架等共同形成的拱部预支护结构。

超前小导管适用于自稳时间较短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂卵石地层、断层破碎带等地段的超前预支护。

2、 作业内容

小导管的制作；

测量放样；

钻孔、清孔；

安装；

注浆。

3、 质量标准及验收方法

超前小导管施工允许偏差应符合表 1 的规定。

表 1 超前小导管施工允许偏差

超前小导管所用的钢管进场检验应按批抽取试件做力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量应符合国家有关规定及设计要求。

超前小导管所用钢管的品种和规格应符合设计要求。

超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。

注浆浆液配合比的检验应符合设计要求。

超前小导管注浆压力应符合设计要求，浆液应充满钢管及其周围的空隙。

超前小导管应沿隧道拱部均匀布设。

超前小导管的间距应根据开挖工作面前方的地质条件和自稳能力确定，并符合设计要求。

外插角取值应考虑小导管的长度和钢架的间距，一般外插角为 10°～15°，并满足设计要求。

小导管长度一般为 3.5～5.0m，小导管之间的搭接长度不得小于 1.0m。

4、工艺流程图

超前小导管施工工艺流程见图 1：

图 1 超前小导管施工工艺流程图

5、工序步骤及质量控制说明

5.1施工准备

施工前应根据设计提供水文地质资料，结合现场实际情况，选择超前支护相关参数；

熟悉施工图纸，做好各项技术交底；

根据施工进展的要求提前加工好适当数量的超前小导管，并做好存放；

根据现场的地质条件，现场试验确定注浆液的各种参数，用于指导现场施工；

检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，确保各项作业正常进行；

做好现场劳动力组织，准备好各种施工机械，并保证施工机械的完好率，使其能满足施工要求；

超前小导管主要机械设备配置见表 2；

表 2 超前小导管主要施工机械配备表

注：表中未列供电、供水、供风、运输等系统设备。

.预备好施工使用的各项材料，使其满足施工要求；

.超前小导管应选用热轧钢花管，外径38～50mm，壁厚 3.5mm；

.注浆材料的选择及浆液配合比的确定；

.注浆材料一般采用水泥单液浆、水泥砂浆、水泥-水玻璃双液浆，特殊情况下采用超细水泥、改性水玻璃、化学浆液等。根据地层地质及富水情况试验确定，确保达到理想的注浆效果及合理的经济效益。

5.2 小导管的制作

一般采用直径 38～50mm 的无缝钢管制作。

在小导管的前端做成约 10cm长的尖锥形，在尾端焊接φ8钢筋加劲箍；管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼，眼孔直径6～8mm；尾部长度不小于 30cm 作为不钻孔的止浆段。小导管构造见图2。

图 2 小导管构造示意图

5.3 钻孔及清孔

测量放样，按设计要求在施工作业面上放出钻孔位置，并做好标记。

采用凿岩机进行钻孔，孔径较设计导管管径大 20mm 以上。

按设计倾角、间距、孔深进行钻孔，允许误差方向角 2°、孔口距±50mm、孔深+50mm。

钻孔完成后，用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

5.4安装

已加工的小导管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度不小于 90%的管长。

安装时，在孔口端用沾有 CS胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞，把小导管插入孔内，带好丝扣保护帽，用风钻或风镐打入到设计深度，使麻丝柱塞与孔壁压紧。

小导管外露长度一般为 20cm，以便连接孔口阀门和管路，尾部焊接在钢架上。

相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于 1.0m。

钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，方便与注浆管路连接。

5.5 注浆

小导管安装完成后，应先检查导管孔口是否达到密闭标准，进行压水试验，压力一般不大于 1.0MPa，并根据设计和试验结果确定注浆参数。

水泥浆液应采用搅拌桶配制，配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时，应防止杂物混入。

注浆应采用专用注浆泵注浆，为加速注浆，可安装分浆器同时多管注浆。

配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。

注浆前先喷射混凝土厚度 5～10cm 封闭掌子面，形成止浆盘。

注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。

当发生串浆时，应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。当注浆压力突然升高时应停机查明原因；当水泥浆进浆量很大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。

注浆压力应符合设计要求，浆液应充满钢管及其周围的空隙。

注浆结束标准：一般按单孔注浆量达到设计要求值，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。

注浆后要堵塞密实注浆孔，浆液强度达 70%以上，或 4h 后方可进行开挖工作面的开挖。

开挖过程中应检查浆液渗透及固结状况，并根据压力 -流量曲线分析判断注浆效果，及时调整注浆方案。

5.6 施工工艺要点

超前小导管支护参数根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用。

采用风钻或凿岩台车成孔，沿隧道周边布设，环向间距不大于 40cm，外插角控制在l0～15°。

钻至设计孔深后，用吹管将碎碴吹出清孔，防止孔位坍塌。

顶入加工好的注浆钢花管，小导管周圈缝隙用塑胶泥封堵，并用棉纱将孔口堵塞，喷射混凝土封闭工作面，孔口露出喷射混凝土面 l5cm。

连接注浆管路，进行压水试验，注浆压力控制在 0.5~1.OMPa 以内，观察工作面及管路漏浆情况，并及时封堵。

根据地质情况选用单液水泥浆、超细水泥浆、水泥 (超细水泥)一水玻璃浆、改性水玻璃浆或化学浆。