超前小导管施工作业指导书

xxx地铁 1 号线 xx 标

超前小导管施工作业指导书

编制：

审核 :

审批：

中铁 x 局 xx 地铁一号线 xx 标项目经理部

2014年 2月

超前小导管施工工艺工法

1前言

1.1 工艺工法概况

超前小导管施工是伴随新奥法施工发展起来的一种超前预支护

的施工方法，是隧道及地下工程主要的超前支护手段之一。沿隧道开挖轮廓线外一定距离，以一定的外插角向开挖工作面前方打设直径38～50mm的带注浆孔的钢管，长度一般为3.5 ～5.0m，并进行注浆，填充和固结岩体及土石的空隙，形成一定厚度的固结体。

1.2 工艺原理

在隧道开挖前，将小导管沿开挖轮廓线打入掘进前方稳定的岩层内，末端支承在隧道拱部的钢架上，并对小导管进行注浆，增加小导

管的刚度和固结前方松散围岩，使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方的围岩，有效地约束围岩在（爆破）开挖后的一定时间内不发生松

驰坍塌。超前小导管的作用主要为：

1.2.1改良工作面前方的围岩结构，在开挖面以外形成厚度为

0.5 ～1.0m的加固圈。

1.2.2超前小导管与钢架、固结的地层共同作用形成超前支护结构，从而保证开挖工作面的稳定，防止开挖工作面松弛、坍塌。

2工艺工法特点

2.1 超前小导管配合型钢钢架使用，可应用于隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级

围岩拱部超前注浆预支护，小导管长度一般为 3.5 ～5.0m，按照隧道的开挖进尺，隧道每开挖循环施工一次或两个开挖循环施工一次。

2.2 超前小导管应沿隧道拱部轮廓线按照设计间距均匀布设，可

以有效的改善开挖工作面前方的地质条件和自稳能力，但其整体稳定性没有管棚支护好，但施工机具设备简单，施工操作方便。

2.3 小导管的外插角根据小导管的长度和钢架的间距调整，定位

较准确，一次施工长度短，孔的角度偏差小，孔底外插值小，开挖后

小导管起棚架作业，下部超挖部分较少，有利于隧道施工。

2.4 根据隧道围岩变化情况，不用扩大隧道断面就可随时施工，

采用人工风动凿岩机施工，不需要专用设备，钻孔和安装施做灵活方便。

3适用范围

3.1 超前小导管适用于自稳时间短的软弱破碎围岩、浅埋段、洞

口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的超前预支护，主

要应用于隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩拱部超前注浆预支护。一般和隧道钢

架支护配合使用。

4主要引用标准

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道施工规范》

（T B10204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753）。

5 施工方法

超前小导管施工时，人工采用风动凿岩机沿隧道开挖线在隧道拱部钻小导管孔，小导管孔的孔径、孔深、外插角必须符合设计要求。

把加工好的小导管送入孔内，采用 CS（水泥水玻璃）胶泥把小导管和

岩石孔之间空隙封堵起来。在小导管端头连接孔口阀及管路，和注浆机相连，对小导管进行注浆。注浆材料采用水泥浆或水泥- 水玻璃双

液浆。注浆结束后把小导管和钢架焊接连接在一起，然后进行下道隧

道施工工序。

6工艺流程及操作要点

6.1 工艺流程

6.1.1超前小导管施工工艺流程图见图1，小导管构造见图 2。

施工准备

测量定位

钻孔作业

小

清孔

导

管

制

钻孔验收不合格

备原材料进场检验

合格

下管、封堵孔口浆液配比设计

连接、调试注浆管路

注浆试验

注浆作业

调整注浆参数浆液制备

不能满足要求

注浆效果分析

满足要求

管尾与钢架焊接

结束

图1超前小导管施工工艺流程图

１００ｃｍ

图 2注浆小导管结构图

6.2 操作要点

6.2.1超前小导管的操作要点

1小导管的制作

1）小导管一般采用直径φ38～50mm的钢管制作。

2）小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔 20～30cm梅花型钻眼作为溢浆孔，眼孔直径为φ6～8mm，尾部长度100cm不钻孔。小导管构造见图2。3）

小导管长度一般为 3.5 ～5.0m。

2小导管的钻孔、安装

1）测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔，孔径较

设计导管管径大 10mm以上，孔深、外插角必须符合设计要求。

外插角：取值应考虑小导管的长度和钢架的间距、钢架的截面高度，一般外插角 10°～ 15°，可根据实际情况调整。

2）超前小导管沿隧道拱部开挖线均匀布设，间距应根据开挖工

作面前方的地质条件和自稳能力确定，一般间距为30～50cm。

3）成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将

小导管从型钢钢架上部、中部打入，小导管外露20cm，在注浆结束后和钢架焊接连接，支撑于开挖面后方的钢架上或与钢架共同组成预支

护体系。

4）采用 CS(水泥水玻璃 ) 胶泥封堵小导管和岩石孔之间空隙。

5）安装注浆阀门和管路。

6）超前小导管施工其纵向搭接长度不小于

1m 。

7）当隧道围岩比较破碎时，为了有效的超前加固前方围岩，有时采用双层超前小导管的加固方式， 内层小导管按照一般的小导管参数布设，外层小导管和内层小导管间隔交替布孔， 一般外插角应大于内层小导管的外插角度， 可以加大的围岩加固圈的范围， 确保围岩稳定，设计有双层超前小导管的，严格按照设计施工。

3 注浆

1）注浆采用注浆泵压注水泥浆或水泥水玻璃双液浆。

2）小导管安装完成后，应进行压水试验，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。注浆压力：一般为

0.5 ～

1.0MPa 。浆液浓度按照设计配制。 浆液必须充满钢管及其周围的空隙。

3）注浆材料按表 1参照选用。

表1 常用注浆材料的选择

浆液名称

胶凝时间

抗压强 扩散半 适用范围

度 MPa

主要成分

径mm

单液水泥 6-15h

10-25 水泥、其它 围岩裂隙、 工作面注浆、 壁后充填注浆

浆 200-300

附加剂

水泥水玻

十几秒 -几 5-20

水泥、水玻 围岩裂隙、工作面注浆、壁后充填注浆、

璃 十分 200-300

堵特大涌水

璃

水玻璃类

几秒 -几十

＜ 3

水玻璃、 其 细砂、砂粘土、冲积层注浆、

分 300-400

它附加剂

细砂砂浆

6-15h

10-25 水泥、细砂 壁后充填注浆、空洞充填注浆

4）水泥浆液采用拌和桶配制，配制水泥浆液或稀释水玻璃浆液

时，应防止杂物混入，配制好的浆液必须过滤后使用。

5）注浆采用专用注浆泵注浆。

6）配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。

7）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。

8）当发生串孔时，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；当水泥浆进浆压力很大、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。

9）注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定10-15min ，注浆量达到设计注浆量80%以上时，可结束该孔注浆。

10）当采用单液水泥浆注浆时，开挖时间为注浆后8h，采用水泥-水玻璃双液浆时为 4h。

6.2.3超前小导管的验收标准

1 超前小导管所采用的钢材的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求，超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求，超前超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。

2超前小导管施工允许偏差和检验方法如下表：

表2超前小导管施工允许偏差（ mm）和检验方法项目外插角孔间距孔深检验数量检验方法

小导管2°+50、-50+50、 0每环抽查 3根仪器测量、尺量

3 超前小导管注浆浆液强度和配合比应符合设计要求，且浆液必须充满钢管及周围的空隙。

7劳动力组织

小导管注浆施工为三道工序，一般在一个班次可以完成。

表3注浆作业劳动组织表（以单线隧道为例）

序号工作项目作业内容人数

1小导管加工气焊工1电工1测工3

2小导管安设开挖工5

电焊工2

水泥搅拌1

普工2

3小导管注浆机械修理工1试验工1

技工2技术员1

8主要机具设备

表 4主要机械、设备、仪器配置表（以单线隧道为例）序号设备名称规格型号（参考）数量用途1气焊枪1支加工小导管

2电焊机2台焊接阀门和连接管路、小导管和

钢架焊接

3风动凿岩机YT283台钻孔

4注浆泵KBY-50/701台注浆用

5水泥浆搅拌机1台配制水泥浆

6全站仪1台小导管定位

7水准仪1台小导管定位

8波美比重计10支配制水玻璃浆液

9质量控制

9.1 易出现的质量问题

9.1.1 钻孔角度不准，小导管施做出现偏差，不能形成拱形棚架。

9.1.2 钻孔坍孔掉碴，小导管送不到位。

9.1.3 孔口出现漏浆。

9.1.4 注浆出现穿孔。

9.1.5 注浆效果不好，小导管之间的岩体没有固结好。

9.2 保证措施

9.2.1 严格按照布设的孔位打孔，在钻孔过程中，采用经纬仪、

角度尺、测斜尺随时检查孔位和钻孔角度，出现偏差及时修正。为了

准确定位，也可以按照设计的小导管（超前锚杆）间距和角度的孔位

加工定型模具，施工前先安装好模具，通过模具预留空控制小导管（超前锚杆）的间距和方向、外插角。

9.2.2 采用吹管法洗孔，对掉碴、坍孔严重的，采用风钻二次清空。利用风钻的冲击力推动送小导管（超前锚杆）到底。对于坍孔严

重不能成孔的，也可以采用自进式锚杆代替超前小导管。

9.2.3孔口封堵不严，采用CS胶泥重新封堵。

9.2.4当发生串孔时，应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔

注浆。

9.2.5 每个孔注浆应达到注浆结束标准。即当压力达到设计注浆终压并稳定 10-15min ，注浆量达到设计注浆量 80%以上时，可结束该孔注浆。

10安全措施

10.1主要安全风险分析

10.1.1 水泥浆液和水玻璃对人皮肤都具有腐蚀作用，防止浆液射出伤及眼睛。

10.1.2 注浆泵工作时，注浆管路及卡口、连接口容易在高压状

态下爆开，伤及操作人员。

10.1.3 围岩较差地段，围岩支护及掌子面围岩易在高压注浆下变

形、爆裂，伤及工作人员。

10.2保证措施

10.2.1严格执行安全交底制度和安全学习制度，提高施工人员

安全意识。

10.2.2注浆人员必须佩带防护眼罩，防止水泥浆射出伤及眼睛，浆液接触人员要带胶皮手套，防止浆液腐蚀双手。

10.2.3注浆机操作严格按照操作规程操作，严禁违反操作规程。管路连接要牢固，注浆施工时，其他施工人员禁止靠近作业面。

10.2.4施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态及掌子

面的状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采

取措施。

11环保措施

11.1 工序完后要作到工完料清。

11.2隧道注浆作业面在隧道地较低处挖一集水坑，汇集废浆液

和废水，沉淀后，废水流到洞外三级沉淀池。集水坑严禁设在隧道边墙及墙脚部位，防止废水浸泡边墙或墙脚。

11.3沉淀的水泥-水玻璃不得随意堆放，应运到指定地点深埋。

11.4 加强掌子面的通风，稀释电焊产生的有毒有害气体。