超前小导管和自进式锚杆超前支护在泥夹石的隧道的应用

工程情况

滇中引水工程由水源工程和输水工程两部分组成，水源工程位于丽江市玉龙县石鼓镇，从位于石鼓镇上游约1.5公里的金沙江右岸取水，由泵站提水至总干渠渠首。输水工程自丽江石鼓镇望城坡开始，途经丽江市、大理州、楚雄州、昆明市、玉溪市，终点为红河州新坡背，线路全长661.07公里。

其输水隧洞位于大理市境内，全长25.285公里，中铁某局滇中引水工程大理Ⅱ段施工1标担负其中14.355公里的施工任务，共设1、2、3号3个支洞，支洞长度分别为626米、756米、660.362米，施工难度大，安全风险高。为抢抓项目施工建设进度，项目部细化施工任务，层层分解目标，做到以日进度保周进度、以周进度保旬进度、以旬进度保月进度。

地质条件

1、地形地貌

3#支洞进口位于一道山沟里，原为以小水库坝址区，右岸沟谷较窄，两岸为不对称型，左岸山势较陡，右岸较为平缓，坡面堆积有大小不等的块石，山顶浑圆，植被较好。

2、地层表性

3#支洞洞口覆盖层开挖达到设计高程和进洞桩号后，未见岩石，揭露的地质情况描述如下：

掌子面及两侧边坡均为第四系列松散堆积物，含有大量植物腐植土、破面堆积粉砂土、粉质粘土含碎石。

3、地质条件推测分析

  根据揭露的地质岩性及地形地貌，基岩风化情况分析，进洞30m左右范围内任为坡积物和全风化岩石。

超前小导管管棚支护

洞口段加固支护作业后，即采用超前小导管支护进洞施工。超前小导管支护设计参数：直径40mm，长度3~5m，环向间距20-30cm，搭接长度不小于1m。

导管制作：管头焊成圆锥形，便于入孔；导管四周钻Ф8的出浆孔，在需要注浆时作为出浆孔。

钻孔要求：靠近掌子面的钢支撑上方布孔，采用四川钻神智能制造机械有限公司DW551掘进凿岩锚杆台车钻孔，孔径43mm-45mm，角度控制在5~10度。

导管安装：将导管插入孔内，利用台车顶进导管，但由于钻孔直径和钢管直径间隙小，且因为是泥夹石围岩，易塌孔，人工难以装入钢管，所以才有设备顶进的方法，作法是：在钎尾端部加装一挡板导管，然后套在导管后端，用设备将小导管缓慢的顶入，必要时冲击一下，直到小导管未端外露10cm左右，导管才算安装完成。

在采用超前小导管支护后，进行隧道开挖，由于地层因素采用人工撬挖和风镐开挖相配合进行开挖，每循环进尺0.5~0.7m，然后紧跟临时支护，在紧贴掌子面架立钢支撑，间距0.5~0.7m，钢支撑之间采用Ф22螺纹钢筋焊接牢固，然后挂钢筋网片，最后喷射C20混凝土封闭围岩，考虑到黄泥夹石段围岩条件，没有孔隙，注浆效果不好，且小导管支护效果也比较好，所以不用进行注浆。

自进式锚杆超前支护

1、采用自进式锚杆超前支护原因

采用超前小导管支护掘进到1000m后，地质条件发生变化，围岩任然是黄泥夹石，但掌子面岩石块径增大，块石含量增多，凿岩台车DW551钻孔深度3m，钎杆拔出后出现塌孔现象，导管只能进去1m多，而且由于块石增多钻孔遇到孤石难以成孔，变成废孔，如继续采用超前管棚支护方案施工，则起不到超前支护的作用，而且支护质量也满足不了要求，鉴于地质条件变化和施工情况，采用中空自进式锚杆进行超前支护。

2、自进式锚杆特点

A、自进式锚杆采用良好的厚壁无缝钢管材料，完美快捷的表面螺纹成形工艺及做工精良的配件，真正实现了自进式锚杆钻孔、注浆、锚固等功能的统一，产品规格（钻孔直径）：R25、R32、R38、R51.等其他型号。

B、锚杆前有穿透力强的钻头，在凿岩机的作用下可以轻易穿透各类岩石。

C、具有连续的国标波形螺纹，可以作为钎杆配合钻头完成钻孔成锚孔。

D、采用机械切割工艺加工的高强度连接套，使自进式锚杆具有边钻进边加长的特性，使其可适用于较狭小的施工空间，实现了特长锚杆加固围岩的设计思想，

E、锚杆的杆体无需拔出，其中空孔是作为注浆通道，从里到外进行注浆。将锚杆和注浆管的功能合二为一，使锚杆实现了注浆管的功能，避免了传统的施工工艺注浆管拔出时造成的砂浆流失，注浆时它是注浆管，注完浆后无需拔出即成为一根锚杆，使其锚固围岩。

F、高效能的止浆塞使注浆能保持较强的注浆压力，充分的填充岩石缝隙，固定破碎岩体，高强度的锚垫板、螺母可以将深层围岩应力均匀的传递到周边围岩上，达到围岩与锚杆互为支护的目的。

G、由于该锚杆三位一体的功能使得它在各类围岩条件下施工时，不需要套管护壁、预注浆等特殊施工手法也能形成锚孔并保证锚固与注浆效果，而且锚杆的居中性很好，砂浆可以将锚杆杆体全长包裹，避免了锈蚀的危险达到长期支护的目的。

H、安装方便，不需现场加工螺纹，就可方便的安设垫板、螺母，注浆饱满，并可实现压力注浆，提高了工程质量。

3、自进式锚杆施工工艺

A、钻进，采用四川钻神智能制造机械有限公司掘进锚杆台车DW551将安装好的钻头的锚杆钻机至设计深度，钻孔间距30cm，孔深3~5m（可以更深），仰角10度左右（与隧道洞轴线夹角）。

B、卸开钎尾套，移开推进梁，安装止浆塞，将其安装在锚孔内离孔口25cm处，特殊情况如注浆压力较大或围岩太破碎也可用锚固剂封孔。

C、通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆软管连接。

D、注浆机注浆，待注浆饱满且压力达到设计值时停机，注浆压力根据参数和注浆性能确定，水泥∶砂宜为1∶1～1∶2（重量比），水灰比宜为0.38～0.45。