隧道超前小导管及锁脚锚管注浆施工方法
一、注浆工艺原理
超前小导管是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要用于自稳时间段的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。
二、注浆工艺特点
（1）施工机具设备简单，施工简便。
（2）用于特殊及不良地质隧道的支护。
2.1设计原则及适用范围
2.1.1设计原则
为防止隧道开挖时掌子面前方围岩不能自稳而出现坍塌是采用超前小导管预支护的根本目的。就是为了保证隧道开挖的安全，利用隧道风钻机在隧道开挖工作面的拱部外150°范围钻孔，外插角控制在3°～5°，插入直径为φ42mm×3.5mm的无缝钢管，并进行注浆固结地层，使隧道拱顶形成一伞状保护环。
超前小导管常采用直径为φ42mm钢管，壁厚一般为3.5mm。长度有3.5m或4m，每2m或2.4m一环，搭接长度不小于1m或1.1m，环向间距40cm或25cm。注浆孔径为6~8mm（用台钻钻孔），孔距15cm，梅花形布置。前端20cm制作成蒜瓣状锥形，尾端30cm范围内不钻孔作为止浆段，并设置Φ8加劲箍。
锁脚锚管设置在拱脚处，采用直径φ42mm,壁厚3.5mm，长度4m的无缝钢管，钻孔直径为φ50mm，打设角度在30°左右俯角，锁脚锚管前端20cm做成蒜状锥形，尾端预留30cm焊接在钢架翼缘。根据设计，每处拱脚设置2根或4根锁脚锚管，对称布置，锁脚锚管与钢架焊接后，再采用φ22的横向短螺纹钢筋将锁脚锚管两两搭焊，主要是卡住钢架。锁脚锚管尾端应超出钢架5~10cm，以便焊接固定完成后，注浆锚固。
2.1.2适用范围
（1）隧道洞口浅埋地段或软弱破碎围岩地段进洞施工。
（2）富水软弱破碎地质、砂砾地层、岩溶地质等不良地质地段的隧道开挖辅助措施。
（3）隧道坍方的处理。
三、注浆施工工艺
3.1施工准备及工艺流程
3.1.1超前小导管及锁脚锚管直径一般采用φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管。超前小导管单节长度通常为3.5m或4.0m，锁脚锚管长度为4.0m，超前小导管壁加工注浆花孔，孔径为φ6mm，间距为15cm呈梅花形排列，前端20cm制作成蒜瓣状锥形，尾端30cm范围内不钻孔作为止浆段。
3.1.2测量定位
根据设计的超前小导管位置，用全站仪进行小导管位置的测量放样工作，并用红油漆在作业掌子面上作好小导管位置的标记。钻孔直径应大于设计导管直径3~5mm，一般钻孔φ50mm，孔深大于设计长度10cm。
开挖长度应小于超前小导管的支护长度，注浆采用止浆塞，并设置注浆管及排气管，排气管插入孔底5~10cm，排气管采用φ20塑料管。注浆结束标准为达到设计注浆量或设计终压。
3.1.3钻孔
钻孔时一般采用风钻开孔，以设计的外插角向外钻孔，一般为3°～5°。锁脚锚管为俯角30°，为保证超前小导管的有效搭接长度，施工过程中严格控制隧道开挖的进尺，以使下一循环的施工顺利进行。
3.1.4清孔验孔
（1）通常用地质岩芯钻配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。
（2）用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。
3.1.5安装超前小导管及锁角锚管
（1）钻孔完成后及时安设小导管，避免出现塌孔。
（2）小导管及锁脚锚管顶进采用大孔引导和风钻相结合的工艺，即先钻大于小导管直径的引导孔，利用钻机的冲压力和推力低速顶进钢管。
3.1.6超前小导管及锁脚锚管注浆
3.1.6.1浆液配置
注浆材料及配合比：注浆采用水泥浆液，水灰比为1：1；注浆压力0.5~1MPa，水泥标号为PO32.5水泥。
单根小导管及锁脚锚管理论注浆量：
Q=πR2Lηαβ
式中 L——注浆段长度；
R——浆液扩散半径，取0.6L0, L0为管体间距40cm；
H——地层孔隙率，风化岩层2~3%，岩石破碎带取5～8％、砂土取40～60%，粘土取20～40%计算；
α——浆液有效充填率，取85%；
β——浆液损耗系数1.05。
3.1.6.2注浆管的设置
注浆采用孔口注浆管注浆，孔口排气管与注浆管，由阀门来控制开关，排气管采用Φ20塑料管，插入孔底5~10cm处，然后连接注浆管等各种管路，利用锚固剂封闭掌子面与导管间的孔隙，防止漏浆。关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注浆终压。
3.1.6.3注浆控制
（1）导管施工完成后开始注浆，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，同时对管口与孔口侧进行密封处理。
（2）水泥浆液采用拌和机制浆，采用液压注浆机浆液注入导管钢管内，注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后作压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工。
（3）注浆分两步完成，当第一次注浆的浆液充分收缩后，进行第二次注浆，以使导管填充密实。注浆采取注浆终压和注浆量双控措施，注浆压力以0.5~1.0 MPa为宜，持压3~5mm后停止注浆，注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍。若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准。确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。
（4）注浆过程应程派专人负责，填写"注浆记录表"，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。
3.1.6.4注浆效果判断
（1）对注浆加固区进行钻孔取芯，观察注浆充填情况。
（2）导管注浆后再打无孔管作为检查管，检查注浆质量。有水地层可观察无孔管孔内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清或夹带水泥渣块，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。
四、安全控制要点
4.1作业人员的劳动保护
（1）钻机作业人员要戴防尘口罩。
（2）作业人员按规定配备安全帽、手套。
4.2钻孔作业施工安全
（1）掌握好开孔与正常钻研的压力和速度，防止断杆事故。
（2）钻孔中如发生卡钻、斜孔、坍孔等故障，应及时采取处理措施。
（3）进行钻杆装卸时注意与钻机操作手的配合，避免钻杆未装好前启动导致人员受伤。
4.3导管注浆施工安全
（1）泥浆排渣钻机，要作好排水和泥浆池，避免污染环境。
（2）导管注浆时，施工人员要避免正对注浆管。
（3）经常检查并及时更换损坏的注浆管接头。
五、 质量控制措施
5．1钻孔质量
（1）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。
（2）严格控制钻孔平面位置，超前小导管和超前锚杆不得侵入隧道开挖线内相邻的钢管不得相撞和立交。
（3）终孔后，要检查锚杆的位置、孔深、方向和外插角，然后用高压风将钻孔吹洗干净。
5．2注浆质量
（1）浆液配置必须按施工配合比进行，严格控制水泥、水以及其他外加剂（如速凝剂等）的质量；浆液拌制必须使用机械拌和，严格控制拌和的时间；试验室要加强对浆液质量的检查。
（2）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应立即停止注浆采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。
（3）注浆时相邻孔眼需间隔开，不能连续注浆，以确保固结效果，同时达到控制注浆量的目的。
（4）注浆时，要根据注浆终压和注浆量双控注浆质量，经常检查注浆压力表的准确度，根据单根钢管注浆量并结合岩体的松散程度，综合考虑注浆量。若个别孔浆液不畅通，被迫提前终止时，可在邻孔适当加压补偿。
（5）注浆结束后，必须钻孔检查注浆效果，如未达到要求时需要补孔注浆。
（6）配置的浆液应在规定的时间内用完。
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