隧道超前支护
隧道管棚超前支护
钻头不变径跟管的主要缺点有
1、钻具在工作时，内外管同时回转，易造成 内外管之间的环状间隙被岩粉堵塞或被大 块岩屑卡住，造成内管反转失灵，内外管 无法分离。这种方法需要大扭矩的回转钻 机，能源消耗大，不利于环保； 2、由于钻头不变径跟管钻具的钻进是同口径 进入，尤其是遇到漂石时，钻进将非常困 难，即使钻孔成功，由于钻孔缩径，起拔 套管也非常麻烦，甚至经常造成套管断裂 等孔内事故。
管棚支护的主要作用和优点
（1）梁拱效应：先行施设的管棚，以掌子面和后方支撑为 支点，形成一个梁式结构，二者构成环绕隧洞轮廓的壳状结构， 可有效抑制围岩松动和垮塌。 （2）加固效应：注浆浆液经管壁孔压入围岩裂隙中，使松 散岩体胶结、固结，从而改善了软弱围岩的物理力学性质，增 强了围岩的自承能力，达到加固钢管周边软弱围岩的目的。 （3）环槽效应：掌子面爆破产生的爆炸冲击波传播和爆生 气体扩展遇管棚密集环形孔槽后被反射、吸收或绕射，大大降 低了反向拉伸波所造成的围岩破坏程度及扰动范围。 （4）确保施工安全：管棚支护刚度较大，施工时如发生塌 方，塌碴也是落在管棚上部岩碴上，起到缓冲作用，即使管棚 失稳，其破坏也较缓慢。
孔深到位 安装管棚 取出套管 退钻 继续钻孔
钻机移位
下一孔位
注浆流程
水 水泥
水泥浆池
注 浆 泵
混 合 器
三通 钻孔注浆
稀释水玻璃
成孔方法
常用的施工方法有夯管法、顶管法、 钻孔等。但钻孔法是目前最常用的成孔方法。 随着钻探设备的专业化分工越来越细，管棚 专用钻机也应运而生。但管棚钻进为近水平 钻进，性质上与勘探钻孔有所不同，对钻孔 方向(空间位置)的精度要求很高，终孔测量 一旦发现孔斜或超出设计允许偏差，会造成 严重的后果。
根据采取的加固措施对周围地层特性和应力分 布的影响，可将超前支护分为地层改良法和预支护 法。地层改良法就是提高开挖面周围地层土的特性 的方法，这种方法包括注浆、土壤加固、排水和地 层冻结等；预支护法就是在隧道开挖前，先超前对 围岩进行加固，以增加围岩的自稳能力，并使开挖 面周围应力干扰达到最小的方法。超前支护方法主 要包括：管棚法，机械预切糟法，预衬砌法，水平 旋喷注浆法，超前小导管法，超前锚杆法、冻结法 等等。其中管棚层。
隧道超前支护-v2
隧道超前支护-v2主要包含超前小导管、超前管棚等。
（我记得文字好像有重复）（一）超前小导管1.钻孔测量人员画出超前小导管施作位置，利用三臂凿岩台车或风钻钻钻孔，孔径为50mm，小导管环向间距V级围岩段40cm、Ⅳ级围岩段50cm，外插角10°～15°，纵向搭接不小于1.0m，单根长3.0～5.0m，高压风清孔。
2.超前小导管安装超前小导管距离尾部约1m位置用麻丝缠绕，钻机顶入钻孔内，防止漏浆，小导管尾部外漏长度不小于30cm，封堵孔口与小导管间隙。
3.超前小导管注浆超前小导管尾端安装快速注浆接头及止浆阀，按照试验室配合比拌制注浆浆液，由下到上、隔孔注浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，注浆完毕后，清洗注浆设备。
（这张图片嵌入进去）（二）超前管棚1.导向墙施工洞口管棚设置导向墙，纵向长度为2m，厚度为1m，拱脚处加厚为1.5m，导向墙定位钢架I22a，纵向间距0.6米/榀，导向墙内安设导向管（Φ108管棚配置Φ133孔口管，Φ159管棚配置Φ194孔口管），环向间距0.4m。
2.管棚工作室洞内管棚设置管棚工作室，工作室与正常段初期支护比较，外扩0.8～1.0m，长5～12m。
3.钻孔及安装钻机开钻时，低速低压钻进，逐渐调整钻速及风压，钻进过程中采用测斜仪测定管棚角度，外插角1°～3°，出现卡钻时，来回冲孔，利用高压风将钻渣吹出，缓慢钻进直至正常为止。
表2-1管棚钻孔允许偏差管棚由钻机顶进，钢管节段间用套管连接，节段长度4～6m，下管时相邻管棚接头错开布置，管棚顶到位后，与导向管间隙用速凝水泥砂浆封堵，安装进浆孔和排气孔。
4.注浆作业人员按照试验室配合比进行拌制水泥浆，注浆顺序由下到上、隔孔注浆，注浆机注浆压力1.0～2.0MPa，达到终压后稳压10min或注浆量不小于设计注浆量80%，或进浆速度为开始进浆（看下视频里面的字错了没有）速度的1/4后停止注浆，注浆完毕后，清洗注浆设备。
隧道工程管棚超前支护技术
三活瓣跟管钻具的组成 钻头活瓣结构
1.连接偏心钻头和钻头体的横销只起到悬挂钻头的 作，不承担扭矩，避免了销子的变形、折断所造 成孔内事故；
2.目前国内采用的偏心跟管钻头需要转动175°左右 才能实现钻头的张敛，而这种类型钻头的钻头体 正转一个很小角度（8°左右）即可使钻头直径增 大到设定的扩孔直径，钻头收回时，反转一个很 小角度即可使钻头直径缩小到设定的直径，减少 了钻头收回时被卡住的概率；
地质勘查
管棚加工与制作
浆液制作
管棚设计
建
测
钻钻
立
量
机孔
工
定
定与
作
位
位清
室
孔
插
注隧
入
浆道
管
加开
棚
固挖
设备材料准备
准备工作 安装管棚
套管定位
一节套管钻完 钻孔
安装下节套管
取出套管
孔深到位 退钻
继续钻孔
钻机移位
下一孔位
水
水泥
水泥浆池
注
浆
泵
稀释水玻璃
混 三通 合 器
钻孔注浆
常用的施工方法有夯管法、顶管法、钻孔等。但 钻孔法是目前最常用的成孔方法。随着钻探设备的专 业化分工越来越细，管棚专用钻机也应运而生。但管 棚钻进为近水平钻进，性质上与勘探钻孔有所不同， 对钻孔方向(空间位置)的精度要求很高，终孔测量一 旦发现孔斜或超出设计允许偏差，会造成严重的后果。
“ 海 王 星 ” 跟 管 系 统 如 图 2-9 所 示，这种系统的内外管系统基本和 “土星“跟管系统相似，内管定心 是通过回转内管（3），借助一个螺 旋伸缩接头（8）和套管在潜孔锤外 部的带有凸台（7）的套筒（6）一 齐向下移动，使凸台座落在套管（4） 底部套管靴（5）内的台阶上。此时 将潜孔锤（1）挤向一侧，并实现偏 心钻头（2）的扩底钻进，偏心钻进 进入套管并能提到地表。为防止套 管靴内部磨损，其内部在与凸台相 对应的位置上设有耐磨环。
隧道超前支护施工技术
隧道超前支护施工技术
隧道超前支护施工技术是一种在隧道开挖施工过程中，通过采用工程支护结构和方法，提前对隧道进行支撑和加固的技术。
隧道超前支护施工技术的主要目的是在隧道开挖过程中保证施工人员的安全，同时减少隧道围岩的松动和失稳，防止坍塌和塌方等事故的发生。
隧道超前支护施工技术包括以下几个方面：
1. 预拓探测技术：通过地质勘探和地质灾害预警技术，提前了解隧道工程所处地质环境条件，确定隧道的支护设计方案。
2. 先进的掘进技术：采用先进的隧道掘进机械设备，如隧道掘进机、盾构机等，进行隧道的开挖作业，减少人工操作对地质环境的影响。
3. 隧道围岩支护技术：在隧道开挖过程中，通过喷射混凝土、预应力锚杆、钢拱架等支护措施，加固和稳定隧道围岩，防止坍塌和塌方。
4. 土压平衡技术：通过控制隧道开挖面前方土层的压力，减少土体的松动和失稳，同时通过注浆和封闭，防止地下水的渗漏。
5. 积极的施工监测：通过对隧道开挖过程中的变化进行监测和分析，及时发现和处理施工中的问题，确保施工的安全和质量。
隧道超前支护施工技术的应用可以有效地保护施工人员的安全，同时确保隧道的质量和稳定性。
随着科技的不断进步，隧道超前支护施工技术也在不断发展和提升，为隧道工程的施工提供更好的保障。
隧道大管棚超前预支护施工作业指导书
隧道大管棚超前预支护施工作业指导书1、使用范围当洞口位于软弱、松散地层或堆积层时（Ⅴ级、Ⅵ级围岩），为保证隧道开挖早进洞，减少对山体的破坏，拟采用地表固结注浆后，在长管棚超前支护的配合下通过（或套拱大管棚）。
2、采用的有关规范、标准《铁路隧道设计规范》 TB 10003-2001；《铁路隧道施工规范》 TB 10204-2002；《铁路隧道工程施工质量验收标准》 TBJ 10417-2003；《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 TB10108《混凝土外加剂》 GB8076《混凝土外加剂应用技术规范》 GB50119《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ214-2005；《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号。
3、设备配置电动空压机2台型号 4L-20/8简易凿岩台车1台管棚钻机2台型号KR801412（或潜孔钻机2台）双液注浆机1台 KBY-50/70水泥砂浆搅拌机1台钢管螺纹车床1台测斜仪1台4、劳动力组织总负责人1人技术3人：技术员1人，测量1人，试验1人工人12人：钻工4人，混凝土工4人，普工4人5、施工工艺、施工步骤5.1工艺流程测量放样→布孔→钻机就位→打孔（对称）→打孔至设计深度→注水清孔→分节装入花管→取出套管→做止浆墙→高压注浆5.2施工步骤5.2.1管件制作长管棚采用φ108热轧无缝钢管，壁厚6mm，制作环向间距40cm。
为利于管棚整体受力，相邻管的接头前后错开，选用节长5m、7m、8m三种规格的钢管。
钢管四周梅花形钻φ12mm出浆孔眼，孔间距15cm，尾部4m不钻孔。
每节钢管、管节联结套都用钢管螺纹车床加工，丝扣长度不小于15cm，并把管节联结套预先焊接在每节钢管两端，便于联结。
5.2.2施工机具超前长管棚钻孔采用我公司现有的美国英格索兰公司管棚钻机，型号KR801412，最高水平钻进高度4.5m，单根钻杆长度3m，主臂可垂直360°回转。
公路高速隧道超前支护施工方法
公路高速隧道超前支护施工方法随着交通发展的需求，越来越多的公路高速隧道开始兴建。
为了确保隧道的施工质量和安全性，超前支护施工方法被广泛应用。
本文将介绍公路高速隧道超前支护施工方法的原理、步骤及其优势。
一、超前支护施工方法的原理公路高速隧道的超前支护施工方法是指在隧道掌子面前方进行支护施工，以确保掌子面的稳定和施工的持续进行。
该方法主要利用了掌子面前区域的地质条件和预测技术，通过提前进行支护工程，保护掌子面不受破坏，从而确保隧道的施工质量和安全性。
二、超前支护施工方法的步骤1. 地质勘察：在进行超前支护施工之前，必须对隧道掌子面前方的地质情况进行全面的勘察和分析。
包括地层结构、岩性、断层、岩溶等地质特征的调查，以便预测隧道施工过程中可能遇到的问题。
2. 预测技术：根据地质勘察结果，结合先进的预测技术，对隧道掌子面前方的地质变化进行预测。
这包括地下水位、地应力、地温等因素的测定和模拟，以便准确预测掌子面前方的地质情况。
3. 超前支护设计：根据地质勘察和预测结果，进行超前支护设计。
这包括选择合适的支护结构和材料，确定支护的位置和方式，以及计算支护的力学参数等。
4. 支护施工：根据超前支护设计的要求，进行支护施工。
这包括挖掘开挖面、设置支护结构、注浆加固等各项工作，以确保隧道掌子面前方的稳定和安全。
5. 掌子面开挖：当超前支护施工完成后，可以开始进行掌子面的开挖。
由于超前支护的作用，掌子面的开挖将更加安全和顺利。
三、超前支护施工方法的优势1. 提高施工效率：超前支护施工方法可以避免因掌子面塌方而造成的停工和延误，从而提高施工效率。
2. 保护掌子面：超前支护施工方法可以有效保护掌子面不受破坏，降低隧道施工风险。
3. 节约成本：通过提前进行支护施工，可以减少隧道施工中的修复和加固工作，节约施工成本。
4. 提高施工质量：超前支护施工方法可以提前发现和解决隧道施工中可能出现的地质问题，从而保证施工质量和隧道的安全性。
《隧道超前支护》课件
绿色防水支护技术
采用环保的防水材料对隧道进行防水处理，保护隧道不受渗水影响。
隧道超前支护的质量控制
1 支护材料质量要求
确保使用高质量的支护材 料，以提供可靠的支护效 果。
2 支护结构
进行合理的支护结构设计，
确保施工质量和工期。
以满足隧道的稳定性和安
全性需求。
可持续性发展与隧道超前支护
节能减排
隧道超前支护技术可以减少 能源消耗和排放，实现绿色 施工。
资源利用
通过合理利用材料和资源， 降低施工成本并减少资源浪 费。
环保施工
隧道超前支护技术可以减少 对环境的影响，保护生态系 统的完整性。
结论
1 隧道超前支护的优点和重要性
隧道超前支护可以提高隧道的稳定性和安全性，促进施工效率的提升。
2 未来发展趋势
随着技术的不断创新和发展，隧道超前支护技术将变得更加先进和可持续。
洞室衬砌支护
在隧道内部进行衬砌加固， 保证隧道内部的安全和稳定。
钢支撑隧道支护
使用钢材加固隧道结构，提 供额外的支撑和稳定。
隧道超前支护的施工技术
1
超前预养护支护技术
通过预养护材料提前固化隧道围岩，增强支护效果。
2
螺旋喷射注浆支护技术
使用螺旋喷射注浆设备对隧道围岩进行支护，提高围岩强度和稳定性。
3
隧道超前支护
隧道超前支护是一种在隧道施工过程中采取的防护措施。它旨在确保隧道的 稳定性和安全性，以及提高施工效率。
什么是隧道超前支护？
隧道超前支护是指在进行隧道开挖过程中，提前对隧道进行支护措施的一种技术。它主要包括基础支护、洞室 衬砌支护和钢支撑隧道支护。
隧道超前支护的分类
基础支护
隧道施工技术隧道超前支护与预加固围岩
6.2 辅助工程措施的施工
（3）注浆压力应根据岩性、施工条件等因素在现场试 验确定。注浆压力是促使浆液在地层裂隙中流动扩散的一种 动力，必须有足够的压力来克服水压和地层裂隙阻力才能使 浆液扩散充填，达到堵水和加固的作用。因此，注浆压力应 根据岩性、注浆目的、施工条件、涌水压力等因素在现场试 验确定。注浆终压一般为15～4 MPa。对于密实性好、颗粒 较小的中、细、粉砂及砂黏土，注浆压力可稍高些；在有特 殊要求的地段，如为防止地表隆起影响地面建筑物安全时， 注浆压力应适当降低。注浆压力一般应在现场试验确定。
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6.2 辅助工程措施的施工
（4）注浆方式可选用前进式、后退式或全孔 式，可根据涌水量大小及注浆孔的深度选用。 当钻孔中遇有较大涌水时，应暂停钻孔，待再 压浆时，重复钻孔、注浆，这种注浆方式称为 前进式注浆。当钻孔中涌水量较小时，则钻孔 可直钻到设计深度，然后从孔底向孔口进行分 段注浆，这种注浆方式称为后退式注浆。钻孔 直接钻至孔底，然后一次注浆完毕，这称注浆 方式称为全孔一次注浆。
① 分析法。
② 检查孔法。
③ 物探无损
检测法。
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6.2 辅助工程措施施工
对于粒径在0.05 mm以下的粉砂及黏性软弱地层或断 层地段，为节省注浆材料也可使用周边劈裂预注浆或周边短 孔预注浆。周边劈裂预注浆或周边短孔预注浆均是沿隧道开 挖轮廓线周边布孔、注浆，所不同的是周边劈裂预注浆是依 靠浆液压力，将原来没有缝隙的地层压裂成缝，然后使浆液 充填、固结，从而达到加固地层和堵水的目的。周边短孔预 注浆只是固结开挖面周边一定厚度的围岩，使之形成一个薄 壳，从而提高围岩的整体性，防止漏渣坍塌或断层泥（未固 结或弱固结的泥状岩石）软化，堵住部分地下裂隙水。
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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。
（2）管棚施工
本隧道洞口坡度较缓，围岩软弱，施工时将根据开挖后的实际情况，进洞前在洞口处施作截面2m*0.6m环形护拱，用以加固洞口，实现安全进洞。
套拱采用钢拱架作骨架，C25砼浇筑。
根据洞口段地质情况，进洞前先在开挖轮廓线外打设管棚进行超前支护，其中，φ89管棚采用φ89钢花管，壁厚6mm，每环35根，每根长25m，环向间距0.4m，注浆采用1：1水泥浆。
管棚施工方法（图3.2.1）：
①布孔、钻孔先在隧道拱顶两侧沿开挖设计轮廓线以外环向等间距进行布孔，然后使管棚钻机就位，采用成孔孔径大于管棚直径的钻头成孔，钻孔外插角控制在1～3°以内，钻孔深度比管棚长度稍大一些。
②钢管制作：管棚钢管采用直径φ89mm钢管，长度25m/根，制作时底端制成锥型，管身按15×15cm梅花型布设注浆孔，孔径为8mm，管的另一端加工成丝扣。
③吹孔：成孔后用高压风通过风管插入孔底进行吹孔，将孔内残渣清除干净，以使插管顺利进行。
④插管：采用钻机顶进，挖机配合的方法插管，插管时，将钢管对准确孔口，调
整钢管方向与孔道方向一致，用钻机液压杆对淮钢管端头，由液压杆逐渐加力顶进。
⑤注浆：采用压浆泵进行压浆，注浆液采用1∶1纯水泥浆液。
其注浆参数如下：水泥浆：1∶1，注浆压力:初压0.5～1.0Mpa，终压1.0Mpa。
注浆时用套环将注浆管孔口与钢管端头通过丝扣连接牢固，防止漏浆而造成浆液压不进去或压浆不密实等现象的发生。
必要时在孔口处设置止浆塞，止浆塞应能承受住最大注浆压力。
图3.2.1 超前管棚施工工艺流程图
超前小导管
（1）小导管施工方法（图3.2.2）：
超前小导管采用外径φ50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管加工制成，长4.5m，钢管前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加固箍，管壁四周每10-15cm交错钻眼，眼孔直径为φ8mm（梅花形布置）。
钢管沿隧道开挖轮廓线布置，外插角5～8°。
纵向前后两排小钢管搭接长度不小于1.0m。
采用现场加工小钢管，喷射砼封闭岩面，用凿岩机钻孔再装钢管或用凿岩机直接
将小钢管打入岩层，按设计要求注浆。
注浆顺序为先注无水孔，后注有水孔，从拱顶顺序向下进行。
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。
图3.2.2 超前小导管预注浆工艺流程图。