隧道超前支护施工方法的分析与探讨

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1、隧道超前支护施工方法的分析与探讨：在隧道施工过程中，通常会遇见大量特殊地质地段。本文就特殊地段隧道开挖常用的超前支护施工技术作出分析研究，结合工程实例，浅谈了这些技术在工程中的应用。　　关键词：隧道施工；超前支护；施工技术　　1工程概况　　某高速公路隧道起止里程为YK12962～YK13920，全长958m，本隧道地质情况复杂，岩体节理裂隙发育，渗水，围岩自稳能力差，隧道通过浅埋段、断层带、破碎砂砾岩层等特殊地质地段，所经围岩级别为：Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。　　2工程施工技术特点及其应用　　2.1分步施工法　　在松散软

2、弱地层中修建隧道时，由于围岩松动变形大，变形速度快，支护难度大，根据围岩松动的塌落拱理论，塌落拱或围岩松动变形区的高度与开挖跨度成正比。为此，常采用分步开挖支护的方法，以达到减小支护难度、控制围岩变形、稳定围岩的目的。如本隧道洞口浅埋段采用单侧壁导坑并增设临时仰拱的CRD工法施工，开挖时围岩稳定，变形较小。　　2.2超前支护法　　超前支护法主要有：超前锚杆、超前管棚、超前小导管预注浆。　　2.2.1超前锚杆　　超前锚杆的长度要根据实际地质情况、锚杆拉拔试验强度、钻孔机械类型、开挖循环次数等因素综合考虑确定。

3、一般锚杆长度多采用4.0m～5.0m;锚杆的倾角一般选用6°～12°。超前锚杆主要有两种形式:悬吊式超前锚杆和钢架支撑超前锚杆。　　1)悬吊式超前锚杆。在爆破开挖前，将超前锚杆沿开挖轮廓线打入掘进前方稳定的岩层内。末端支承在拱部围岩内专为超前锚杆提供支点的径向悬吊锚杆上，或支承在作为初期支护的结构锚杆上，起到支护掘进进尺范围内拱部上方的作用，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛坍塌，为大断面开挖与锚喷支护创造条件。　　2)钢架支撑超前锚杆。超前锚杆的前端打在掘进前方稳定的岩层内，末端支承在钢架上。钢

4、架有两种，一种为钢拱架，另一种为格栅拱架。钢拱架由型钢冷弯而成，施工中大都采用18号以上工字钢；格栅拱架由钢筋焊接而成。　　钢架为软弱围岩地段对围岩进行加强锚喷支护的重要组成部分。钢架支撑超前锚杆施工比较方便，又对围岩加强了支护，因此施工中经常使用。　　2.2.2超前管棚法　　按钢管的长度分为短管棚和长管棚。　　1)短管棚法。小管棚法施工插入土体的钢管直径一般不超过50mm，长度不超过5m。钢管沿隧道拱部开挖轮廓线外缘以一定的仰角布设，对于松散无自稳，无粘聚力的粉细砂及砂砾石所构成的地层，仰角在5°～10°

5、之间。实际布管时，从拱顶到拱脚管间距由密渐疏。钢管直径比孔径一般小3mm～6mm，主要是根据钻头尺寸控制。　　超前钢管兼起管棚和注浆作用，钢管壁四周通常钻小于10mm的压浆孔，构造如图1所示。　　　　　　2)大管棚法。大管棚法实际上为小管棚法技术的扩展，其原理与小管棚法相似。大管棚法施工插入围岩的超前钢管直径一般为50mm～150mm，壁厚4.5mm～6mm，长度10m～25m。一个循环长度视施工要求而定，需要考虑各方面的因素，但一般不超过30m。　　3)管棚法施工相关措施。大小管棚法主要是钢管直径和长度等

6、参数上的区别，而并非隧道断面及工程规模大小的区别。在方式的选择上所依据的是围岩的力学性计算值和所要达到的目的。在管棚施工时，若遇到涌水量大，注普通水泥浆易稀释无法固结围岩，可注水泥和水玻璃双液浆以迅速止水并达到固结松散围岩的目的。　　一般隧道进洞常采用大管棚法，如本隧道原设计为大管棚注普通水泥浆，但实际施工时涌水量大（最高可达85m/h）,改注水泥和水玻璃双液浆后止水及固结围岩效果明显。　　2.2.3超前小导管预注浆法　　小导管预注浆超前支护是将钢管前端做成尖楔状，在管前部2.5m～4m范围内按梅花形布置小

7、于6mm的注浆孔，形式如图2所示。　　　　　　在开挖前沿隧道开挖轮廓线以一定的外插角钻孔，打入带孔的小导管，然后注入水泥浆液或水泥—水玻璃双液浆，充分填充围岩孔隙，并使之固结的一种超前支护方法，它适用于自稳性很差的砂层、砂卵石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段等，如本隧道就采用了大量的注浆小导管通过软弱围岩段落。导管常采用直径40mm左右，壁厚3.5mm左右的热轧钢管，长度为4m，每两环小导管之间的搭接长度为1m。如图3所示是典型的小导管布置方式:环向间距40cm，排距40cm，内排距开挖轮廓线10cm，每环

8、外排40根，内排41根，梅花形布置。　　　　　　2.3超前灌浆法　　注浆加固是将松散地层固结为整体，再进行开挖。它是在松散地层施工中常用的一种施工辅助措施。在砂夹砾石、粗砂地层中，常采用水泥砂浆压注；在粉、细砂地层或有侵蚀性水时，可压注化学浆液。洞内灌浆段长度可根据工程地质情况、灌浆要求和机械设备等条件而定，一般为不大于50m，在极破碎岩层中为5m～10m，破碎岩层为10m～15m。　　3结语　　本文根据隧道施工