地层加固施工作业指导书
1、目的
明确隧道地层加固工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范地层加固作业施工。
地层加固是指在浅埋、软弱破碎地层中，可采用掌子面超前全封闭注浆；超前锚杆、超前小导管注浆、管棚和水平旋喷等超前支护措施加固地层，也可在地表设置地层加固锚杆，从地表或沿隧道周边向围岩预注浆等加固措施。洞口围岩破碎且覆盖层厚度小于10m 时，应采用地表锚杆、预注浆以及管棚注浆等手段进行围岩预加固。
2、超前锚杆施工
2.1施工准备
严格按照设计要求选择专业锚杆，并进行相关试验，确保锚杆体的抗拉拔力满足设计要求。
注浆浆液采用水泥浆，施工准备阶段主要完成有关水泥相关试验和水质化验，进行浆液配合比设计及相关试验。
2.2测量放样、钻机就位
锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm ；锚杆孔的孔轴方向满足图纸的要求，图纸未规定时垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，交角大于45°。
2.3锚杆钻机就位。
2.4成孔
采用锚杆钻机钻孔，测斜仪控制孔身倾斜角度，利用短杆冲孔，然后接长钻杆钻孔到设计长度。锚孔位置、方向、直径严格控制，锚孔钻完后用高压风清孔。清孔完成后进行锚孔位置、方向、直径进行严格检查，不合格的孔位重新钻孔。
2.5锚杆杆体安装
人工辅助锚杆钻机安装，锚杆边旋转边送入锚孔。杆体安装完成后，安装止浆塞、垫板、球形螺母。安装锚杆垫板时确保垫板与锚杆垂直，并与初喷混凝土面密贴紧压。锚杆安装后，不得随意敲击，3d(天) 内不得悬挂重物。
2.6注浆
（1）利用专用高压注浆泵注浆通过锚杆杆体预留通道接孔口注浆。隧道拱部利用排气管排气；隧道墙部自然排气，确保锚杆孔内注浆饱满。注浆浆液配合比设计：注浆采用水泥浆，水灰比0.4～0.5:1。
（2）浆液扩散半径r 的确定：根据已有资料进行工程类比及现场砟体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r 的大小。
（3）注浆孔距D 与排距L 的计算：L=Dsin60°，D=2rcos30°
（4）单孔注浆量Q 注=πr2h ηβ 式中：r--浆液扩散半径，m ；h--压浆段有效长度，m ；η--岩石裂隙率；β--浆液在裂隙内的有效充填系数。
（5）洞内注浆结束的标准：注浆压力控制在设计规定范围内。
2.7锚杆检测
锚杆长度测量采用在锚杆杆体中预留通道，在注浆完毕后用机械
法测量已锚固注浆锚杆的长度。每段工程取代表性段落对锚杆进行抗拔试验，锚杆抗拔力满足设计要求，通过试验修正施工参数，指导大面积施工。锚杆抗拔力采用锚杆拉拔器按规范标准分批进行检测。
（1）锚杆施工中一定要按设计要求严格控制好锚杆的纵向、环向间距及长度。同时应注意锚杆外露长度不得超过设计喷射混凝土的厚度，以确保喷射混凝土后锚杆不外露。
（2）固定锚杆的锚固剂的总长度应长于锚杆设计长度的60%。
施工时，锚杆按设计的环向间距、10°～20°外插角插入拱部围岩。纵向按3m ／环施作，环向间距为40cm ，搭接长度不少于1.0m 。
（3）超前锚杆以紧靠开挖面的格栅钢架为支点，通过锚固剂将锚杆与围岩固结，并与格栅钢架连接形成柔性支护环。现场加工钢筋锚杆，喷射混凝土封闭岩面，用锚杆钻机钻孔，以高强锚固剂填塞孔眼，再将钢筋顶入锚杆孔。
2.8施工工艺流程图
超前锚杆，φ25，
3、超前管棚施工
3.1. 开挖管棚工作室
(1)工作室应选择靠近岩溶、围岩稳定、距管棚设计位置地点，以缩短管棚长度，同时确保管棚嵌入完整围岩2m ，在软弱围岩中开挖工作室，要加强支护，必要时作混凝土衬砌。
(2)为便于架设钻机，安设钢管，工作室应挖至隧道开挖线以外1~1.5m，最低钻孔以下1m 。
(3)如工作室在起拱线以上半断面，一次开挖成型，净孔高，跨度大，工期长，不安全。因此，宜分步开挖，分步施钻。即先在两边拱脚分别开挖两个工作室Ⅰ，进行钻孔、安管、注浆之后，再开挖工作室Ⅱ, (见图4) 。当开挖工作室Ⅱ时，可弃碴于两拱脚工作室Ⅰ，这样既减少开挖工作量，减少搭拆平台，又便于移动钻机，有利于钻孔作业。
3.2. 搭设平台、安装钻机、测定孔位
(1)搭设钻机平台，钻机平台尽量一次搭好。钻孔顺序，由高孔位向低孔位进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，使于钻机定位、定向。
(2)两台钻机可平行作业，互不干扰。
(3)安装钻机、钻进前，掌子面精确定孔位。钻孔平台要稳固。钻机安装要牢固。钻机距掌子面，一般不超过2m 。
(4)钻机定位要确保钻杆轴线与管棚设计轴线相吻合，钻孔方位要求与隧道中线平行。同时考虑钻进后，钻杆逐渐增长，引起自重增加所产生的下垂，所以施工仰角要较设计值提高一定数值。
3.3. 钻孔
(1)主要参数：管棚长度一般为10~45m。钢管直径一般在
80~180mm
之间选用。钢管间距，净距一般为30~60cm。
(2)钻孔应比管棚设计直径大20~30mm，便于插管。
(3)围岩注浆固结好或岩质较好 可一次成孔，局部注浆效果不好的 ，钻进时可能产生坍孔、卡钻，则需补注浆后再钻进。
(4)钻进时遇未注浆之岩溶出现严重流泥或地质复杂带，不能钻进成孔时，一般应进行补注浆，待围岩固结后再钻进。也可采用一步钻孔法，即不取岩芯，不回收钻头，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，并在钢管前端安装合金钻头钢管随进度一根一根连续接长，直到设计位置。可获得一次成孔40m 的效果。
(5)地质钻机成孔质量好，钻孔深度可达40m 以上；YQZ-100型重型风动钻机，适用于不超过15m 的钻孔。
(6)钻机开孔时，要低速低压，待成孔1.0m 后，压力可升至1.0MPa ，遇软质围岩或流塑状粘土，改用低压钻进。
(7)钻孔测斜可用测斜仪量测，也可在钻进中，根据某些参数和钻孔反馈信息判断钻孔是否偏斜及调控措施。
3.4. 安装管棚钢管
(1)根据设计，管径如采用80~180mm壁厚4mm 以上碳素无缝钢管，每节管长4~6m。每节钢管用8mm 厚的管箍连接。
(2)15m左右一次成孔的短孔，可用人工将钢管直接插入钻孔。
(3)对20m 左右成孔较好的钻孔，可用4.5kW 卷扬机反压安装。(4)25m以上深孔，一般用钻机顶进，如遇故障，则需要清孔后，再将管插入。
(5)管节与管箍的丝扣应提前在专用管床上按规定加工。
3.5. 安装管棚钢筋笼及管内外注浆。
（1）管棚钢管安装好后，放置钢筋笼并注浆。管内设置的钢筋笼，由四根长4m 的螺纹钢筋焊接在壁厚8mm 、长8cm 的管节上而成，钢筋直径、管节外径应根据管棚钢管直径大小而定。钢筋笼在洞外提前预制，在工作面插入钢管时，将每节焊接起来，直至与钢管同长。管内钢筋在隧道衬砌结构中是为了增加管棚刚度， 钢筋接头可以不搭接。
（2）在钢管钢筋笼安好后，进行注浆(钢管上预先钻成梅花形筛孔) 。可采用水泥浆或水玻璃双液压注，分二次进行，第一次对两个工作室1各个钻孔注浆；第二次对工作室Ⅱ各个钻孔注浆(见图4) 。
3.6. 操作要点
（1）钻机就位后必须对钻机水平度进行检测，保证1～2度的外插角，以免大管棚侵入隧道净空断面。
（2）大管棚安装好后，必须用喷射砼（厚10cm ）对小导管附近的岩面进行封闭，避免跑浆以确保注浆效果。
（3）管孔注浆应从下而上对称注入，当发生漏浆时，可错开一个孔注浆，注浆完成后再反回上一孔注浆。
（4）必须按设计要求控制好管棚的间距和长度。
（5）当要求注双液浆时，必须注意水玻璃的用量， 以确保注浆效果。双液浆中水泥浆与水玻璃的比一般为1：0.5而注浆机两个管口进浆量是相同的，所以水玻璃一般先用水按1:1稀释后再进行注浆。
（6）注浆异常现象处理
串浆时及时堵塞串浆孔。泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。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。
3.7施工工艺流程图：
4、预注浆施工 按设计图纸提供的超前注浆地段组织施工。施工时加强地质验证，与设计不符时及时变更设计。
超前预注浆施工方法：进行前进式分段注浆施工工艺时，即在施工中，实施钻一段注一段，再清孔钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。每次钻孔注浆分段长度根据围岩情况定位1～
3m 。前进式分段注浆采用止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。进行后退式分段注浆施工时，在检查合格的钻孔中放入止浆塞及其它配套装置，对一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段注浆完成后，后退一个分段长度进行第二分段注浆，如此往复，直到将整个注浆段完成。进行后退式分段注浆施工，注浆分段长度宜取0.6m ～2.5m 。取全孔一次性注浆时，直接将注浆管路接在孔口管上，在孔口处利用孔口管进行全孔注浆施工。
5、水平旋喷
水平旋喷桩施工：在通道顶部地层采用水平旋喷加固，施工前，调查探测地下管线，旋喷孔一定在管线下边，防止损坏管线。受施工设备的施工高度限制，旋喷桩沿开挖断面周边布置，旋喷桩桩径为φ800mm ，间距600mm ，采用三重管法施工。用MD-1X 型水平钻机钻水平钻孔，并一次钻至开挖长度，用水平高喷台车一次施工成桩，旋喷水泥浆固结通道顶部浅埋软弱地层，提高自稳能力。隧道下半断面周边旋喷桩，可在该处站厅层土石方开挖后，开挖旋喷桩施工工作室，待该处旋喷桩施作完工后，回填工作室施作该段中板。旋喷旋转速度为：10～20r/min，水泥用量为：350kg/m。由于高喷台车较重，结构中板底土石方开挖前必须施工旋喷桩；旋喷产生的废浆用泥浆泵收接至地面处理。