超前小导管预支护作业指导书

中 铁 二 十 局 集 团 新建兰新铁路第二双线甘青段

超前小导管预支护

有效标注 编 制 审 核 批 准 人 编 号

中铁二十局集团兰新铁路甘青段项目经理部

二○一〇年三月

中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书

目 录

一、编制依据 ·················································································································································· 1 二、适用范围 ·················································································································································· 1 三、工艺原理及特点 ··································································································································· 1 3.1基本原理 ··································································································································· 1 3.2工艺特点 ··································································································································· 1 四、设计参数 ·················································································································································· 2 五、施工工艺及操作要求 ·························································································································· 2 5.1准备工作 ··································································································································· 3 5.2喷砼封闭开挖面 ······················································································································ 3 5.3钻孔、安装小导管 ················································································································· 3 5.4密封············································································································································ 4 5.5注浆············································································································································ 4 六、劳力组织及生产要素配臵 ················································································································ 5 6.1 劳动力组织 ······························································································································ 5 6.2.施工设备 ·································································································································· 5 七、质量要求 ·················································································································································· 5 7.1主控项目 ··································································································································· 5 7.2一般项目 ··································································································································· 6 八、注意事项 ·················································································································································· 6 九、质量保证措施 ········································································································································ 7 十、安全措施 ·················································································································································· 7

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 超前小导管预支护作业指导书

一、编制依据

1、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》 2、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》 3、《铁路隧道施工规范》

4、《铁路隧道工程质量检验评定标准》 二、适用范围

适用于LXS-7标隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩拱部超前小导管注浆预支护及Ⅳ级围岩（硬岩）拱部超前注浆锚杆预支护。 三、工艺原理及特点 3.1基本原理

小导管超前注浆的基本原理是在工作面周边按一定角度将小导管打（钻、压）入地层中，借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透，扩散到地层孔隙或裂隙中，以改善土体物理力学性能，这样既可止水又可在工作面周围成一个承载壳——地层自承拱，同时管体又可起到超前锚杆的作用，从而达到增加土体的自稳时间、提高开挖面地层自稳能力、限制地层松弛变形的目的。

小导管超前注浆固结原理可归纳为以下两种：

①渗入性注浆，对于具有一定孔隙或裂隙受扰动或破坏的围岩，在注浆压力作用下，浆液克服流动的各种阻力，渗入围岩的孔隙或裂隙中，达到地层加固的目的。

②劈裂、压密注浆，对于致密的土质地层，在较高的浆液压力作用下，裂隙被挤开，使浆液得以渗入，形成脉状水泥浆脉，浆液在围岩分布形成以钢管为主干的树枝，凝固后的浆液挟持、网罩被压密的土体，起到固结作用。 3.2工艺特点

①形成了管棚与固结联合的超前支护体系，提高岩体自身的稳定性，抑制围岩松弛变形，增强了施工的安全性。

②加固效果稳妥可靠，注浆质量易于控制。

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 ③采用超前支护手段，通过调整凝固时间，可大大缩短暗挖工序时间。 ④采用常用小型机械施作，无需配备专用设备，工艺操作简便，一般工地都可掌握。

四、设计参数

4.1超前小导管规格：φ42热轧钢花管，壁厚3.5mm；超前锚杆规格：φ25中空注浆锚杆，锚杆杆体抗拉力不小于180KN。

4.2小导管环向间距40cm，每环42根，每根长4.5m。超前锚杆环向间距40cm，每环42根，每根长3.5m；

4.3倾角：外插角普通地段一般为10°～30°，加强地段双层小导管为水平小导管与45°外插角小导管交替布臵。

4.4纵向间距：超前小导管长度4.5m，纵向间距2.4m，搭接长度不小于1m；双层小导管长度4.5m，纵向间距1.2m，双层小导管为水平小导管与45°外插角小导管交替布臵。超前锚杆长度3.5m，纵向间距2m，搭接长度不小于1m。

4.5注浆材料：一般采用水泥砂浆（水灰比0.5～1）；当围岩破碎，岩体止浆效果不好时，可采用水泥-水玻璃双液浆。 五、施工工艺及操作要求

小导管制作 注浆量计算 配制浆液 压注浆液 小导管施工工艺流程图

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检查点一 测量放样 原材料自检记录表 布设孔位 原材料进场检查点二 孔位布置自检记录表 钻孔 检查点三 钻孔自检记录表 安装小导管 检查点四 小导管安装自检记封堵孔口 检查点五 注浆自检记录表 超前小导管检验批质量验收记录表 中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书

5.1准备工作

①熟悉设计图纸，由测量队准确地进行开挖轮廓放线。 ②制作小导管

小导管采用外径φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管前端作成尖锥状，尾部焊接φ6.5加筋箍，以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接,尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。管壁四周钻四排φ6mm孔，孔间距10～20㎝，呈梅花型布臵，小导管大样如下图：

对于φ42焊管，为保证钢管钢度，预先在钢管内灌入水泥砂浆（孔口端1m范围内不灌注）；

5.2喷砼封闭开挖面

为了防止小导管注浆时浆液沿隧道掌子面渗漏，需做止浆墙封闭开挖面，止浆墙采用喷射砼方法制作，喷砼范围为开挖面和5m范围内的坑道，厚度为5～10cm，喷射砼施工按喷射砼作业指导书有关规定操作。 5.3钻孔、安装小导管

①测量放样，在设计孔位标标记。

②钻孔需沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°外插角钻孔，钻孔深度为4.5m，钻孔完毕将小导管沿孔打入。如遇地层松软，也可用游锤或手持风钻直接打入。

③与支撑结构的连接

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 一般有三种方法：

一是对于格栅钢架将末端臵于钢架腹部并焊固在格栅钢架上，对于型钢钢架，首先在拱架腹板中央开孔，钻孔和安装均通过该孔，安装后末端同钢架焊固；

二是在钢架（型钢或格栅）顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上； 三是将末端用短筋环向焊固相连，以增强共同支护作用。 5.4密封

小导管打入后，将注浆泵的高压胶管与管口联通，并且用棉纱等将管口处的缝隙塞紧，以保证注浆时不至于渗漏浆液。管路接通后先要压水检查密封性，达到要求后方可注浆。 5.5注浆

注浆顺序由下向上进行，浆液可用拌合机拌制，水泥浆水灰比为1.5：1，1：1.0，0.8：1三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.8:1为止，考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可按试验室要求适量掺加减水剂，注浆压力控制在0.5～1Mpa之间。

注浆过程中出现以下异常现象的处理方法：

①串浆，即浆液从其它孔流出的现象。发生串浆时，应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或钢筋将管内杂物清除，并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。

②注浆时压力突然升高，则可能发生堵管，应停机检查。当堵管时，要敲打或滚动以疏通注浆管，无法疏通时要补管。

③注浆过程中出现进浆量很大，压力长时间不升高的现象，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶。

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 六、劳力组织及生产要素配臵 6.1 劳动力组织

劳动力组织表 表6.1 序号 1 2 3 4 5 人员 工班长 安全员 电 工 钻孔工 注浆工 人数 1 1 1 10 6 责 任 范 围 负责工班的组织指挥 全权负责本班安全工作 负责本工班照明、用电等 负责钻孔、安管 负责注浆及封闭开挖面工作 6.2.施工设备

施工机具表 表6.2

序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 空压机 风枪 注浆泵 拌合机 注浆嘴 浆液桶 胶管 规格型号 20m3 TY28 单位 台 台 台 台 个 个 m 数量 2 10 1 1 1 1 20 备注 七、质量要求 7.1主控项目

7.1.1超前小导管的进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。每批抽检一次。

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 7.1.2超前小导管所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。 7.1.3超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。 7.1.4超前小导管纵向搭接长度应符合设计要求。 7.1.5注浆浆液的配合比应符合设计要求。

7.1.6注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。 7.2一般项目

超前小导管施工允许偏差应符合下表规定。

允许偏差表

序号 1 2 3 八、注意事项

①严格控制小导管施作角度。小导管应在开挖轮廓线上按设计位臵及角度打入，外插角一般为50～70，若用于塌方处理，以注浆固结塌体形成人工护顶时，其倾角宜为300。双层小导管其中一层角度为450 。角度误差不得大于2°（角度用地质罗盘仪检查），超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管、注浆。小导管角度过小易引起下个循环开挖不到位，引起掌子面掉块或坍塌；施作角度过大，易引起超挖。

②严格控制小导管环向间距。环向间距孔口距允许偏差为±5cm。超前小钢管或锚杆施作的环向间距过大易引起管棚支护不住上部松散围岩，从两管棚的孔隙间掉块，而进出口可能引起坍塌。

③严格控制小导管打入长度及纵向搭接长度。钢管实际打入长度不得短于平均打入长度5cm，纵向两排锚杆（钢管）的水平投影应有不小于100cm的搭接长度。纵向长度及搭接长度与开挖循环进尺不匹配会导致导管（锚杆）工序施工过频，增加循环作业时间。

④做好钻孔记录：检查钻孔、打管质量时，应画出草图，对孔位编号，逐孔、逐

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项目 方向角 孔口距 孔深 允许偏差 2o ±50mm +50mm，-0mm 中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 根检查并认真记录。

⑤做好注浆记录：注浆过程中,要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量，发生情况及时处理。

⑥做好固结效果记录：固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录，通过钻孔检查厚度，小于30cm时，应补管、注浆。

⑦确保注浆效果：开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析量测数据，发现问题后必须停工处理。 九、质量保证措施

①建立健全质量保证体系。

②提高全员质量意识，对全员实施专项质量意识教育。 ③积极开展TQC活动，确保质量目标的实现。 十、安全措施

10.1全员安全意识教育。

10.2针对小导管注浆施工特点和要求，参照有关安全规则制订安全规章制度。 10.3加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学地组织施工。 10.4钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套。 10.5要有良好的照明条件。

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 超前小导管检验批质量验收记录表

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单位工程名称 分部工程名称 分项工程名称 验收部位 施 工 单 位 项目负责人 施工质量验收标准名称及编号 《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） 监理单位 验收记录 施工质量验收标准的规定 1 钢管材料质量 钢管品种、规格 小导管与支撑结构连接 小导管纵向搭接长度 浆液配合比 注浆压力及注浆效果 钻孔外插角 第6.7.1条 第6.7.2条 第6.7.3条 第6.7.4条 第6.7.5条 第6.7.6条 20 施工单位检查评定记录 主控项目 ` 2 3 4 5 6 一般项目1 钻孔允许偏差（mm 孔距 ±50 ）孔深 +50 0 专职质量检查员 年 月 日 施工单位检查 评定结果 分项工程负责人 年 月 日 分项工程技术负责人 年 月 日 监理工程师 监理单位验收结论 年 月 日 8

中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 小导管施工自检记录表(一)

单位工程名称 设计参数 检查点 检查项目 小导管外观质量 检查部位 设计标准 三证编号 4.5m 40cm 40cm 实测值 检验点一 小导管材料质量 (小导管质量） 小导管长度 检验点二 （孔位布臵） 布孔孔距 钻孔孔距 检验点三 （钻孔检查） 孔深 450cm 钻孔外插角 5-7° 检查点五 （锚杆安装） 锚杆插入长度 400cm 锚杆垫板 示意图 质检员： 现场监理： 年 月 日

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中铁二十局兰新铁路LXS-7标 超前小导管预支护作业指导书 附表3 锚杆施工自检记录表(二)

编号:MG-01

单位工程名称 理论配合比 检查点 检查项设计标准 检查部位 实际配合比 实测值 注浆压力 检验点四 （注浆） 注浆量 示意图 质检员： 现场监理： 年 月 日

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