1．定义和适用范围
超前锚杆是在开挖掘进之前，在开挖面的拱部一定范围内，沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方一定范围内打入的纵向锚杆（或小钢管）。通过锚杆对围岩的加固作用，形成超前于工作面的围岩加固棚，在此棚的保护下进行开挖。开挖一个进尺后，再打入一排纵向锚杆，再掘进，如此往复推进，如图8-1-1所示。这是一种先加固后开挖的逆序作业，即锚杆安装先于岩体开挖，故称为“超前锚杆”。
锚杆超前支护施工简单，柔性较大，整体刚度较小。它主要适用于应力不太大、地下水较少的破碎、软弱围岩的隧道工程中，如裂隙较发育的较硬围岩、砂土地层、堆积地层、断层破碎带、水平薄层状地层、浅埋和坍方地段等，且一般与系统锚杆同时使用，形成联合支护。
图8-1-1 超前锚杆预锚固围岩
2．设计和施工要点
超前锚杆常用φ18～28 mm的螺纹钢筋，设计参数如表8-1-1所示。公路隧道也用φ32 mm小钢管。自进式锚杆直径可取28～76 mm，长度宜为5～10 m。
表8-1-1 超前锚杆设计参数(www.xing528.com)
注：① 外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角。
② 锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑，较为经济的长度为2倍循环进尺加1 m。
超前锚杆以往多采用砂浆锚杆，锚杆体用螺纹钢筋加工，将钢筋头部加工成扁铲形或尖锥形，尾部焊箍。施工时，都要先钻孔，用凿岩机或凿岩台车引孔。钻孔时应控制用水量，以防塌孔。钻孔应保证设计的位置和锚杆外插角。利用注浆泵往孔内注入早强水泥砂浆。注浆时，以水引路，将拌和好的砂浆装入注浆器并充满管路，且将注浆管插入到管口离孔底10 cm位置。开进风阀门，用高压空气将水泥砂浆压入孔眼中，注浆管逐渐被砂浆向外推挤，注到孔深的2/3以上时停止注浆。然后用锤击或风钻将锚杆顶入，孔内多余的砂浆被挤出孔口，最后将锚杆尾部端头与钢架焊接牢固。
超前锚杆的安装误差，一般要求孔位偏差不超过5 cm（公路）或10 cm（铁路），外插角不超过1°～2°，锚入长度不小于设计长度的96%。开挖时应注意保留前方有一定长度的锚固区，以使超前锚杆的前端有一个稳定的支点。其尾端应尽可能多地与系统锚杆及钢筋网焊连。超前锚杆与被支撑围岩间出现间隙时，应采用喷射混凝土填满。若掌子面出现滑坍现象，则应及时喷射混凝土封闭开挖面，并尽快打入下一排超前锚杆，然后才能继续开挖，下一循环的开挖应考虑适当缩短掘进循环进尺。超前锚杆施工完成8h后方可进行开挖。开挖后应及时喷射混凝土，并尽快封闭环形初期支护。开挖过程中应密切注意观察锚杆变形及喷射混凝土层的开裂、起鼓等情况，以掌握围岩动态，及时调整开挖及支护参数。开挖时锚杆之间仍有掉块时，说明锚杆间距过大，需补打锚杆，增加支护密度，下一环超前锚杆的横向间距需要加密。如遇地下水时，则可钻孔引排。但应密切注意地下水是否变浑及流量增减情况。必要时应在洞内钻孔进行超前地质探察，以便针对突然出现的不良地质情况制定相应的预备施工方案和紧急处理措施。
超前锚杆工艺流程如图8-1-2所示。
图8-1-2 超前锚杆施工工艺流程
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