​超前支护在浅埋及软弱围岩隧道施工中的应用

雷春洁

【摘 要】沈阳地铁2#线文体路一五里河区间,地质情况复杂,施工难度很大.应用了超前支护方法,介绍超前支护的施工工艺、质量控制要点和安全施工措施,保证了施工安全和进度.

【期刊名称】《铁道建筑》

【年(卷),期】2009(000)006

【总页数】3页(P37-39)

【关键词】隧道;超前支护;软弱围岩

【作 者】雷春洁

【作者单位】中铁十九局集团,沈阳地铁项目部,辽宁,辽阳,111000

【正文语种】中 文

【中图分类】工业技术

2009 年第 6 期 铁道 建 筑RailwayEngineering 37文章编 号 ：1003-1995(2009)06-0037-03超 前 支 护 在 浅 埋 及 软 弱 围 岩 隧 道 施 工 中 的 应 用雷春 洁 (中铁十九局集 团 沈 阳地铁项 目部 ，辽宁 辽 阳 111000)摘要 ：沈 阳 地铁 2# 线 文体路一五 里 河 区 间 ，地质情 况 复 杂 ，施 工 难度很 大 。 应 用 了超前 支护 方 法 ，介 绍超前 支护 的施 工 工 艺 、质 量控 制要点 和 安全施 工措施 ，保证 了施 工 安 全和进度 。

关键词 ：隧道超前 支护软弱

B隧道施工暗挖 法 的原则 是 ：

早 进 洞 、 晚 出洞 、 管超前 、 严注浆 、短开挖 、强支护 、早封闭 、 勤量测 。

在隧道开挖掘进过程 中，地质情况千变万化 ， 由于 围岩松散 、覆盖层薄等不 利 条件 ，极 易造 成塌 方 、 冒顶 等事故 ，所 以施工安全尤为重要 。

对 于上述情况 ，经常 采用超前 支 护 的手 段 加 以 解 决 ， 如 超 前 管棚 、 砂 浆 锚 杆、注浆小导管等 。

现 在有 了地质 雷达 探 测 等先进 手 段 和仪器 ， 可 以做地质预报 ，为超前支护方案 的正确选 择提供技 术 支持 。

下 面 介 绍 超 前 小 导 管 在 沈 阳地 铁2’线施工 中的应用 。

l 施工 特点1.1 工 程概况 沈 阳地铁二号线文体路一五里河 区 间隧道起讫里程 为 K13+861.60~K14+659.75， 双 线 共 长1 587.082 m。

该隧道断面采用 了 11 种 型式 ，其 中 ，一般断面为 6.0m × 6.5m ，最大 断面 为 11.1m × 9.1m ，均 为马蹄形 断面 。

隧道 顶部覆 土 约 9~11m 左 右 （ 覆跨 比为 1.5 ，近似浅埋隧道 ） ，开挖 中 ，采用 超前 小 导 管及 大管棚注浆加 固 、格 栅 钢架 、 网 喷混凝 土 、 二 次衬砌联 合支护体系。 1.2地形 、地质特点本工程位 于沈 阳市沈河 区 与和平 区交接地段 的青 年大街南端 。

地形 为缓坡状 。 地 面 高程 介 于 41.95 —48.05 m 之间 。 最大地面相对高差 6.1m。

本 区 间横跨两个地貌单元 ， 区 间 大部分 区 域 为第 四系浑河高漫滩及古河 道 。 其 中 ，过 二环 桥 以 后 区 域 为第 四 系浑河低 漫 滩 。 在勘探深度范 围 内 ，该处 地质收稿 日期 ： 2008-10-30 ；修回 日期 ： 2009-03-12 作者简介：雷春洁（ 1971- ） ，女 ，辽宁辽 阳人 ，工程师。

情况 为第 四 系全新统积更新统 黏性 土 、 砂类 土及 碎石 类土组成 ， 为 V — Ⅵ级 围岩 。 常年地下 水位埋深 一 般 约 为 15.0 m。 1.3施工 的重点及 难点 1)青年大街 为沈 阳市 的 主要 交 通 干 道 ，交通 流量大 ， 隧道施工对地面交通安全影 响很大 ； 2) 隧道 要通 过二环 桥 、 广 发银行 、地下 人行 通 道 、 各种管线等 ，都需要进行超前支护加 固处理 ；3)地下水位高 、涌水量大 ，对开挖产生不利影 响。 2施 工 工 艺 及 原 理通过造孔注浆及 压力浆液流动 、扩散 ，逐步填满 围 岩裂缝并 固结松散 岩层 ，使 开 挖 轮廓线 以外 及 加 固范 围 以 内的围岩和钢管 、浆液形成一致密的硬壳 ，从而降 低岩土 的渗透性 ，减少地下水 的渗透量 ，改善岩土或结 构 的力学性能 ，恢复其整体性 ，达到安全施工 的 目的 。

2.1开挖施工程序根 据 不 同断 面 形 式 分 别 采 用 台 阶 法 、 中 隔 壁 法（ CD 法 ） 、双侧壁导坑法 开挖 。 在施工工序上 ，坚 持“ 开 挖一段 ，支护一段 ，封 闭一 段”的基本 原则 。 上 下 台阶法 的施工程序是 ：井点降水一超前导管布孔 、钻孔一打 人导 管 、注浆一人工开挖 、机械出土一初喷混凝土一支 立格栅钢架一喷射混凝 土 封 闭一下 台阶开 挖 （ 同上 台 阶 ）一拱顶背后 回填注浆 （ 见 图 1 ） 。

2.2超前小导管的施工顺序确定支护方案一制作 、加工小导管一钻孔 、安装一注浆 、检查一开挖 。

2.2.1超前 支护 方 案根据地质情况决定 采用 超前小导 管支护方案 ，在 拱部 1200 范 围 内采用 小导管超前支护并预注浆加 固地 层。具体参 数 为 ：小 导 管 采 用 无 缝 钢 管 直 径 声=322009年第 6 期铁道建筑 RailwayEngineering前严注浆 、短开挖 、强支护 、早封闭 、 勤量测 。在隧道开挖掘进过程 中，地质情况千变万化 ， 由于围岩松散 、覆盖层薄等不 利 条件 ，极 易造 成塌 方 、 冒顶等事故 ，所 以施工安全尤为重要 。 对 于上述情况 ，经常采用超前 支 护 的手 段 加 以 解 决 ， 如 超 前 管棚 、 砂 浆 锚杆注浆小导管等 。 现 在有 了地质 雷达 探 测 等先进 手段 和仪器 ， 可 以做地质预报 ，为超前支护方案 的正确选择提供技 术 支持 。

下 面 介 绍 超 前 小 导 管 在 沈 阳地 铁 l施工 特点

1.1工 程概况沈 阳地铁二号线文体路一五里河 区 间隧道起讫里程为K13+861.60~K14+659.75，双线共长 1 587.082断面为 6.0m × 6.5m ，最大 断面 为 11.1m × 9.1m ，均为马蹄形 断面 。 隧道 顶部覆 土 约 9~11m 左 右 （ 覆跨比为 1.5 ，近似浅埋隧道 ） ，开挖 中 ，采用 超前 小 导 管及大管棚注浆加 固 、格 栅 钢架 、 网 喷混凝 土 、 二 次衬砌联合支护体系。本工程位 于沈 阳市沈河 区 与和平 区交接地段 的青年大街南端 。 地形 为缓坡状 。 地 面 高程 介 于 41.95 — 48.05 m之间 。最大地面相对高差 6.1m。本 区 间横跨两个地貌单元 ， 区 间 大部分 区 域 为第四系浑河高漫滩及古河 道 。 其 中 ，过 二环 桥 以 后 区 域为第 四 系浑河低 漫 滩 。

在勘探深度范 围 内 ，该处 地质收稿 日期 ： 2008-10-30 ；修回 日期 ： 2009-03-12作者简介：雷春洁（ 1971- ） ，女 ，辽宁辽 阳人 ，工程师。情况 为第 四 系全新统积更新统 黏性 土 、 砂类 土及 碎石类土组成 ， 为 V — Ⅵ级 围岩 。 常年地下 水位埋深 一 般约 为 15.0大隧道施工对地面交通安全影 响很大 ； 2) 隧道 要通 过二环 桥 、 广 发银行 、地下 人行 通 道 、各种管线等 ，都需要进行超前支护加 固处理 ； 3)通过造孔注浆及 压力浆液流动 、扩散 ，逐步填满 围岩裂缝并 固结松散 岩层 ，使 开 挖 轮廓线 以外 及 加 固范围 以 内的围岩和钢管 、浆液形成一致密的硬壳 ，从而降低岩土 的渗透性 ，减少地下水 的渗透量 ，改善岩土或结构 的力学性能 ，恢复其整体性 ，达到安全施工 的 目的 。

2.1（CD法 ） 、双侧壁导坑法 开挖 。

在施工工序上 ，坚 持“开挖一段 ，支护一段 ，封 闭一 段法 的施工程序是 ：井点降水一超前导管布孔 、钻孔一打人导 管 、注浆一人工开挖 、机械出土一初喷混凝土一支立格栅钢架一喷射混凝 土 封 闭一下 台阶开 挖 （ 同上 台阶 ）根据地质情况决定 采用 超前小导 管支护方案 ，在拱部 1200 范 围 内采用 小导管超前支护并预注浆加 固地层具体参 数 为 ：小 导 管 采 用 无 缝 钢 管 直 径 声=3238铁 道 建 筑①拱部小导管打设及注浆。

② 开挖上半段面：

③ 施作初期支护．

纵向搭接 1.0m ，水平倾角

④ 开挖下半段面f

⑤ 施作初期支护。┛图 1 正线一般断面施工步骤 mm ， 厚度 =3.25mm， 长 L=2 ， 5m(每循环开 挖 进 尺 0.5 m ，导管长度为循环进 尺 的 2 倍 ，搭 接长 度 ≥ Im ， 综合考虑后 确定 导 管长度 2.5m)，水平 仰角 ≤ 100 ，环 向间距 30cm ，纵 向搭接长度 lm ，见 图 2 。

(a) 横断面(b)纵断面图 2 超前小导管布置示意(单位 ：mm) 2.2.2小 导管加 工 小导管在现场加工制作 ，常用直径 为 +32mm 、 乒 42两种 ，壁厚 3.5 。 4.5mm 。 为便于小导管打入 围岩 内 ，管身前端切 削成尖锥状 ，并且 在 1~1.5m 范 围布 置梅花形泄浆孔 。

泄浆孔 孔 径 6 — 8mm ， 孔 间距 10~15cm 。尾端 60 cm范 围不钻孔 ，作为止浆段 。

2.2.3钻 孔 、

安 装1) 钻 孔：

采用 YI28 型钻机 。 @拱顶背后回填注浆。

2)布管 ：超前小导 管选 用 +32mm ，壁 厚 3.25mm ，长 2.5m 的钢 管 加 工 而成 。 导 管设 于 拱 部 范 围 内， 环向间距 0.3m，外插角 100 ， 每格栅钢 架 打设 一次 ，每环 小导管间纵 向搭接 长 度 ≥ 1.0m。 小导 管尾 端 与钢 架 焊接 为一体 ，注浆加 固 。安装 ：小导 管安设 采用 风 动 凿 岩机或人工 打入法 。2.2.4 小导管注 浆小导管安设后 ，用 塑胶泥封堵孔 口 及周 围裂 隙 ，然 后 注浆 。 注浆材料采用水泥一水玻璃双液浆 。 注浆压 力为 0.5 — 1.0MPa 。小导管注 浆 参数 应 根 据 现 场 围 岩 情 况 由实 验 确定 。根据初 步选定 的配合 比 ，测定凝胶时间 ，如不能满 足施工要 求 时 间 ， 则 需 调 整 施 工 配 合 比 ， 直 到 满 足 为 止 。

一般采用参数见表 1 。表 1 小导管注 浆参数裹

项 目参 数 水泥P0425 ' 水泥凝胶时间 30s— 3min水灰 比 1 ：1_1 ：1.2注浆压力 0.3MPa水泥浆与水玻璃体积比 1:1～ 1:0.8注浆终止压力0.5 ～ 1.0MPa浆液扩散半径 0.3 一 0.5m

纵向搭接 1.0m ，水平倾角

④开挖下半段面 图1正线一般断面施工步骤 mm厚度=3.25L=25 m(每循环开 挖 进 尺 m ，导管长度为循环进 尺 的 2 倍 ，搭 接长 度 ≥ Im ，综合考虑后 确定 导 管长度 2.5m)，水平 仰角 ≤ 100 ，环向间距 30cm ，纵 向搭接长度 lm ，

见 图 2 。(a)横断面 (b)2超前小导管布置示意(单位 ：mm)小导管加 工小导管在现场加工制作 ，常用直径 为 +32mm 、 乒 42两种 ，壁厚 3.5 。 4.5mm 。 为便于小导管打入 围岩内 ，管身前端切 削成尖锥状 ，并且 在 1~1.5m 范 围布置梅花形泄浆孔 。 泄浆孔 孔 径 6 — 8mm ， 孔 间距 10~ 15cm 。钻 孔 、 安 装钻孑L采用 YI28型钻机 。布管 ：超前小导 管选 用 +32mm ，壁 厚 3.25mm ，2.5的钢 管 加 工 而成 。 导 管设 于 拱 部 范 围 内， 环向间距 0.3m，外插角 100 ， 每格栅钢 架 打设 一次 ，每环小导管间纵 向搭接 长 度 ≥ 1.0m。 小导 管尾 端 与钢 架焊接 为一体 ，注浆加 固 。法 。

2.2.4小导管安设后 ，

用 塑胶泥封堵孔 口 及周 围裂 隙 ，然后 注浆 。

注浆材料采用水泥一水玻璃双液浆 。 注浆压力为 0.5 — 1.0MPa 。

根据初 步选定 的配合 比 ，测定凝胶时间 ，如不能满足施工要 求 时 间 ， 则 需 调 整 施 工 配 合 比 ， 直 到 满 足 为止 。表小导管注 浆参数裹项目参数P0425' 30s— 3min 1：1_1：1.2 0.3MPa0.5～1.0 MPa 0.3 一 0.5m2009 年第 6 期 超前支护在浅埋及软弱 围岩隧道施工 中的应用 39注浆参数在施工 过程 中要针对不 同的地层 ，适 时 调整 （ 根据注浆压力 、使用 的浆液数量等进行修正 ） ， 以 期达到 良好的 固结效果 。 具体参数 由试验室通过试验 提供 。

2.2.5监控 量测

项 目1) 暗挖 隧道 ：地 表沉降 、 隧道水平 收敛 、拱顶 下沉 、底部隆起 、双侧壁导洞水平收敛 。周边建筑物 ：建筑物沉降 、地表沉降。

2.2.6注 意事项1) 为防止注浆管堵塞 ，影 响注浆效果 ，往浆前先清洗注浆管 。

2) 注浆压力 由小到大 ，从开始 0 升到终止压力 1.0 MPa ，稳 压 3nun ，流 量 计 显 示 注 浆 量 较 小 时 ， 结 束 注浆 ； 为保证注浆质量 ，必要时可封闭开挖面 。注浆 由两侧 对称 向 中间进行 ， 自下 而上 逐孔 注浆 ， 如有窜浆或跑浆时 ， 可 间隔 注浆 ，最后 全部完成 注浆 。

4) 注浆完成后要 检验注 浆效果 。

在 隧道 开挖后 ，可检查 注浆 固结体厚度 ，如达不到设计要求时 ，在注浆时调整 注浆参数 ，改善注浆工艺 。

5)注浆前后

对 隧道 的轴 线 的 高程进 行监测 ， 一旦 发生变化 ，立 即停止注浆 ，并分析原 因。

6)注浆结束 ，

待 岩层 达 到充分 的 固结 强 度后方可进行开挖作业 。 7)在施工时 ，应根据现场实际地质情况 ，合理安排小导管的打设步距 、数量和长度 。

3 、质量控 制

1) 小导管施工 技术措施及技 术要 点 ：

①小导 管钻孔布设时 ，钻孔深度略大于导管长度 ，防止底部堵塞影 响导管有效长度 ；

②钻孔 的倾角应准确 ，否则对导管受 力有影 响 ；

③采用钻机顶入时 ，顶人长度不小于导管长 度 的 90%前后两排小导 管搭接长度 ≥ 1.0m；

④制 作注浆浆孔时 ，应使孔径 均 匀 、 布置 规则 ，这样 不影 响钢管本身的刚度 。

注浆施工技 术措施及技术要 点 ：

① 为 防止注浆 管堵塞 ，影 响注浆效果 ，注浆前先清洗 注 浆管 ；

②严格 控制注浆配合 比及胶凝时间 ，初选配合 比后 ，用胶凝时 间控制调整配合 比 ，并测定凝结体的强度 ，选定最佳配 合比 ；

③注 浆 压 力 由小 到 大 ， 从 0 开 始 升 到 终 止压 力1.0MPa ，稳压 3min ， 流 量计显 示 注浆 量 较 小 时 ， 结束 注浆 ，为保证注浆质量 ，必要 时可 封 闭开挖 面 ；

④ 注 浆由两侧对称 向中间进行 ， 自下而上逐孔注浆 ，如有窜浆 或跑浆时 ，可 间隔注浆 ，最 后 全部完成 注浆 ；

⑤ 注 浆完 成后要检验注浆效果 ，在 隧道 开 挖后 可 检查 注浆 固结 体厚度 ，如 达 不 到设 计要 求 时 ， 在 注 浆 时 调 整 注 浆 参 数 ，改善注浆工艺 。

4 、安全措施

1) 施工过程 中 ，应严格执行支护方案 ，作好开挖施工记录和地质断面描述 。

按照施工 测 量 和 监测 方案 布设好各 种 点位 ， 加 强观察 、记录 、分析 ， 以便及时修正超前支护方案（ 调整 间距 、插角 、搭接长度等 ） 。严格执行 开 挖循环进 尺 和 作业程序 ，控制隧道 开挖轮廓线 ，防止超挖 、欠 挖 ，并充分考虑施工误差 及 预 留变形 。

4)隧道开挖 时保 留核心 土 ， 待拱部初 支完成后 再 开挖核心部分土体 ； 下半 部采用 机械开 挖 时注 意避免 超挖 ，扰动地基 ，底部土方 留 30cm 人工清理 。

5)当隧道 围岩 自稳 能力较差 时 ，应尽 可 能缩 短 开 挖 台阶长度 ，尽快使初期支护闭合成环 。

6)开挖过程 中必须加强监控量测 ， 当发现拱顶 、拱 脚 和边墙位移速率值超 过设计允许值或 出现 突变 时 ， 应及 时施工临时支撑或仰拱 ，形成封闭环 ， 以控制位移 和变形 。 5 结 语在经历近 6 个月 的施工后 ， 区 间 累计进 尺 740m， 单洞 每天进 尺 2m ，保 证 了施 工 安 全和 进 度 。 隧道施 工 由于地质情况复杂多变 ，行 之有效 的办法就是结合 实际进行动态设计 ，加强地质预报和变形量测 。参 考 文 献[1]中华人 民共和 国铁道部 ． TB10204-20Q2 铁路隧道施工规范 [S]．北京 ：中国铁道 出版社 ，200

2 ． [2]中华人民共 和 国铁道部 ． TB10417-2003 铁路 隧道工程施 工质量验收标准[S].北京 ：中国铁道 出版社 ，200

3 ．[3]中华人 民共和 国铁道部 ． TB10108-20Q2 铁路隧道喷锚构 筑法技术规范 [S]． 北京 ：中国铁道出版社 ，2002 ．（ 责任 审编 白敏华 ）超前支护在浅埋及软弱 围岩隧道施工 中的应用注浆参数在施工 过程 中要针对不 同的地层 ，适 时调整 （ 根据注浆压力 、使用 的浆液数量等进行修正 ） ， 以期达到 良好的 固结效果 。 具体参数 由试验室通过试验提供 。监控 量测 项 目暗挖 隧道 ：地 表沉降 、 隧道水平 收敛 、拱顶 下注 意事项为防止注浆管堵塞 ，影 响注浆效果 ，往浆前先清洗注浆管 。注浆压力 由小到大 ，从开始 0 升到终止压力 1.0，稳 压 3nun浆如有窜浆或跑浆时 ， 可 间隔 注浆 ，最后 全部完成 注浆 。注浆完成后要 检验注 浆效果 。 在 隧道 开挖后 ，注浆前后 对 隧道 的轴 线 的 高程进 行监测 ， 一旦发生变化 ，立 即停止注浆 ，并分析原 因。

6) 3质量控 制小导管施工 技术措施及技 术要 点 ：

①小导 管钻孔布设时 ，钻孔深度略大于导管长度 ，防止底部堵塞影响导管有效长度 ；

②钻孔 的倾角应准确 ，否则对导管受力有影 响 ；

③采用钻机顶入时 ，顶人长度不小于导管长度 的 90%前后两排小导 管搭接长度 ≥ 1.0m；

④制 作注浆施工技 术措施及技术要 点 ：

① 为 防止注浆管堵塞 ，影 响注浆效果 ，注浆前先清洗 注 浆管 ；

②严格控制注浆配合 比及胶凝时间 ，初选配合 比后 ，用胶凝时间控制调整配合 比 ，并测定凝结体的强度 ，选定最佳配合比 ；

③注 浆 压 力 由小 到 大 ， 从 0 开 始 升 到 终 止压 力 1.0MPa ，稳压 3min ， 流 量计显 示 注浆 量 较 小 时 ， 结束注浆 ，为保证注浆质量 ，必要 时可 封 闭开挖 面 ；

④ 注 浆由两侧对称 向中间进行 ， 自下而上逐孔注浆 ，如有窜浆或跑浆时 ，可 间隔注浆 ，最 后 全部完成 注浆 ；

⑤ 注 浆完成后要检验注浆效果 ，在 隧道 开 挖后 可 检查 注浆 固结体厚度 ，如 达 不 到设 计要 求 时 ， 在 注 浆 时 调 整 注 浆 参数 ，改善注浆工艺 。

4、安全措施施工过程 中 ，应严格执行支护方案 ，作好开挖施按照施工 测 量 和 监测 方案 布设好各 种 点位 ， 加强观察 、记录 、分析 ， 以便及时修正超前支护方案（ 调整间距 、插角 、搭接长度等 ） 。

严格执行 开 挖循环进 尺 和 作业程序 ，控制隧道开挖轮廓线 ，防止超挖 、欠 挖 ，并充分考虑施工误差 及预 留变形 。

隧道开挖 时保 留核心 土 ， 待拱部初 支完成后 再开挖核心部分土体 ； 下半 部采用 机械开 挖 时注 意避免超挖 ，扰动地基 ，底部土方 留 30cm 人工清理 。当隧道 围岩 自稳 能力较差 时 ，应尽 可 能缩 短 开挖 台阶长度 ，尽快使初期支护闭合成环 。开挖过程 中必须加强监控量测 ， 当发现拱顶 、拱脚 和边墙位移速率值超 过设计允许值或 出现 突变 时 ，应及 时施工临时支撑或仰拱 ，形成封闭环 ， 以控制位移和变形 。

5、结 语：

在经历近 6 个月 的施工后 ， 区 间 累计进 尺 740m，单洞 每天进 尺 2m ，保 证 了施 工 安 全和 进 度 。

隧道施工 由于地质情况复杂多变 ，行 之有效 的办法就是结合实际进行动态设计 ，加强地质预报和变形量测 。

参考文献 [1]中华人 民共和 国铁道部 ． TB10204-20Q2 铁路隧道施工规中华人民共 和 国铁道部 ． TB10417-2003 铁路 隧道工程施工质量验收标准[S].北京 ：中国铁道 出版社 ，2003 ． [3]中华人 民共和 国铁道部 ． TB10108-20Q2 铁路隧道喷锚构筑法技术规范 [S]． 北京 ：中国铁道出版社 ，2002 ．责任 审编白敏华 ）

【文献来源】https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_railway-engineering_thesis/0201224539326.html

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1.浅埋隧道软弱围岩管棚超前支护及监控量测技术研究 [J], 段泽民，李现超

2.浅谈软弱围岩浅埋隧道开挖支护施工要点 [J], 张富山

3.隧道浅埋段软弱围岩加强超前小导管施工技术 [J], 田英杰

4.软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术的实际应用研究 [J], 刘金山

5.软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术探讨 [J], 熊熊