超前支护施工作业指导书
1 超前支护设计
根据不同围岩级别及稳定情况采用不同的超前支护方式，有超前管棚，超前小导管（超前锚管），超前锚杆三种形式。
2 超前支护施工工艺及技术要求
2.1超前管棚施工
2.1.1超前大管棚设计
设计参数：
①导管规格：外径89mm及108mm热轧
无缝钢管，壁厚6mm；
②管距：环向间距30~50cm；
③倾角：外插角1°～5°为宜，可根据
实际情况作调整；
④注浆材料：纯水泥浆、
水泥砂浆或双液浆；
⑤设置范围：拱部120°～135°范围；
⑥长度：10～40m。
2.1.2超前大管棚施工
⑴施工工艺流程图如下
⑵施作护拱（洞身段施作管棚时不用施作护拱）
a、混凝土护拱作为长管棚的导向墙，在开挖廓线以外拱部120o～135°范围内施作（根据实际情况也可拱部180°范围内施作），断面尺寸为1.0×1.0m，护拱内埋设钢支撑，钢支撑与管棚孔口管连接成整体。导向墙环向长度可根据具体工点实际情况确定，要保证其基础稳定性。
b、孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板（测斜仪）设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。
⑶搭钻孔平台安装钻机
a、钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，置于稳定的基础上，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。
b、平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量，带来施工安全隐患。
c、钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
⑷钻孔
a、为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ108mm或127mm。
b、岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。
c、钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
d、钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。
e、钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
f、认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。
⑸清孔验孔
a、用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。
b、用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
c、用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角，对不符合要求的重钻。
⑹安装管棚钢管（有钢筋安装钢筋）
a、钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔，尾部留不小于1米的长度不钻孔，作为注浆的止浆段，孔间距15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。
b、棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ108 mm或Φ127 mm)，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。
c、接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。
d、对安装好的钢管内放入钢筋笼，钢筋笼由4根φ18钢筋组成，钢筋之间每1m间距用5cm长φ42钢管连接，钢管壁厚3.5mm。
⑺注浆
a、安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由VBH-3（YZB-50/70双液浆）高速制浆机拌制。
b、注浆材料：纯水泥浆、水泥砂浆或双液浆。
c、采用注浆机将浆液注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆。
注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍或采用体积法计算Q=A×n×α×（1+β），式中A为加固围岩体积，n为地层填充率，α为浆液填充系数，一般在0.7～0.9之间，β为注浆材料损耗系数，一般取0.1；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。
注浆时应先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。
⑻施工控制要点
a、钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。
b、钻孔外插角以1°～3°为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。
c、严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。
d、经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。
e、掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。
2.1.3劳动力组织
钻机操作工3～6人，管棚加工2人，钢管顶进8人，注浆6人。
2.1.4机具配备
结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：
管棚钻机1～2台、电动空压机（20m3）1台、注浆机1台、高速制浆机1台、混凝土拌合站一座、混凝土振动棒2个、钢模板、木模板、型材切割机1台、型钢弯制机1台、交流弧焊机2台、砼搅拌运输车（6m3）2辆、WA380装载机1辆。
2.1.5质量要求
①主控项目
a、管棚所用钢管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。
检验数量：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。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数的10%进行平行检验，至少一次。
检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；监理单位检查全部质量证明文件和试验报告，并进行见证取样检测或平行试验。
b、管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：观察，钢尺检查。
c、管棚搭接长度应符合设计要求。
检查数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：尺量。
d、注浆浆液的配合比应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：施工单位进行配合比选定试验；监理单位检查配合比选定单，并进行见证试验。
e、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。
检验数量：施工单位全部检查；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。
检验方法：施工单位查施工记录的注浆量和注浆压力，观察；监理单位见证检查。
②一般项目
管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定：
管棚钻孔允许偏差
|
序号 |
项目 |
允许偏差 |
|
1 |
方向角 |
1o |
|
2 |
孔口距 |
±50mm |
|
3 |
孔 深 |
±50mm |
检验数量：施工单位全部检查
检验方法：仪器测量、尺量
2.1.6注意事项
大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工工作室，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。
在施作大管棚预支护的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。
2.2超前小导管（超前锚管）施工
2.2.1超前小导管（超前锚管）设计
超前小导管配合型钢钢架（格栅钢架）使用，应用于隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1m。
超前小导管（超前锚管）设计参数：
①超前导管（锚管）规格：热轧无缝钢花管，外径50mm或42mm，壁厚3.5mm，长L=350～450cm；
②小导管环向间距35～50cm，锚管环向间距40～60cm；
③倾角：外插角10°～12°，可根据实际情况调整；
④注浆材料：纯水泥浆或水泥砂浆；
⑤设置范围：拱部120°范围。
2.2.2超前小导管（锚管）施工
⑴施工工艺流程如后图。
⑵制作钢花管
小导管采用φ50或φ42mm热轧无缝钢管，壁厚3.5mm，前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。小导管构造如下图。
超前小导管布置图(图一)
⑶小导管安装
a、测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔，孔径较设计导管管径大20mm以上。(小导管钻孔前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射5cm~10cm厚的混凝土封闭。)
b、成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，外露20cm（以便连接注浆管，并用塑胶泥（40Be水玻璃拌525号水泥）将导管周围孔隙封堵密实。）支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。
⑷拌料
为加速注浆，可在小导管前安装分浆器，一次可注入3~5根小导管。注浆前，拌浆可按下列步骤进行：
①水泥浆液搅拌应在拌和机内进行，根据拌和机容量大小，严格按要求投料。
②拌和投料的顺序为：在放水的同时，将外加剂一并加入搅拌，待水量加足后，继续搅拌1min，再将水泥投入，搅拌时间不应小于3min，并在搅拌过程中不停搅拌。
③采用水玻璃浆液时，其浓度宜为25~40°Be.为稀释水玻璃，宜采取边加水，边搅拌，边用波美计量测的办法进行。
④配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时，严防水泥包装纸极其杂物混入。拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤，未经过滤网过滤的浆液不允许进入泵内。
⑸注浆
采用VBH-3注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。
注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。每根导管内以达到规定注入量时，就可结束；若孔口压力已达到规定压力值，但注入量仍不足，亦应停止注浆。
注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。
注浆结束后，应做一定数量的钻孔检查，如未达到要求，应进行补注浆。注浆后应视浆液种类，等待4小时（水泥—水玻璃浆）~8小时（水泥浆）方可开挖，开挖长度应按设计循环进尺的规定，以保留1.5~2.0m的止浆墙（亦即超前注浆的最短超前量）。
注浆参数可参照以下数据进行选择：
注浆压力：一般为0.5～1.0Mpa
浆液初凝时间：1～2min
水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥
砂：中细砂
⑹注浆异常现象处理
a、串浆时及时堵塞串浆孔。
b、泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。
c、进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。
2.2.2劳力、机具设备的配置
超前小导管每环设计数量为40根，每工班钻孔及注浆施工人员不宜少于10人，施工中应根据现场情况及时调整。
每工班施工机具配置如下：VBH-3注浆泵1台、风动凿岩机不少于10台、气焊机1台、电焊机1台。
2.2.3质量要求
①主控项目
a、超前小导管所用钢管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。
检验数量：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。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数的10%进行平行检验，至少一次。
检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；监理单位检查全部质量证明文件和试验报告，并进行见证取样检测或平行试验。
b、超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部建成。
检查方法：观察、尺量。
c、超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部建成。
检查方法：观察。
d、超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部建成。
检查方法：观察。
e、注浆浆液的配合比应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：施工单位进行配合比选定试验；监理单位检查配合比选定单，并进行见证试验。
f、超前小导管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。
检验数量：施工单位全部检查；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。
检验方法：施工单位查施工记录的注浆量和注浆压力，观察；监理单位见证检查。
②一般项目
超前小导管施工允许偏差应符合表1的规定。超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管、注浆。
表1 超前小导管施工允许偏差
|
序号 |
项目 |
允许偏差 |
|
1 |
方向角 |
2° |
|
2 |
孔口距 |
±50mm |
|
3 |
孔深 |
+50，0mm |
检查数量：施工单位每环抽查3根
检查方法：仪器测量、尺量
2.2.4安全、质量注意事项
施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。
a相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1米。
b钢管要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。
c作业人员进入施工现场必须戴安全帽。
d注浆前要严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力爆破伤人。
e注浆人员必须穿戴防护用具（胶皮手套、口罩、眼镜、防护罩等）。
f当发生注浆管路或接头堵塞时，需在消除压力之后，方可进行拆卸及维修。
2.3超前锚杆施工
2.3.1施工工艺流程如后图。
2.3.2超前锚杆施工
超前锚杆施工技术原理为：通过拱墙增设锚杆，用以支托上部临空的围岩，在开挖下部土体既安全又稳妥，有效地控制拱顶坍塌，防止出现突水、突泥等现象。
⑴锚杆的加工制作
锚杆采用φ25的钢筋加工，长 3.5m，环向间距 20cm，纵向间距 3m，钻孔方向外张150，局部增加的随机锚杆孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，与滑动面的交角应大于45O。
⑵超前锚杆施工内容
主要包括封闭工作面、钻孔、吹孔、塞锚固剂、安设锚杆、效果检验等工序。超前锚杆施工前架立标准型钢架，在上一循环第二次喷混凝土前即进行超前钻孔，钻孔前先进行精确核定孔位，并在格栅钢拱架上标明锚杆位置；如为型钢钢架，则在立钢架前应在钢架腹板上按超前锚杆设计位置钻孔（割孔）。钻孔后锚固安装锚杆，锚固采用锚固剂，增强其刚度，插杆时要做适当旋转，以保证锚固剂拌和均匀。
2.3.3劳力、机具设备的配置
超前锚杆每环设计数量为40根，每工班钻孔及注浆施工人员不宜少于10人，施工中应根据现场情况及时调整。
每工班施工机具配置如下：风动凿岩机不少于10台、气焊机1台、电焊机1台。
2.3.4质量要求
①主控项目
a、锚杆用钢筋进场时，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，其质量必须符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）等的规定和设计要求。
检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢筋，每60 t为一批，不足60 t也按一批计。施工单位每批抽检一次。监理单位见证取样检测或平行检验，抽检次数为施工单位抽检次数的20%或10%，但至少一次。
检验方法：施工单位检查每批质量证明文件和进行试验。监理单位检查全部质量证明文件和试验报告，并进行见证取样检测或平行检验。
b、半成品、成品锚杆的类型、规格、性能等应符合设计要求和国家、行业有关技术标准的规定。
检查数量：施工单位按进场的批次，每批次随机抽样3%进行检验。监理单位按施工单位检查数量的20%比例见证取样检测。
检验方法：施工单位检查产品合格证、出厂检验报告并进行试验。监理单位检查全部产品合格证、出厂检验报告、试验报告并进行规定比例的见证取样检测。
c、锚杆安装的数量应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位现场逐根清点。
检验方法：现场目测检查。
②一般项目
a、锚杆孔应保持直线，一般情况下应保持与隧道衬砌法线方向垂直。当隧道内岩层结构面出露明显时，锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直，锚杆垫板应与基面密贴。
检验数量：施工单位全部检查。
检验方法：观察
b、锚杆安装允许偏差应符合下列规定：
锚杆孔距允许偏差为±150 mm；
锚杆孔深允许偏差为±50 mm。
检验数量：施工单位按5%的比例随机抽样检查。
检验方法：现场尺量。
c、锚杆用钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
检验数量：施工单位全部检查。
检验方法：观察。
2.3.5施工注意事项
⑴为了防止钻孔中心振动，钻机用 U 形螺栓与拱架稍加固定，并防止弯曲；钻孔时，保证钻机架立时其钻杆线与超前锚杆设计轴线吻合并使钻机在钻进时不产生偏移和倾斜。
⑵锚杆尾端均焊接在钢架上，以加强共同作用。
