超前小導(dǎo)管超前錨桿超前大管棚3種施工方案對比

1、小浪底北岸灌區(qū)隧洞工程不良地質(zhì)超前支護方案為了加快隧洞施工進度和提高工效，針對隧洞中出現(xiàn)圍巖情況差 的不良地質(zhì)情況，在不同情況下采用超前錨桿、超前小導(dǎo)管和超前大 管棚三種支護措施。一、支護方案簡介及設(shè)計參數(shù)超前錨桿是沿開挖輪廓線，以較大的外插角，向開挖面前方安裝 錨桿，形成對前方圍巖的預(yù)錨固(預(yù)支護)，在提前形成的圍巖錨固圈 的保護下進行開挖、裝渣、出渣和襯砌等作業(yè)。在本項目中，超前錨 桿主要用在V級圍巖上限(較好)段，施工時間較短；超前錨桿應(yīng)配 合鋼拱架或格柵拱架使用，設(shè)計參數(shù)如下：(1) 采用直徑 25mm螺紋鋼，長度為3.5m;(2) 錨桿沿拱環(huán)向布置間距30cm;(3) 傾角：外插角1

2、0 -15。，可根據(jù)實際情況調(diào)整；(4) 縱向間距2.5m 一環(huán)，搭接長度不小于1m(5) 注漿材料：M20水泥漿。超前小導(dǎo)管主要用于自穩(wěn)時間段的軟弱破碎帶、淺埋段、洞口偏壓段、砂層段、砂卵石段、斷層破碎帶等地段的預(yù)支護。在本項目中， 超前小導(dǎo)管主要用在V級圍巖下限(較差)段，施工時間較超前錨桿 長；超前小導(dǎo)管應(yīng)配合鋼拱架使用，設(shè)計參數(shù)如下：(1) 采用外徑 42mm厚 3.5mm無縫鋼管，長度為3.5m;(2) 鋼管鉆設(shè)注漿孔間距為 100 - 150 mm ;(3) 鋼管沿拱環(huán)向布置間距30cm-50cm(4) 傾角：外插角10 -15。，可根據(jù)實際情況調(diào)整；(5) 注漿材料：M20水泥漿

3、。超前大管棚是由鋼管和鋼格柵或鋼拱架組成。 管棚利用鋼格柵拱 架，沿著開挖輪廓線，以較小的外插角向開挖面前方打入鋼管，形成 對開挖面前方圍巖的預(yù)支護。管棚適用于特別困難地段(如極破碎巖 體、塌方體、巖堆地段、砂土質(zhì)地層、強膨脹性地層、斷層破碎帶、 淺埋大偏壓等圍巖)的隧洞施工中采用。在本項目中，主要用在洞內(nèi) 大型塌方，常規(guī)辦法已無法處理的情況下，施工時間較長。具體設(shè)計 參數(shù)如下：(1) 大管棚鉆孔孔口位置沿隧洞拱部開挖輪廓線外 10cm布置， 環(huán)向中心間距30cm外插角約7(可根據(jù)實際情況確定)，每環(huán)17 根；(2) 鋼管采用外徑 108mn壁厚8mn無縫鋼管，每根長度為10m 鋼管分段安裝，

4、兩端之間用 89鋼管連接，套管長50cm(3) 鋼管上注漿孔孔徑10 16mm梅花型布置，間距15 20cm 鋼管尾部2m長不鉆孔作為止?jié){段。(4) 拱架上固定 150導(dǎo)向管，導(dǎo)向管環(huán)向間距 30cm單根長 度以實際長度為準(zhǔn)，用來控制超前大管棚的方向。( 5)注漿漿液采用水泥漿，水灰比為 0.5:1 ，當(dāng)?shù)叵滤^大， 注漿液改為水泥漿和水玻璃雙漿液。注漿壓力采用0.5-1MPa。二、具體施工方法具體施工中的施工方法為：以本項目10m施工段為例，拱架間距設(shè)為50cm(一) 超前小導(dǎo)管： 采用外徑 42mn厚 3.5mm無縫鋼管，單根長度為3.5m，環(huán)向 間距30cm小導(dǎo)管安設(shè)一般采用鉆孔打入法，

5、鉆孔直徑比鋼管直徑大3-5mm然后將小導(dǎo)管穿過已立好的鋼架腹部，用錘擊或鉆機頂入， 頂入長度不小于鋼管長度的 90% ( 3 . 1 5 m ) ，并用高壓風(fēng)把鋼管內(nèi)內(nèi)份 砂石吹出。 小導(dǎo)管安設(shè)后， 用朔泥封堵孔口及周圍裂隙， 必要時在小導(dǎo)管 附近及工作面噴射砼，以防工作面坍塌。 隧洞的開挖長度應(yīng)小于小導(dǎo)管的注漿長度(2.5m),預(yù)留部分作為下一循環(huán)的止?jié){墻。 注漿完成后，以50cm的間距架立鋼拱架，兩榀鋼拱架之間采 用20鋼筋連接，20連接筋間距1m內(nèi)外交叉布置，每處鋼拱架 拱腳處打20鎖腳錨桿4根以固定鋼拱架。 每榀鋼拱架打13根25砂漿錨桿，錨桿環(huán)向間距1m 拱架架立完成后，在連接筋后部

6、及時掛設(shè)間距20cm的？6鋼筋 網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)搭接12個網(wǎng)格。對拱架噴射C20砼。 重復(fù)步驟施工下一個循環(huán)。（二）超前錨桿 采用外徑 25mn螺紋鋼，單根長度為3.5m，環(huán)向間距30cm。 采用風(fēng)鉆進行鉆孔，用錘擊或鉆機頂入，錨桿外漏長度適中，尾部與 鋼架焊接。 錨桿插入孔后并插入注漿管， 然后將錨桿孔封閉， 并與注漿機 連接，以防漏漿。 隧洞的開挖長度應(yīng)小于錨桿的注漿長度（2.5m）,預(yù)留部分作 為下一循環(huán)的止?jié){墻。 注漿完成后，以50cm的間距架立鋼拱架，兩榀鋼拱架之間采 用20鋼筋連接，20連接筋間距1m,內(nèi)外交叉布置，每處鋼拱架 拱腳處打 20 鎖腳錨桿 4 根以固定鋼拱架。 每榀鋼拱架打

7、13根25砂漿錨桿，錨桿環(huán)向間距1m 拱架架立完成后，在連接筋后部及時掛設(shè)間距20cm的？6鋼筋 網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)搭接12個網(wǎng)格。對拱架噴射C20砼。 重復(fù)步驟施工下一個循環(huán)。（三）超前大管棚在已支護完成且并未塌方處立套拱 2榀，2榀套拱間距1m套 拱采用 I20 的鋼拱架，套拱拱頂距支護好拱架拱頂間距以實際施工情 況為準(zhǔn)， 2 榀套拱之間采用 20 鋼筋連接，連接筋環(huán)向間距 50cm， 在套拱邊墻打設(shè) 42鋼管來固定套拱拱架， 42鋼管間距1m拱腳 加長50cm每處拱腳打設(shè) 42鎖腳錨管4根，用來固定拱腳，然后 用 C2 5混凝土澆筑，為超前大管棚施工做準(zhǔn)備。在套拱拱架上固定 150導(dǎo)向管，導(dǎo)向管

8、環(huán)向間距30cm單根 長度以實際長度為準(zhǔn)， 用來控制超前大管棚的方向。 導(dǎo)向管與拱架之 間每處用 2根 20鋼筋連接牢固。對大管棚孔位進行編號， 從一側(cè)順次編號， 鉆孔時先從拱頂往 兩側(cè)鉆編號為單號的孔， 接著鉆編號為雙號的孔。 同時進行鋼花管的 加工，鋼花管按照設(shè)計要求制作，采用 108mm壁厚6mm的熱軋無 縫鋼管，節(jié)長為5m, 108管棚長10m,嵌入圍巖內(nèi)4m。管棚環(huán)向間 距為30cm,外插角7。鋼管上注漿孔孔徑1016mm梅花型布置， 間距1520cm尾部12m范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段，為防止?jié){液倒 流,每根管棚尾部均焊接有止?jié){閥?？足@完成后, 立即進行清孔, 把按設(shè)計要求加工好的鋼花

9、管頂 入套管內(nèi),每鉆完一根便頂進一根鋼花管。 108 鋼花管之間用 89 鋼管連接。套管長 50cm。鋼花管安裝完成后進行注漿, 注漿分兩次進行, 即第一次是編 號為單號的孔位鉆孔及鋼花管施工完成后, 對編號為單號的孔位進行 注漿,第二次是編號為雙號的孔位鉆孔及鋼花管施工完成后, 對編號 為雙號的孔位進行注漿； 若單號孔位注漿不密實, 可通過雙號孔位注 漿填充密實；大管棚在注漿前要將鋼花管與預(yù)埋導(dǎo)向管間空隙用水泥 砂漿封堵,避免漏漿。重復(fù)（一）類情況步施工。三、工程量與投資對比（ 1 ）工程量對比25超前錨桿：環(huán)向間距 30cm,每根長3.5m,每2.5m打設(shè)1 循環(huán)，搭接1m 10m中共計為

10、4循環(huán)，共計3.5*4* （3.15*2.2/0.3）=14m循環(huán)*23根/循環(huán)=322mj以每天施工2m為例，共計施工10m 完成需要5天。42超前小導(dǎo)管：環(huán)向間距30cm,每根長3.5m,每2.5m打設(shè)1 循環(huán)，搭接1m, 10m中共計為4循環(huán)，共計3.5*4* （ 3.15*2.2/0.3）=14m根*23根/循環(huán)=322m以每天施工2m為例，共計10m施工完成 需要5天。108超前大管棚：環(huán)向間距 40cm,每根長為10m共計10*（3.15*2.2/0.4） =10m/根*17根= 170m施工準(zhǔn)備計2天，每天施工超前大管棚5根，計4天，10m開挖每天按3m算，需3天，共計10m 施工完成需要2+4+3=9天。（2）投資對比超前錨桿（D25/3.5m）: 23根/循環(huán)*4循環(huán)*183.97元/根（暫估 價）=16925 元；超前小導(dǎo)管（管徑 42mr） 322m*50.87元/m （暫估價）