超前支护设计(二)——超前小导管

百科 2025-01-25 00:01 福建

二、超前小导管

1、超前小导管定义及原理

超前小导管是利用钢花管对隧道开挖面前方的拱部软弱围岩进行注浆加固的一种辅助施工方法。一般是沿隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外一定范围向前上方倾斜一定角度，或沿隧道横向在拱脚附近向下方倾斜一定角度设置的密排注浆钢花管。与超前小钢管相比较其杆体材料是相同的，但由于超前小导管对围岩进行了注浆固结，其支护刚度和预支护效果要大于超前小钢管。

在软弱地质条件下，通过超前小导管对围岩进行注浆，使地层得到固结和加密，不仅能提高围岩整体强度，阻止地下水的流入，达到防水作用，而且起到超前支护的作用，能够有效防止洞室坍塌，减小地表沉降。超前小导管比较适用于地下水量较小的砂石土、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩及浅埋等地段。

超前小导管与超前锚杆的作用原理类似，也利用杆体与前方围岩和已施作的钢拱架形成的两端支撑梁结构对开挖面围岩保护，为初期支护施工提供必要的作业时间。

2、超前小导管设计

1)杆体设计

超前小导管一般采用热轧无缝钢管，公路隧道上常用的杆体直径有 Φ42、Φ50等，管壁上每隔10~20cm交错钻6~8mm的注浆孔，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm，作为不钻注浆孔的预留止浆段，距末端 0.2m焊接一圈Φ6 钢筋，以利于套管顶进；钻孔后置入钢管，在孔口段应设置止浆塞，采用袖阀管注浆。超前小导管设计见图 14-2-2。

杆体长度：一般采用3~5m，具体长度应根据初期支护钢拱架间距及设计的纵向搭接长度确定。另外，为确保超前小导管作用的充分发挥，其长度也可按设计开挖方法的短台阶高度加1m来确定。在一些地质条件下，比如砂层条件，为防止流砂进入小导管影响其注浆效果，可将小导管溢浆孔制成台阶形，外大内小，在孔上贴塑料贴片进行封堵。这种形式的小导管又称为TSS管，其溢浆孔设置如图 14-2-3 所示。

2)布置方案

采用超前小导管预支护时，小导管沿开挖轮廓线周边布设。一般在公路隧道上应用时布置方案如下。

(1)纵向搭接：一般不小于100cm，特殊情况下可达到150~200cm。

(2)环向间距：一般为 30~40cm，当地质条件偏差时可为20~30cm，当地质条件偏好时可为40~50cm。

(3)设置范围：一般为衬砌中线两侧 60°~75°。

(4)外插角：一般采用 10°~30°。常见的超前小导管布设方案见图 14-2-4。

3)小导管注浆设计

超前小导管注浆一般以水泥浆为主，水泥浆水灰比1:0.5~1。当围岩破碎、岩体止浆效果不好时可采用水泥-水玻璃双液注浆，以控制浆液的凝结时间。注浆压力一般采用0.5~1.0MPa，必要时在孔内设置止浆塞。不透水的黏土层宜采用高压劈裂注浆，每孔注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到最高设计注浆压力并保持5min以上时可以结束注浆。

3、小导管工艺流程

(1)小导管安设：根据注浆设计图孔口位置，在现场用红油漆标出注浆孔孔位，然后采用风钻钻孔，钻深 3m后停止钻进。在注浆管中部(未开孔段)缠绕棉纱，长度 20~30cm，并用风钻将其顶进钻好的注浆孔内。

(2)注浆施工：注浆管安设完成后，注浆机具设备就位，连接注浆管路注浆，注浆材料采用单液水泥浆或水泥一水玻璃双液浆。单孔注浆结束标准遵循注浆设计的要求，一个注浆孔完成后，按照注浆设计要求的注浆顺序进行下一注浆孔的注浆，直到全部注浆孔完成注浆作业。注浆中做好注浆记录工作，分析注浆效果。超前小导管施工工艺流程见图14-2-5。

土木风雨

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