DB2301/T 130-2023 粉质黏土地层暗挖隧道超前支护施工技术规程

ICS93.020

CCSP21

UDC

黑龙江省哈尔滨市地方标准

PDB2301/T130-2023

粉质黏土地层暗挖隧道

超前支护技术规程

TechnicalRegulationforAdvancedSupportofTunnelsin

SiltyClay

2023-11-28发布2023-12-28实施

哈尔滨市住房和城乡建设局

联合发布

哈尔滨市市场监督管理局

黑龙江省哈尔滨市地方标准

粉质黏土地层暗挖隧道超前支护技术规程

TechnicalRegulationforAdvancedSupportofTunnelsin

SiltyClay

DB2301/T130-2023

备案号：JXXXXX—2023

主编部门：哈尔滨地铁集团有限公司

批准部门：哈尔滨市住房和城乡建设局

哈尔滨市市场监督管理局

实施日期：2023年12月28日

2023哈尔滨

黑龙江省地方标准

粉质黏土地层暗挖隧道超前支护技术规程

TechnicalRegulationforAdvancedSupportofTunnelsin

SiltyClay

DB2301/T130—2023

前言

根据《2022年第三批哈尔滨市地方标准制修订项目计划》哈市

监发〔2022〕163通知的要求，结合我市自然条件和市政建设工程实

际需要。哈尔滨市住房和城乡建设局组织哈尔滨地铁集团有限公司

等单位共同编制本技术规程。编制单位对国内类似地质结构的各类

隧道工程进行了深入的调查研究，结合哈尔滨市岩土地质特点、在

认真总结了哈尔滨市地铁隧道超前支护施工的经验，并在广泛征求

意见的基础上，经反复研究制订本规程。

本规程共分6章和8个附录。主要技术内容是：1总则；2术语

和符号；3基本规定；4超前小导管支护；5管棚支护；6全断面深

孔注浆加固。

本规程由哈尔滨市住房和城乡建设局负责管理，由哈尔滨地铁

集团有限公司负责具体技术内容解释。请各单位在执行本规程过程

中，积累资料，总结实践经验，提出意见和建议，请寄送哈尔滨地

铁集团有限公司（地址：黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街357号，

邮编：150001，电话传真：0451-51988075、0451-51989000，Email：

cxd_hit@163.com），以供今后修订时参考。

本规程主编单位：哈尔滨地铁集团有限公司

本规程参编单位：山东大学

中铁第六勘察设计院集团有限公司

上海市隧道工程轨道交通设计研究院

中交第一航务工程局

中交天津港湾工程研究院

本规程主要参编人：龚英杰丁万涛商春辉李振宇阮航

刘宇婷李德超唐志国马耀宗张海静

刘洪丹徐天婧王忠岭陈洪强张琦

蒋宪张学军胡云峰杨为民王庆礼

杜有超王大永隗东琪张福森李长春

陈东亮陈峰王红飞王庆海刘玉辉

本规程主要审查人：王卫东王海云王凤来丁延生张云英

王玉林施晓林

目次

1总则.................................................................................................1

2术语和符号.........................................................................................2

2.1术语.........................................................................................2

2.2符号.........................................................................................3

3基本规定.............................................................................................5

4超前小导管支护.................................................................................8

4.1一般规定.................................................................................8

4.2设计.........................................................................................9

4.3施工.......................................................................................12

4.4检测.......................................................................................15

5管棚支护...........................................................................................19

5.1一般规定...............................................................................19

5.2设计.......................................................................................19

5.3施工.......................................................................................22

5.4检测.......................................................................................26

6全断面深孔注浆...............................................................................28

6.1一般规定...............................................................................28

6.2设计.......................................................................................28

6.3施工.......................................................................................30

6.4检测.......................................................................................34

附录A单液水泥浆现场配置表（1m3浆液）..................................36

附录B水玻璃稀释表..........................................................................37

附录C超前小导管施工记录表.........................................................38

附录D钻孔记录表.............................................................................39

附录E注浆记录表..............................................................................40

附录F注浆效果统计表......................................................................41

附录G超前小导管注浆施工质量标准.............................................42

附录H管棚施工记录表.....................................................................43

本标准用词说明.....................................................................................45

引用标准名录.........................................................................................46

附：条文说明.........................................................................................47

Contents

1Generalprovisions.............................................................................1

2Termsandsymbols.............................................................................2

2.1Terms.....................................................................................2

2.2Symbols.................................................................................3

3Basicrequirements.............................................................................5

4Advancedsmallpipesupport.............................................................8

4.1Generalrequirements.............................................................8

4.2Design....................................................................................9

4.3Construction.........................................................................12

4.4Detection..............................................................................15

5Shed-pipesupport............................................................................19

5.1Generalrequirements...........................................................19

5.2Design..................................................................................19

5.3Construction.........................................................................22

5.4Detection..............................................................................26

6Full-facedeepholegrouting............................................................28

6.1Generalrequirements...........................................................28

6.2Design..................................................................................28

6.3Construction.........................................................................30

6.4Detection..............................................................................34

AppendixASiteconfigurationtableofsingle-fluidcementslurry(1m3

slurry)...............................................................................36

AppendixBWaterglassdilutiontable.................................................37

AppendixCConstructionrecordofadvancesmallconduit................38

AppendixDBoreholelog.....................................................................39

AppendixEGroutingrecord................................................................40

AppendixFStatisticaltableofgroutingeffect....................................41

AppendixGConstructionqualityofstandardforadvancesmallduct

grouting............................................................................42

AppendixHShed-pipeconstructionrecord.........................................43

Wordingdescriptionofthisstandard.......................................................45

Listofreferencestandards.......................................................................46

Addition:Explanationofprovisions.......................................................47

1总则

1.0.1为保证哈尔滨地区粉质黏土地层暗挖隧道超前支护设计、施

工质量，促进技术进步，做到经济合理、安全可靠、保护环境，特

制定本规程。

1.0.2本规程适用于哈尔滨地区粉质黏土地层中开挖跨度不大于

6m的暗挖隧道超前支护选型及其小导管、管棚和全断面深孔注浆加

固设计、施工及检测。

1.0.3粉质黏土地层中暗挖隧道超前支护设计、施工除应符合本规

程外，尚应符合国家、行业和本地区现行有关标准、规范、规程的

规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1粉质黏土Siltyclay

按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007)的规定，塑性指数介

于10~17之间的黏性土。

2.1.2超前小导管支护Advancedsmallpipeprotection

一种沿隧道周边按一定角度和纵横向间距打入导管，通过注浆

加固地层，从而稳定开挖工作面的辅助施工方法。

2.1.3步长Step-length

上台阶开挖面相对下台阶开挖面超前开挖长度。

2.1.4单液水泥浆Singlecementslurry

由普通硅酸盐水泥，外掺剂和水搅拌而成的浆液。

2.1.5水泥-水玻璃双液浆Concrete-waterglasstwo-shotgrouting

水泥浆和水玻璃浆，用双液注浆泵压注，在孔口混合的浆液。

2.1.6管棚支护Pipe-roofprotection

一种沿隧道周边按一定外插角插入带孔钢管，压注水泥浆或水

泥砂浆，并将钢管尾部与钢架焊接为一体形支护体系的辅助施工方

法。

2.1.7全断面深孔注浆Deepholegrouting

在开挖面较大、地层不稳定的区域，对深度较大的注浆孔注入

浆液以稳定掌子面前方土体的一项工程技术措施。

2.1.8无收缩定向旋喷工法WuShouSuo(WSS)

一种定向、定量和定压注浆，使岩土层的空隙或孔隙间充满浆

液并固化，改变岩土层性状的加固方法。

2.1.9灰色关联度分析Greyrelevanceanalysis

2

一种以各因素的样本数据为依据用灰色联度描述因素间关系的

强弱、大小和次序的多因素统计分析方法。

2.1.10K-均值聚类算法K-meansclusteringalgorithm

一种随机选取K个对象作为初始的聚类中心，计算每个对象与

各个子聚类中心之间的距离，把每个对象分配给距离它最近的聚类

中心的统计分析方法。

2.2符号

H——注浆段长度；

L——小导管长度；

Q——单孔注浆量，m3；

R——浆液扩散半径；

V——注浆加固体体积；

E0——变形模量；

Es——压缩模量；

Gs——土体比重；

IL——液性指数；

IP——塑性指数；

L0——开挖步长；

Qa——注浆总量；

Qs——注浆稳定流量；

c——粘聚力；

e——孔隙比；

l——试验段长；

n——地层孔隙率；

r——钻孔半径；

s——水位差；

kg——注浆后地层渗透系数；

3

l0——小导管间距；

l1——小导管水平投影搭接长度；

lb——小导管尾部长度；

la——小导管注浆段长度；

m检——注浆结束后检查孔单位长度单位时间内的涌水量；

m探——注浆开始前探孔单位长度单位时间内的涌水量。

ψ——浆液填充率；

α——有效注浆系数；

β——浆液损失系数;

γ——重力密度（重度）；

μ——泊松比；

ω——含水量，含水率；

φ——内摩擦角；

θ——小导管外插角；

ρ——质量密度（密度）;

η——注浆施工前后堵水率；

σ3——围压；

ωL——液限；

ωP——塑限；

——含水率平均值；

——平均重度；

�

�

4

3基本规定

3.0.1本规程不同亚级粉质黏土土体定性描述见表3.0.1。

表3.0.1不同亚级粉质黏土定性描述

围岩级别

粉质黏土状态定性描述

主级亚级

坚硬粉质黏土、硬塑1.土块坚硬，掰开棱角明显

Ⅴ—

粉质黏土2.按压无指印

1.土块较软，掰开棱角不明显，

一般硬塑、可塑粉质

Ⅵ1或似橡皮

黏土

Ⅵ2.按压有指印

一般可塑、软塑粉质土体很软，掰开似橡皮或者能够

Ⅵ2

黏土自行变形

3.0.2粉质黏土状态，可按表3.0.2分为坚硬、硬塑、可塑、软塑。

表3.0.2粉质黏土状态

液性指数IL状态

IL≤0坚硬

0＜IL≤0.25硬塑

0.25＜IL≤0.75可塑

0.75＜IL≤1软塑

3.0.3粉质黏土亚级划分指标：塑性指数、含水率、重度。参数范

围见表3.0.3。

5

表3.0.3粉质黏土围岩参数建议值

围

塑性变形模内摩擦粘聚力

岩含水率ω重度γ孔隙比泊松

指数量E0角φc

等(%)(kN/m3)e比μ

Ip(MPa)(°)(kPa)

级

V15.40~18.4019.50~21.000.4~0.5452642

10<Ip≤0.33~

Ⅵ118.40~23.4019.00~19.500.5~0.7182217

120.35

Ⅵ223.40~27.4018.50~19.000.7~0.812187

V17.40~22.9019.25~19.500.5~0.6392450

12<Ip≤0.35~

Ⅵ122.90~28.9019.00~19.250.6~0.9152018

150.38

Ⅵ228.90~32.4018.50~19.000.9~1.010168

V18.90~24.1519.00~19.500.6~0.7332268

15<Ip≤0.38~

Ⅵ124.15~30.4018.50~19.000.7~0.9131831

170.43

Ⅵ230.40~35.4017.50~18.500.9~1.091419

注：以上用于判断围岩等级的特征取值范围原则为小值取等。例如含水率ω

的范围为15.40~18.40时表示15.4≤ω<18.4，其余指标采用相同的原则进行范围

判定。塑性指数、含水率、重度为判定指标，其余指标为参考值。

3.0.4不同亚级粉质黏土暗挖隧道超前支护应满足表3.0.4的要求。

表3.0.4不同亚级粉质黏土基本支护形式

支护类型

围岩

钢拱超前小管全断面深备注

等级

架导管棚孔注浆

V○×××—

6

续表3.0.4

支护类型

围岩

钢拱超前小管全断面深备注

等级

架导管棚孔注浆

土质打设超前小导管与管棚困难

Ⅵ1○○○×时可不采用。满足注浆条件应进

行注浆

超前小导管应注浆加固；管棚应

Ⅵ2○○○○

根据现场土质情况判断是否注浆

注：本表为不同亚级粉质黏土支护形式基本规定，“○”为宜采用，“×”为不

建议采用，具体支护形式应根据工程实际情况进行判定，应符合设计要求。

3.0.5超前支护形式选型应具备详细现场地勘报告，根据粉质黏土

性质进行初步亚级划分，结合室内实验测定判断指标，进行详细亚

级划分。

3.0.6超前小导管、管棚支护施工时产生的废渣及废弃物应使用专

门车辆运输并专业处置，需辅助注浆措施的超前小导管、管棚支护

段严禁使用有毒性污染的化学浆液。

3.0.7超前支护所用钢管应进行力学性能和工艺性能抽查检测。

3.0.8在地下水位以下地层中进行小导管、管棚和深孔注浆施工时，

应降水后进行施工。注浆结束后，需对辅助注浆措施的超前小导管

支护段、管棚和深孔注浆效果进行检测，注浆薄弱部位应补充注浆。

3.0.9超前小导管支护应作为施工防塌限沉的辅助手段之一，正常

断面开挖仍应坚持“短开挖，强支护，紧封闭，勤量测”和环状开

挖，预留核心土的施工原则。大断面仍应选择分部开挖法；管棚注

浆作为施工防塌限沉的另一种辅助手段，一般断面开挖仍应坚持“管

超前、严注浆、短进尺，强支护，快封闭，勤量测”的施工原则。

3.0.10检验批质量验收合格应符合下列规定：

1主控项目的质量经抽样检验应全部合格；

7

2一般项目的质量经抽样检验应合格；当采取计数检验时般项

目的合格点率应达到80%以上，且不合格点的最大偏差值不应大于

规定允许偏差的1.5倍，钢结构工程不合格点的最大偏差值不应大于

规定允许偏差的1.2倍；

3应具有完整的施工操作依据、质量验收记录。

4超前小导管支护

4.1一般规定

4.1.1超前小导管支护适用于隧道拱部自稳能力较差的粉质黏土

地层。

4.1.2不同亚级粉质黏土超前小导管支护应符合下列规定：

300mm

1

50°

1

20°

90°

隧

道

中

线

图4.1.2超前小导管环向布置示意图

1对于V级粉质黏土地层，可不设置超前小导管支护，可适当

增加格栅拱架的布设间距，将开挖步间距在0.50m~0.75m的基础上

增加为0.75m~1.00m。

2对于Ⅵ1级粉质黏土地层拱顶超前小导管沿开挖轮廓线布设

8

范围为90°~120°，前后排导管水平搭接长度不宜小于1m，且导管长

度不宜小于3m，环向间距为300mm~400mm。

3对于Ⅵ2级粉质黏土地层，隧道施工时超前小导管沿隧道拱

顶布设范围不宜小于150°。前后排导管水平搭接长度不宜小于1m，

且导管长度不宜小于3m，环向间距为300mm~400mm，超前小导管

应进行注浆。超前小导管布置范围如图4.1.2所示。

4.1.3超前小导管注浆参数应符合设计要求，注浆完成后，应在注

浆体强度达到设计要求后再进行开挖。

4.2设计

4.2.1超前小导管支护设计应满足下列要求：

图4.2.1超前小导管纵向布置示意图

1超前小导管支护设计应根据地质条件、隧道周边环境、隧道

断面大小及支护结构型式，选用不同的设计参数；

2超前小导管应和钢拱架配合使用，从钢拱架断面腹部穿过，

且小导管尾部焊接在钢拱架上，管口应设置止浆阀；

3超前小导管应采用热轧无缝钢管制作，外径为25mm~50mm，

壁厚3.25mm。为便于超前小导管插入隧道周围土层内，钢管前端宜

做成尖锥状，尾部焊接箍筋；

9

4超前小导管沿隧道周边布设，每榀或两榀钢拱架施作一环，

间距l0宜为750mm，相邻两排水平投影搭接长度l1应不小于1000mm，

外插角θ宜为5°~15°，步长L0宜为5000mm~6000mm，见图4.2.1；

5小导管前部注浆孔的孔径宜为6mm~8mm，间距宜为

100mm~200mm，呈梅花形布置，尾部长度不小于300mm；

4.2.2超前小导管注浆设计应满足下列要求：

1超前小导管注浆设计应根据地质条件、隧道断面大小、周围

环境情况及支护结构型式，选用不同的注浆设计参数；

2隧道所处粉质黏土地层为可塑、软塑状态时，应根据现场地

质情况及注浆试验效果确定是否采取注浆措施；

3超前小导管注浆压力宜控制在0.5MPa~1MPa，浆液扩散半径

宜为0.5m，注浆速度宜控制在50L/min~100L/min，并应由现场试验

确定；

4.2.3超前小导管注浆材料应满足下列要求：

1应根据隧道所处粉质黏土地层条件合理选择注浆材料，一般

地段应选用水泥浆或超细水泥浆，富水地带应选用水泥—水玻璃浆

液，对于前期及后期强度要求很高的地层，可选择硫铝酸盐类水泥

浆（TGRM水泥浆特种灌浆料，HSC水泥基特种注浆料）；

2采用单液浆应满足下列要求：

1)注浆原材料

水泥：新鲜的普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5MPa；

促凝剂：氯化钠，工业品，掺量0.5%（占水泥比重）；三乙醇

胺，工业品，掺量0.05%（占水泥比重）；或水玻璃，40°Bé以上，

掺量3%~5%。

2)配合比

根据地铁暗挖隧道地质条件及注浆目的，单液水泥浆水灰比宜

为(0.8~2.0):1，掺加0.5%氯化钠和0.05%三乙醇胺复合促凝剂或

3%~5%的水玻璃。

3采用水泥—水玻璃双液浆应满足下列要求：

10

1)注浆原材料

水泥：新鲜的普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5MPa；

水玻璃：模数2.2~2.8，浓度不低于40°Bé；

缓凝剂：磷酸氢二钠，工业品。

2)配合比

水泥浆：水灰比(1.0~1.5):1（质量比），缓凝剂掺量1%~3%（根

据凝胶时间而定）；

水玻璃浆：35°Bé；

双液浆配合比：水泥浆：水玻璃浆=1:(1.0~0.6)；

具体配比应根据胶凝时间和现场注浆试验确定。

4采用硫铝酸盐类水泥浆应满足下列要求：

1)注浆原材料

TGRM水泥浆特种灌浆料，HSC水泥基特种注浆料，按照要求

的凝结时间配制。

2)配合比：水灰比宜为(0.8~1.2):1。

4.2.4超前小导管注浆浆液配制应满足下列要求：

1单液水泥浆配制应在搅拌机内进行。其投料顺序为：在放水

的同时，将促凝剂、氯化钠和三乙醇胺一并加入并搅拌，待水加至

设计量后，继续搅拌1min，然后投入水泥，再搅拌3min。单液水

泥浆现场配置表见附录A；

2水泥—水玻璃浆液的配制

1)水泥—水玻璃双液注浆材料应按浆液配比进行计量，且水泥

等固相材料宜采用质量称量法进行计量，允许偏差为±5%；水和添加

剂可按体积进行计量，允许偏差为±1%；

2)水泥浆应搅拌均匀，且搅拌时间不应小于3min，并应测量水

泥浆液密度；

3)集中配置水泥浆液时，宜制备水灰比为0.5的水泥浆，且输

送水泥浆的管道流速宜为1.4m/s~2.0m/s。注浆前应根据水泥—水玻

璃双液注浆浆液设计配比对集中制备的水泥浆的水灰比进行调配；

11

4)水玻璃宜在使用前加水稀释到20°Bé~50°Bé备用，并应确保

搅拌均匀，水玻璃稀释见附录B：

5)水泥—水玻璃双液注浆浆液在使用前应过滤，浆液从制备至

耗尽的时间不应超过其初凝时间，且不宜大于2h；

6)水泥—水玻璃双液注浆浆液应保持在5℃~40℃之间；用热水

搅拌制备水泥—水玻璃双液注浆浆液时，拌合水的温度不应超过

40℃；

3配制浆液或稀释水玻璃时，严防水泥包装纸及其他杂物混入。

注浆时应对浆液设网过滤。未经过滤的浆液严禁进入泵体；

4配制好的浆液不宜停放时间过长，停放超过1h应重新对浆

液凝胶时间等指标进行测定。

4.3施工

4.3.1超前小导管安设应满足下列要求：

1超前小导管的安设应采用引孔顶入法，安设过程中应做好记

录，见附录C。超前小导管安设步骤如下：

1)小导管打设前，应对孔位进行定位、标记；

2)宜采用风钻或煤电钻引孔，或用吹管将碎屑吹出，开孔孔径

宜为50mm，孔深视超前小导管长度确定；

3)插入超前小导管，若插入困难，可用带冲击锤的风钻顶入；

4)检查小导管内有无充填物，若导管内有充填物，应用吹管将

充填物吹出或掏勾勾出充填物；

5)导管周围缝隙用塑胶泥封堵，并用棉纱将孔口堵塞；

6)对于采用注浆措施的超前小导管，管端宜外露200mm，以便

安装注浆管路；对于不向地层中注浆的小导管，应采用较小的压力

使管内充满浆液，增加导管刚度，减小变形和沉降，同时充满管与

孔壁之间的缝隙。

2为防止注浆过程中工作面漏浆，小导管安设后应对工作面进

12

行喷射混凝土封闭。喷射厚度视地质情况以50mm~80mm为宜；

3当采用超前小导管支护施工时，应对小导管施工部位、规格

尺寸、布设角度、间距及根数、注浆类型、数量等应进行记录，并

可按本规范附录D的规定填写。

4.3.2超前小导管注浆施工作业应满足下列要求：

1注浆开始前，应根据注浆方式正确连接管路，双液注浆管路

布置如图4.3.2-1所示。单液注浆时可撤掉一条管路；

图4.3.2-1双液浆注浆管路连接示意图

2注浆开始前，应进行压水或压稀浆试验，检验管路的密封性

和地层的吸浆情况，压水试验的压力不得小于设计终压，时间不应

小于5min；

3水泥浆液应采用拌合桶配制，配制水泥浆或稀释水玻璃浆液

时，应防止杂物混入，拌制好的浆液应过滤后使用；

4注浆时应经常观测注浆压力和注浆流量的变化，若发现异常

情况应及时处理；

5注浆过程中应经常观察工作面及管口情况，若发现漏浆和串

浆应采用间歇注浆、封堵等措施处理；

13

6双液注浆时每隔5min或变更浆液配比时，应在孔口测量浆

液凝胶时间；

7注浆过程中应做好注浆记录，见附录E，每隔5min详细记录

压力、流量、凝胶时间等，并记录注浆过程中的情况；

8为防止串浆情况发生，注浆施作宜采用二序跳孔间隔进行；

9孔口管结构、埋设质量应符合下列规定：

1)孔口管结构应符合设计要求；

2)孔口管埋设应牢固；

3)孔口应不跑浆。

10当满足下列条件时可结束单孔注浆:

1)注浆过程中压力逐渐上升，注浆流量逐渐减少，当注浆压力

达到终止注浆压力，且注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结

束该孔注浆；

2)注浆压力未达到设计终止注浆压力，注浆量已达到设计注浆

量，且无漏浆现象时，亦可结束该孔注浆；

3）注浆压力达到设计终压，注浆量未达到设计量的80%时，应

根据相邻小导管注浆量大小，判断是否可以终止单孔注浆，必要时

应补孔注浆；

1180%小导管注浆孔达到注浆结束标准，且无漏注现象，单循

环超前小导管注浆完成。

4.3.3超前小导管打设设备与打设效果应满足下列要求：

1超前小导管安设应配备与工艺相适应的成孔设备、顶管设备

和其他辅助设备，不可