小导管超前支护与管棚支护对比
普通水泥单液浆（卵石地ຫໍສະໝຸດ ）改性水玻璃浆（砂性土）水泥-水玻璃双液浆
超细水泥
水泥砂浆
（中粗砂，试验确定配合比）
水泥浆主要成分P·O 42.5级以上硅酸盐水泥
注浆工艺
砂卵地层：渗透注浆
砂层：渗透、压密注浆
黏土层：劈裂、电动化学注浆
淤泥质软土：高压喷射注浆
质量控制要点
1、控制加固范围（导管长度、开孔率、角度、方向，尾部封堵）
小导管超前支护
管棚支护
适用条件
软弱、破碎地层中成孔困难或易塌孔，且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较大时
适用于软弱地层和特殊困难地段，如极破碎岩体、塌方体、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、
裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩，并对地层变形有严格要求的工程
钢管
钢管
焊接钢管或无缝钢管
直径：30~50mm，管长：3~5m
2、保证注浆效果（配合比、注浆压力、时间，监测）
1、钻孔精度（孔口预埋套管，钻孔偏斜度）
2、钢管就位控制（隔水灌浆）
3、注浆效果控制
注浆孔：间距100~150mm
无缝钢管
直径：70~180mm，管长：10m（短管棚≤10m，长管棚>10m）
钢管布置
沿拱的环向布置
间距：300~500mm；外插角：5~15°
纵向搭接长度：≥1m
沿断面周边环向布置（帽形、方形、一字形、拱形）
间距：2~2.5倍钢管直径；外插角：≤3°
纵向搭接长度：≥3m（铁路公路下方采用刚度大的钢管连续布设）
钢支撑、超前小导管、超前管棚支护技术要求(招投标)
钢支撑、超前小导管、超前管棚支护技术要求（包含：钢支撑支护、超前小导管支护、超前管棚支护、质量检查和验收）钢支撑、超前小导管、超前管棚支护技术要求1、钢支撑支护施工1.1材料（1）型钢钢架屈服强度不得低于235MPa。
（2）格栅钢筋架采用屈服强度为335MPa的Ⅱ级钢筋。
1.2钢支撑施工（1）钢支撑采用型钢制作，也可采用钢筋制作成格构式拱架。
（2）钢支撑架设前，应测量开挖后的洞室轮廓尺寸，按洞室轮廓尺寸调整钢支撑的形状和尺寸。
钢支撑的施工安装方法及其安装偏差应参照DL/T 5181—2003第8.2.2条的规定。
（3）钢支撑不应隔断钢筋网。
采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应焊固在钢支撑上。
1.3质量检查和验收（1）按施工图纸规定的材质标准以及监理人指示的抽检数量检验钢支撑材料性能。
（2）承包人应将材料性能的抽验记录、施工记录以及施工质量检查记录等提交监理人。
2、超前小导管支护2.1适用超前小导管支护主要用于洞口、地下洞室断层破碎带等不良地质地段的围岩支护，一般应与钢支撑（钢格栅）配合使用。
2.2材料小导管管径选用由42mm自制注浆钢管，按施工图要求制作小导管。
2.3小导管的安装（1）根据施工图纸的要求进行钻设、安装、灌注小导管管棚钢架支护。
（2）选用合适的钻孔机具按设计孔位进行钻孔，钻孔后直接将小导管沿孔打入，要求导管尾端在同一剖面且外露长度以30cm为宜，并且小导管要与附近的钢支撑焊接，以形成整体。
（3）为保证钻孔质量，钻孔中台架应安装牢固。
（4）小导管的长度以3.0～4.5m为宜，外插角以10°～20°为宜，小导管间距按每米3～4根布置，小导管之间的搭接长度不小于1m，具体以施工图纸为准。
（5）在小导管插入岩体后，在管尾周围喷混凝土加强封闭，以防止浆液外流。
（6）排管注浆时为避免串浆，每钻完1孔及时注浆，注浆与钻孔同步进行。
注浆顺序应由下而上，由里向外。
（7）为防止串浆，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时应将钻孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，清除孔内杂物并用高压风或高压水冲洗，然后再注浆。
浅谈管棚与超前小导管注浆在沙土隧道工程中的应用与控制
浅谈管棚与超前小导管注浆在沙土隧道工程中的应用与控制作者：张钊来源：《城市建设理论研究》2013年第09期【摘要】：近年来，在隧道工程施工中，由于小导管注浆加钢支撑具有稳定隧道围岩、简单便捷,经济实效等特点，已得到广泛应用。
本文结合工程实例，探讨了超前注浆小导管施工工艺及施工方法。
【关键词】：管棚；超前小导管；注浆；沙土隧道；中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：引言超前小导管注浆的主要目的是：在隧道拱部形成水泥浆固结体以增加其整体性；起短距离的棚护作用。
由于此工艺注浆压力小，浆液的扩散半径小，对围岩的固结作用有限（围岩渗水量大时效果更差）；由于小导管刚度小，其棚护作用便十分有限。
有限的作用使本工艺单独使用的机会不是很多，主要是与其它支护措施组合使用，常与钢架支撑组合使用，有时与大管棚组合使用。
一、管棚与超前小导管注浆在沙土隧道工程中的应用实例本标段共有2座隧道，本文所选取的案例处的隧道长约235m。
隧道两端洞口埋深浅，围岩以泥质板岩块，碎砾石组成的坡积碎石土为主。
隧道洞身主要通过地层为强、中、弱状风化千枚岩，层状构造，片理发育，层间云母充填，呈丝绢质光泽，属中薄层。
风化严重，节理发育，强度较低，以II、III类围岩为主。
该隧道洞顶最大覆盖层厚50余米，山体基岩裸露。
原公路从山梁的鞍部通过切削山坡，公路以北上边坡呈陡崖状，易形成风化块石而塌落甚至塌方；东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡，受河水冲蚀滑塌现象严重。
出口拱部以上2.5m为既有公路，施工时保证安全和公路畅通尤为重要。
I类围岩15m，II类围岩56m，III类围岩81m。
本标段隧道按“新奥法”设计施工。
施工中始终坚持“勤量测、严注浆、早封闭、强支护、管超前”的原则。
二、超前小导管施工技术应用本标段隧道Ⅱ类围岩长56m，全部采用Ф42超前小导管在拱部周边注入水泥浆加固地层。
小导管外插角5-7°，环向间距30cm，长4.5m。
超前大管棚、中管棚、小导管加工技术交底
（1）φ42超前小导管
a、导管规格：热轧钢花管，外径φ42，壁厚3。5mm.长度为3.5m、4m。
b、小导管采用φ42无缝热轧钢管制成，对现场材料进行试验，合格后方可用于施工，在前部钻注浆孔，孔径6mm-8mm，孔间距10cm-20cm，呈梅花型布置,前端加工成锥形，锥头长度10cm,尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段，在末端用φ8的钢筋加工成铁箍。
3、超前小导管所用的钢管和钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。
4、电弧焊焊缝咬肉深度不得大于0.5mm，焊缝饱满，不得有虚焊。
四、安全要求
小导管加工时要设置安全人员一名,来保证施工的安全,现场施工人员必须听从管理人员的统一安排。各工种必须严格按照相应的安全操作规程进行作业。
五、环保、水保要求
1.1大管棚
(1）导管规格:钢花管,外径89/108/127mm，壁厚8mm。
(2)大管棚每环施做长度10—40m，对现场材料进行试验，合格后方可用于施工，钢管接头错开，接头百分率不大于50％.以φ108钢管单根长为30m为例：管棚施做时，将钢管截取长3m和9m长度（单根钢管长度9m长3根，3m长1根)，每两段之间采用丝扣连接。单序孔第一节为9m，末端为3m，双序孔第一节为3m，末端节为9m。管体上钻10mm-16mm孔径,孔间距15mm—20cm呈梅花型布置，尾部留100cm不钻孔止浆段，大管棚前端做成圆锥状，椎体长度20cm。
1。2中管棚
(1）导管规格：钢花管，外径φ76、φ60mm,壁厚6mm。
（2)中管棚每环施做长度6m，对现场材料进行试验，合格后方可用于施工，钢管接头错开,管体上钻10mm孔径，孔间距20cm呈梅花型布置，尾部留100cm不钻孔止浆段，中管棚前端做成圆锥状，椎体长度15cm,在末端用φ8的钢筋加工成铁箍.
大管棚、小管棚超前支护施工
大管棚、小管棚超前支护施工隧道进、出口进洞均采用Φ89壁厚：5mm长：30m间距：40cm的大管棚进行注压浆对洞口浅埋的超前加强支护，角度为1~3度；洞内采用Φ50壁厚：4mm 长5m间距40cm的小导管进行压注浆超前支护。
角度为6°。
大管棚施作的主要内容：施作导向墙预埋导向管，设置钻机平台，测定孔位，钻孔，钻机退出，注压浆，封孔，““见图4超前管棚施工工艺流程框图“管棚采用无缝钢管加工成花管，以便注浆加固岩体，前端加工成锥形，以便送入或打入，并防止浆液前冲，梅花布设溢浆孔孔径8mm，间距为15cm，其中大管棚尾部5m，小导管尾部1m范围不钻孔，防止漏浆，末端最好焊接直径为6mm的环形箍筋，防止打入是管身开裂，影响注浆管每小段的连接。
每节间丝扣连接，钻孔采用电煤钻钻孔，在钻进过程中采用光耙测斜仪量测钻孔的偏斜度，小导管人工直接送入。
超前管棚安设后，用速凝砂浆封口，并用喷射混凝土封闭工作面，采用KBY-50/70型注浆泵注浆，注浆参数为：水泥浆水灰比：1;1注浆压力：0.5～1.0mpa注浆前进行注浆试验，并根据试验的情况调整注浆参数。
注浆顺序两侧对称向中间，自下而上逐孔注浆，强度达到设计后方能开挖。
2、系统锚杆施工系统锚杆采用的中空注浆锚杆，锚杆长4m（径向）或5m（内侧水平），环向间距为1m，采用风钻钻孔，钻孔直径为Φ40mm。
成孔后用高压风清孔，人工送入，用速凝砂浆封口，注浆压力保证在0.5~1.0mpa，扩散半径最大，对围岩加固的效果最佳，对裂隙较发育的不良地质V级围岩有很好的改善效果，抗拔力符合设计要求，锚杆的末端与拱架焊接。
3、刚拱架支撑施工在加工场地放出大样，采用弯曲机分节加工制作，主要在安设控制（中线、高程、垂直度）质量，施工中主要采用支距、悬距法来控制。
4、钢筋网施工主要注意控制加工尺寸和把每块网片连成整体。
5、临时支护的施工（临时侧壁支护、临时仰拱）临时侧壁支护采用I16型钢拱架纵向间距与主动一致，网片尺寸15*15，采用Φ22mm砂浆锚杆，Φ50小导管超前支护的一个临时支护体系。
一建市政：小导管与管棚超前支护对比表
一建市政：小导管与管棚超前支护对比表
小导管超前预支护与管棚超前支护对比表
浅埋暗挖法：
（1）原理：以改造地质条件为前堤，以控制地表沉降为重点；
（2）施工原则：“十八字”原则，即管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测；
（3）作用：地层预加固和预劫支护。
项目名称
施工内容
小导管超前预支护管棚超前支护适用范围软弱破碎地层中成孔困难或易塌
孔，且施作超前锚固比较困难或者
结构断面较大适用于软弱地层和特殊困难地段，并对地层变现有严格要求的工程
钻孔压入钢管并架设钢拱架管径直径30~50mm.严格控制导管的长度（3~5m)，开孔率，安设角度（50~150）和方向，纵向搭接长度一般不小于1m 。
钢管直径70~180mm 。
短管棚
（小于10m ）和长管棚（长
度大于10m)纵向搭接长度大
于3m 。
在松弱地层或不均匀
地层中钻进时，管棚应设定外
插角，一般不宜大于3°。
注浆及封孔在沙卵石地面中宜采用渗入注浆法在沙层：“挤压渗透” 在粘土层：“劈裂或电动硅化” 在淤泥层：“高压喷射” 一般情况改性水玻璃浆适用于砂土
类，水泥浆和水泥砂浆适用于卵石
地层。
灌注水泥浆或水泥砂浆以提高钢管自身刚度和强度。
综采工作面超前支护段采用超前支架支护与传统架棚支护对比分析
综采工作面超前支护段采用超前支架支护与传统架棚支护对比分析综采工作面材巷超前支护段采用架棚支护与超前支架支护成本的分析说明综采工作面材巷为二次复用巷道，受相邻工作面采动影响较大，导致材巷顶板管理困难，特别是超前支护段的顶板管理工作直接影响着端头支护与工作面的正常运转。
故我矿将以往超前支护段的倾向棚变更为超前支架，通过超前支架充足的的支撑力和大面积的支撑范围以及自身可靠的稳定性来进一步夯实超前支护段的顶板安全，但是经过近两年时间的使用与从经营角度的思考我们发现超前支架的使用虽然从一定程度上满足了安全生产的需要，同时也给我矿综采面的正常生产与精细化经营管理带来了诸多弊端，下面就超前支护段采用架棚支护与使用超前支架支护进行比较，以现回采的33407工作面为例，总回采长度按1500米考虑进行详细说明：（一）从安全角度比较超前支架其充足的的支撑力（初撑力为MPa）和大面积的支撑范围以及自身可靠的稳定性能是单体液压支柱(初撑力为7.7 MPa)与π梁组成的棚设支护无法比拟的，但正因为其充足的的支撑力和大面积的支撑范围,导致材巷顶板在经过多次反复（一般超前支护段安设6组支架逐步移动）支撑后破碎离层，有时甚至出现局部冒顶现象，同时因超前支架自身体积较大（折合为影响巷道断面积为2㎡），加之顶板破碎时下沉以及巷道变形等因素非常容易造成巷道有效断面积减小量较大，引起风速超限等安全隐患；同时其较大的支撑覆盖面积在支撑过程中造成所有顶部锚索外漏部分严重变形，导致锚索托盘无法回收复用引起材巷老空区悬顶面积过大，形成了材料的浪费与重大顶板安全隐患；与之相比架棚支护如果严格按照设计要求架设，支撑力度基本上可以满足顶板管理需要，且架棚支护相对于支架支护通风空间较大，因巷道变形导致有效断面积减小造成的风速超限问题较不易发生。
同时与使用超前支架比较架棚支护对于顶部的锚索托盘大部分可以回收复用，并且通过调整锚索托盘的回收率可以达到调节材巷老空区悬顶面积的大小，有利于材巷老空区顶板管理工作的进行而且降低了材料费用的投入。
隧道超前管棚支护与超前小导管支护工程实例
营盘山隧道隧址区发育的地层主要有为第四系上更新统残坡积层和志留系上统茅山组砂岩，岩体破碎，成洞条件差，施工对地面沉降影响相当大，会给周围建筑物及施工造成极大危害。因此，对围岩进行超前支护加固能有效控制地表沉降，达到保护周围环境、有效的保证隧道开挖面的稳固。
营盘山隧道超前支护洞口采用超前管棚注浆加固围岩，洞身采用超前小导管注浆加固围岩。
套拱及管棚
（1）套拱设置
营盘山隧道套管设置首先用全站仪以坐标法在格栅拱上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。拱墙设置I20a工字钢4榀，间距0.6m/榀。以隧道开挖拱顶中线为轴线，环向间距40cm,两边对称的在最后一榀工字钢上固定10cm高的木楔，每侧17个。φ114导向管布置位置按照每个对应的木楔布置，导向管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移，且各端头位于对应的木楔之上。按照导向墙断面尺寸2.0×0.6m，安装底模、侧模及外模，固定牢固后浇筑C25砼。待砼浇筑完成24小时后拆除模板。
图3.2.2超前小导管预注浆工艺流程图
导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入，孔位误差不得大于5cm，角度误差不得大于3°，超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管后再注浆。
钢管每根实际打入长度不得短于设计长度的95%，否则开挖1米后补管、注浆。检查钻孔、打管质量时，应画出草图，以孔位编号、逐孔、逐根检查并填写记录。
（2）小导管注浆
超前小导管预注浆参数选择：注浆压力0.5～1.0Mpa，水泥浆水灰比1∶1，水泥标号为42.5号。施工中每孔注浆量达到设计注浆量时，或注浆压力达到1.0Mpa时，持续15分钟，可以结束注浆。超前小导管尾端焊于型钢支架腹部。单孔注浆量不得小于计算值的80%，超过偏差必须补管注浆。
超前小导管与管棚的区别(参考资料)
超前小导管与管棚的区别？超前小导管的处理范围一般也就6米左右，小导管为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。
是通过小导管浆将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法，使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。
而管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚3.5mm的钢管，直径一般为108mm。
当然洞内地质条件非常差的时候也可以用管棚（如：洞内遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放量较大）。
为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙，开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。
小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。
特点：①小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低，是隧道施工中最常用的加固土层的方法之一。
②小导管注浆仅作为地下工程施工防坍塌和沉陷的辅助手段。
③小导管超前注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用不同的设计参数。
适用范围：小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层；小导管施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先支撑后开挖的原则；同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。
工艺原理：在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。
管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。
管棚法最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。
由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短．被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。
隧道超前锚杆及小导管及中管棚支护设计图
超前小导管与管棚地区别
超前小导管与管棚的区别？超前小导管的处理围一般也就6米左右，小导管为壁厚5mm的钢管，直径一般为42mm。
是通过小导管浆将掌子面前方的较为破碎的围岩进行固结的一种方法，使围岩形成一个整体后再进行下一步工序。
而管棚是在进洞口的地质条件非常差（如：沙土、破碎严重的岩石、黄土等）的情况下使用，一般长度就20-30米左右，管棚为壁厚3.5mm的钢管，直径一般为108mm。
当然洞地质条件非常差的时候也可以用管棚（如：洞遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大，放量较大）。
为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙，开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。
小导管注浆加固地层技术，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。
特点：①小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低，是隧道施工中最常用的加固土层的方法之一。
②小导管注浆仅作为地下工程施工防坍塌和沉陷的辅助手段。
③小导管超前注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用不同的设计参数。
适用围：小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层；小导管施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先支撑后开挖的原则；同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。
工艺原理：在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。
管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。
管棚法最早是作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。
由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短．被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。