隧道超前小导管与长管棚区别
超前注浆小导管支护在隧洞中的应用
大管棚和超前注浆小导管支护在隧洞中的应用．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｇｐｉｐｅｓｈｅｄａｎｄｐｒｅ－ｇｒｏｕｔｉｎｇｓｍａｌｌｐｉｐｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｉｎｔｕｎｎｅｌｓ季汉忠／ＬＩＨａｎ．ｚｈｏｎｇ（广东省建筑工程机械施工有限公司，广州５１０５００）【摘要】介绍了东莞东深供水应急工程新城路段隧洞进洞口采用大管棚和超前小导管的方法穿过复杂地层，解决了隧洞进洞穿越残坡积和人工填土地质的施工难题，避免了原公路改线施工方案。
【关键词】隧洞，超前注浆大管棚，超前注浆小导管；施工１工程概述东莞东深供水应急工程新城路段隧洞是一座土隧洞，全长１２２ｍ，其中进出口各２ｍ范围为明洞地段，前后与箱涵相接，采用城门洞形断面。
隧洞净宽２盘ｍ，净高３．８０８ｍ，开挖宽度４．０ｍ，开挖高度４．９４ｉｎ。
隧洞处于山洪冲泻的方向，１２０ｍ范围的地层为残坡积粘土、碎石质粘土、强风化晶屑熔岩，最大埋深８ｍ左右，地下水丰富，地面有新城路公路斜向通过，荷载较大，洞室处于不稳定状态。
进洞的位置为道路路基人工填土，雨天时路边边坡有较大的渗流。
２施工方案的确定该隧洞原设计采用明洞施工方案，工作量相当大，且将新城路临时改道，影响道路交通数个月。
项目部根据实际地形地貌，分析了隧洞穿过地段的地质情况，提出了“超前注浆大管棚支护、超前注浆小导管支护暗洞施工方案”。
经过建设单位、设计单位、监理单位和专家多次论证，最终确定采用这一新的施工方案。
３施工设计技术措施１）超前支护超前注浆管棚采用９１０８ｒａｍ热轧无缝钢管１５根，环向间距０５ｍ，长６～１２ｍ，外插角１０。
，搭接长度２ｍ；超前注浆小导管管径ｆ２ｊ５ｌｍｍ，长４ｍ，外插角３０。
，环向间距０５ｍ，与管棚相间布置，纵向间距２ｍ，搭接长度２ｍ。
大管棚奇数孔采用花孔钢管，偶数孔采用无孔钢管；管棚采用普通地质轨道钻机钻孔，小导管采用气腿式风钻直接顶进，水平注浆气孔采用气腿式风钻成孔、双液注浆泵注浆。
在大管棚难以施工时采用超前小导管。
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。
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。
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。
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）
小导管与管棚对比表 一建市政
小导管
软弱破碎地带、施作超前锚杆困难、结构断面面较大时
管棚
防止隧道开挖引起的地表下沉和围岩松动，沿开挖面上半断面
都必须配合钢拱架 7～18 cm <10m为短管棚、>10m长管棚 /
注浆时间和注浆压力（小导管） 注浆量和注浆鸭梨（盾构）
小导管与管棚对比表
项目名称
适用条件 基本规定 直径 长度 注浆孔间距 布设参数 管布置间距 搭接长度 外插角 注浆材料 注浆工艺 明挖基槽（坑） 地基加固处理方法 注浆效果 30～50 cm 不少于1 m 5°～ 15° 改性水玻璃浆液（砂类土）、普通水泥单浆液（卵石地 层） 水泥-水玻璃浆液、超细水泥 砂卵石层：渗入注浆 砂层：挤压、渗透注浆 渗透注浆：中砂以上砂性土或卵石 劈裂注浆：砂～砂 2～2.5倍钢管直径 不少于3 m < 3° 水泥浆、水泥砂浆（中、粗砂） 隔（跳）孔注浆 粘土：劈裂或电动硅化注浆 压密注浆：土～土 淤泥质土：高压喷射注浆 电动化学注浆：静压力难以压入 / 3～5 cm 3～5 m 10～15 cm
矿山法隧道工艺工法-超前支护篇(超前小导管、管棚)
矿山法隧道工艺工法超前支护篇（超前小导管、管棚）超前支护在矿山法隧道施工中扮演着至关重要的角色，它是一种前瞻性的安全保障策略，在开挖面对围岩实施之前或进行过程中，对即将暴露的地质结构进行预加固处理。
该技术通过注入高强度浆液或者设置管棚等手段强化围岩的物理力学性能，从而有效抑制因开挖引发的应力变化所导致的围岩松动、变形甚至塌方等风险事件。
在实际操作中，超前支护的核心内容主要体现在小导管超前支护和大管棚超前支护这两种主流工法上：1.1小导管超前支护（1）钻孔测量人员利用全站仪将超前小导管设计位置绘制于已安装好的拱架肋板端，利用三臂凿岩台车或YT-28气腿式凿岩机钻孔，开孔直径为φ50，采用吹孔法清孔。
（2）小导管制作及安装小导管由钢加工厂集中加工,采用42mm热轧无缝钢花管制成。
在小导管前端做成30cm长锥形，尾部焊接钢筋箍且距端部30cm内不开孔作为止浆段，剩余部分按10-20cm梅花形布设直径6-8mm的溢浆孔，小导管设计环向间距V级围岩地段取40cm,Ⅳ级围岩地段50cm,单车道IV级围岩地段不设超前支护；外插角一般为10°~15°，可根据实际情况作调整，小导管单根长度为3-5m，纵向搭接长度不小于1m；要求孔深偏差为+50mm/方向角2°/孔口距±50mm。
现场由锤击打入或钻机顶入安装完成后用塑胶泥封堵孔口及周边，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。
小导管规格型号、长度、设计位置、搭接长度每循环检验3根。
（2）小导管注浆小导管尾端孔口安装注浆快速接头及止浆阀，采用水泥浆或水泥砂浆当围岩破碎，地下水发育时,部分可采用水泥-水玻璃双液浆，要求浆液强度等级不小于M10，注浆顺序为由下至上，注浆压力0.5-1.01MPa，浆液采用专用的搅拌机搅拌。
当出现有串孔和漏浆现象时，采用塞孔隔孔注浆。
注浆时，为防止管路堵塞，结束注浆后，应尽快卸开孔口接头，开清水泵冲洗管路，以免造成管路中的剩余浆液凝结、堵塞管路。
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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)。
安装套拱中导向管
绑扎套拱钢筋网
套拱底模安装
套拱堵头模板安装
套拱模板加固及泵管安装
套拱拆模后施钻管棚孔
套拱施钻管棚孔
套拱送管棚施工
管棚注浆后封孔
套拱施作完成
钢拱架、小导管、钢筋网标准施工
每间隔一个钢格栅或一个钢拱架安装小导管，及小导管布置范围
每间隔一个钢格栅或一个钢拱架安装小导管，及小导管布置范围。