注浆材料
　　根据不同的注浆目的注浆材料一般分为二类：第一类为注水泥砂浆，其主要作用为增强导管的刚度；第二类为注水泥浆或水泥—水玻璃双液浆等化学浆液，其主要作用为：
　　（1）通过浆液的化学作用，将坑道周围喷浆区的松散岩体在短时间凝固并达到一定自稳力，为掘进时的施工安全提供保障；
　　（2）浆液进入岩（土）体的空隙凝结固化后起防水作用。
　　水泥—水玻璃双液浆的固结时间一般为4小时左右，单液水泥浆的固结时间一般为8小时左右。
　　注浆压力
　　注浆压力是促使浆液在岩（土）层裂隙中流动扩散的一种动力，必须有足够的注浆压力来克服岩（土）内天然水头压力和地层裂隙阻力才能使浆液充分扩散填充，达到加固堵水的作用。因此，在浆液的粘稠度固定的情况，注浆压力直接与岩（土）层的裂隙宽度和粗糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高亦会劈裂岩（土）体，因此注浆压力一般控制在0.5~1.0Mpa。
　　施工关键控制技术
　　○1钻孔前，应对不稳定的开挖面进行喷混凝土5~10 cm厚进行封闭。
　　○2钻孔直径应较管径大20mm以上，环向间距40cm ；外插角采用10°，纵向搭接长度不小于1.0米。
　　○3小导管插入后外露一定长度，以便连接注浆管，并封紧孔口。
　　○4水泥采用新鲜的普通硅酸盐32.5或以上等级的水泥；砂采用＜2.5mm中细砂。膨胀剂采用微膨胀剂，补偿水泥砂浆硬化收缩量；注浆配合比由试验室选定。  注浆设备应性能良好，工作压力应满足注浆压力要求。
　　○5小导管注浆的孔口最高压力应严格控制在允许范围内，以防压裂开挖面，注浆压力控制在0.5Mpa~1Mpa，止浆塞应能经受注浆压力。
　　○6小导管注浆扩散半径为0.5米。充填率考虑为20%，作为计算一个眼的注浆量。
　　○7控制注浆量，即每根导管内已达到规定的注入量时，就可结束；若孔口压力已达到规定压力值，但注入量仍不足，亦应停止注浆。
　　○8注浆结束后，应作一定数量的钻孔，检查注浆效果。如未达到要求，应进行补注浆。
　　3.4.3水平旋喷支护
　　水平旋喷注浆法,是在土层中水平(亦可作小角度的俯、仰和外斜)钻进成孔,注浆管呈水平状,喷嘴由里向外移动进行旋喷、注浆。可适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地层对于含大粒径块石、大植物有机质、以及地下水流速过大和已涌水的场地, 应根据现场适应结果确定其适用性。
　　在浅埋暗挖隧道施工中水平旋喷法加固底层具有：(1)在隧道开挖之前,于掌子面前方构筑拱形刚性体,减轻了传到掌子面和支护上的荷载,控制开挖引起的变形； ( 2)因旋喷土体形成了改良的强度高的改良体,支撑了上部荷载,控制了不良地层的坍塌等现象； (3)因采用专门的机械设备施工,可根据需要控制水泥桩体的直径,要求旋喷直径较大时,可采用复喷、定喷、摆喷等工艺相结合,或加大喷射压力,或适当放慢回提速度等,使之满足预定的设计要求； (4)水泥的用量及切削土体的方向可以控制,旋喷桩重叠比较规则,形成的衬砌体较固结注浆形成的衬砌体均匀,且强度也高； (5)因允许有较大的浆液溢流和回灌补浆,可以有效控制地面隆起和旋喷桩断桩或凹陷等现象的出现。
　　一、水平旋喷法的设计
　　水平旋喷作为一直新兴的岩土加固技术, 目前尚无统一的设计规范, 根据《建筑地基处理技术设计规范一》中有关商压喷射注浆法的设计要求, 高压喷射注浆法的设计应根据半经验半理论的方法加以判断、确定,有条件的可以针对施工地层进行现场试验, 以确定旋喷桩的桩径、强度与地层间的关系因此, 水平旋喷桩设计应遵循以下原则：
　　1.水平旋喷桩的设计要考虑多方面因素, 场区土层条件、水文地质条件、地面荷载条件、墓础埋深以及基础结构断面各项参数、施工方法等等。综合考虑施工参数对加固区变形的影响, 在确保地表结构安全使用的同时,保证施工的安全在设计时综合考虑各种因素条件下, 力求面面俱到。
　　2.对于复杂环境条件下岩土加固的问题, 对水平旋喷桩的长度、水平旋喷桩施工的精度等有很高的要求, 这样, 在设计水平旋喷桩时必须考虑工艺的可行性, 以满足施工要求, 保证工程进度。
　　孔位布置设计
　　孔位布置方式根据工程性质确定, 一般应现根据地层、设备等因素, 确定水平旋喷桩的直径大小, 根据直径大小考虑孔位布置，根据经验常采用2个旋喷孔之间距离1.5倍为旋喷桩直径进行旋喷桩孔的布置。一般设计桩径相互搭接不宜小于300mm。喷射管分段提升的搭接长度不得小于200mm。通常前后拱棚的搭接长度为2～3m。在普通硅酸盐水泥浆中掺入2%～4%的水玻瑞, 可显著提高固结体的抗渗性。
　　二、施工关键技术
　　1.传统的垂直旋喷在施工精度上主要控制的方面有浆液质量、桩体强度、承载力及桩径、桩位、桩长等等, 水平旋喷施工工法的精度控制不仅包括垂直旋喷工法里相关内容, 而且还应包括上倾角度、搭接位置、桩体空间分布等等。
　　由于桩体呈水平布置, 施工时应主要桩端位置的固定, 及时做好搭接处理,以免由于上方土体的作用, 造成桩体挠度较大。施工时水平旋喷桩较长, 应注意水平旋喷桩体的空间分布, 水平方向上应注意钻进过程保持钻杆给进一致, 以免造成窜桩无法钻进或旋喷等现象。还应注意水泥浆液的性能, 如水泥浆体的强度、耐久性、防渗等等。
　　2.孔口溢流是水平旋喷桩施工的关键部分, 与垂直旋喷桩不同, 水平旋喷桩施工时往往具有一定的上倾角度, 如果不控制好孔口的返浆溢流则会造成无法成桩或成桩失败等现象。孔口的返浆溢流不应过大, 溢流过大, 孔内浆液无法充分填充旋喷所产生的孔洞部分, 造成桩体有空洞的现象, 桩体达不到强度要求溢流过小, 则又会使得孔内压力过大, 造成周边土体变形, 地面隆起等不良现象。因此, 施工时因结合现场的参数, 采用合理的止浆方式, 做到根据实际的情况来处理止浆。
　　    3.为确保旋喷桩的成桩质量,设计旋喷桩长度不宜太长,在旋喷工艺设计上,如果设计要求桩体长度较大,应在旋喷桩的末端适当增加旋喷时间和旋喷注浆压力。
　　4.为防止旋喷桩柱体下倾,给隧道外扩掘进增加工作量,根据地层条件合理确定拱棚仰角,一般设计仰角在3°～5°。
　　5.高压旋喷注浆施工工艺参数的选择与设计,是控制旋喷桩体质量的保证。目前用于水平旋喷注浆主要是以单管高压旋喷施工法,它与垂直旋喷注浆法施工工艺大致相同,压力、泵量、提升速度、转动速度、喷嘴类型与直径、土层情况和喷浆材料等,是影响和决定旋喷桩质量的主要施工参数。
　　6.相邻旋喷段水泥桩体搭接长度的设计。经现场取样测试水泥土的抗压强度,为确保旋喷水平拱棚的承载强度,应尽可能增大相邻拱棚的搭接长度,特别当旋喷桩长度较长时。通常前后拱棚的搭接长度为2～3m。
　　3.4.4超前管棚支护
　　超前管棚支护是在拟开挖的隧道、地下洞室等开挖外轮廓周边上,间隔一定的间距,沿洞轴以一定的外插角钻孔,安装惯性矩大的钢管,然后进行注浆固结的一种预支护措施。
　　管棚法的施工工艺流程为:设置管棚基地一水平钻孔一压入钢管(必须严格向钢管内或管周围土体注浆)一管棚支护条件下进行开挖。
　　工艺流程及工作原理
　　其工作原理为:①通过管棚注浆,使拱顶预先形成加固的保护环。预加固环发挥“承载拱”的作用,承受拱上部的地面荷载和岩层重量,使拱内部围岩仅承受拱部围岩的形变压力,从而创造了理想的开挖条件。②当超前管棚沿隧道开挖轮廓周边密布时,加固环的变形变小,传递给隧道支护结构的上部荷载大大减小,同时通过环形固结层与管棚,将拱部围岩的形变应力传递给支撑拱架。由于支撑拱架间的相互连接,形成整体支护,有效地保证了掘进施工和初期支护的安全。
　　管棚受力荷载的确定
　　管棚受力荷载的确定，是进行管棚受力分析的关键环节，其包括作用范围和作用分布的确定。由于围岩分布的不均匀性，其性质、结构构造、埋深等各个方面的因素影响着围岩压力的性质、大小和分布。使得确定管棚的受力荷载变得困难和复杂。在学术界也存在着很多争议，不同的研究者有着不同的荷载计算方法。
　　对于粘性土和非粘性土可以采用不同的计算方法确定隧道开挖引起的扰动范围。对于粘性土而言，适宜采用圆域法，假定土体为各向同性的均质材料，工作面开挖产生的土体应力释放是各向相同的，且呈现球对称分布。
　　 　　普氏理论认为，当隧道为圆形或正方形，土层为破碎或软弱土层或砂土层时，根据松散体理论，有衬砌时洞室围岩侧壁的崩塌只可能发展到与垂直线成 的斜面，可得压力拱跨度为：
　　管棚超前支护参数的选择
　　布设形式的选择
　　a、扇形布设:用于隧道断面内地层比较稳定,但拱部附近的地层不稳定的场合。此外,在软弱地层中为了控制地表沉降、减小支护结构的受力时,也大多采用此种布设,扇形角度可根据工程类比和具体研究确定,常有120度和150度布设法。
　　b、半圆形布设:用于隧道下半部分地层稳定,但起拱线以上的地层不稳定的场合。此外,即使地层比较稳定,但是地表周围有建筑物、埋深很小时,也大多采用此种布设。
　　c、门形布设:用于拱顶直墙断面和矩形断面中的隧道基础稳定,但断面内及上部地层不稳定情况。
　　d、全周布设:用于软弱地层或膨胀性、挤出性围岩等极差的场合。但是不提倡采用全周布设,用垂直底部和边墙的锚杆注浆取代,效果更好。
　　e、上部一侧布设:隧道一侧有公路、铁路、重要结构物等需要防护,或斜坡地形可能形成偏压时采用。
　　f、上部双层布设:用于隧道上部有重要设施,拱部地层是崩塌性的、不稳定的地段,或地铁车站等大断面隧道施工或突水段施工时采用。
　　g、一字形布设:在铁路、公路正下方施工,或在某些结构物下方施工时采用。
　　2、管棚长度的确定:管棚长度的确定,应视隧洞所处地形、地质及地面建(构)筑物状况而定。在地质条件预计比较复杂的情况下,为慎重起见,应该沿着隧道轴向进行试验钻孔,以取得更详细的数据来决定管棚的施工区长度。常用长度为10~35m,由4~6m的无缝钢管采用丝扣连接而成。最近也有长度超过100m的记录。
　　3、钢管的选择目前的管棚分为3大类:a、管径小于129mm的为小管棚体系；b、管径为129~299mm的为中管棚体系；c、管径大于300mm的为大管棚。小管棚的作用主要起加固围岩和扩散围岩压力的作用；大管棚可以近似为刚性结构；而中管棚则介于两者之间。
　　4、钢管环向布设间距的选择钢管环向布设间距对防止上方土体塌落及松弛有很大的影响,施工中需综合考虑。一般采用的间距为2.0~5.0倍的钢管直径；在铁路、公路及重要结构物下方时,可采用搭扣或连续布设方式。
　　管棚施工关键技术
　　 (1)疏排地表水：洞口仰坡稳定地层,增设环型截水沟一道,拦截地表水；建立排水系统,使地表水尽快顺畅地排出洞口不稳定范围,以防积水下渗。
　　   (2)施作大管棚导向墙：洞口管棚施工前,应浇筑导向墙,导向墙在洞口衬砌外轮廓线以外施作。导向钢管沿拱圈环向布设间距、位置及方向应准确。严格控制钻孔的平面位置。管棚不得进入隧道开挖线内,相邻钢管不得相撞。

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