CN101709651A - 海底隧道的注浆堵水方法 - Google Patents

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赵晋友
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一种海底隧道的注浆堵水方法。其包括在位于海底隧道正前方的掌子面处预留或人工设置一道止浆墙;如为人工设置的止浆墙,对止浆墙周围且位于支护外的围岩上开孔注浆;在止浆墙上采用全断面注浆、周边帷幕注浆或局部注浆方式对掌子面前方的地层进行加固等步骤。本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法能够根据掌子面前方的地质和具体施工条件而对掌子面前方的区域进行有针对性的加固,这样不仅能够堵塞住围岩渗水通道,以防海水通过断层及软弱带进入隧道内部,而且还可以提高围岩的整体强度,从而使海底隧道具有足够的承载能力,因此安全性、稳定性好。

Description

海底隧道的注浆堵水方法
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域,特别是涉及一种海底隧道的注浆堵水方法。
背景技术
由于地壳运动的原因而使地层上形成很多褶皱、断层和裂隙,其中局部地区成为富水区,有些地区还具有暗河、溶洞等,因此当隧道开挖而遇到这样的地层时,就有可能遇到坍塌和涌水等危险。节理裂隙将会切割岩层,使其整体结构强度降低,而节理裂隙的连通又会大大增强岩层的透水性,不仅会使其地下水补给范围扩大,而且地表水也下渗,结果侵蚀风化岩层,从而降低岩石间的内粘聚力以及岩层的力学强度。在海底隧道施工过程中,特别是在断层破碎带地段或软弱地层地段,高压涌水始终是一个重大的灾难性事件,地下水涌入海底隧道通常是在高压之下并有无穷无尽的水源,而此时采用排水和抽水或提高隧道内部大气压力(施工都是在增压条件下进行)的方法都将是无效的,而控制地下水的有效方法就是注浆堵水。
注浆堵水的目的一是保证施工期间的安全;二是确保二衬施工后能够减轻运营期间的排水压力。
注浆堵水的基本原理就是在一定的压力下将胶凝性材料定量注入到岩层中,使该材料在岩层裂隙内流动扩散、充填和固结,由此成为具有一定强度和低透水性的结石体,以充塞住岩层裂隙,从而截断水流通道,固结破碎岩石,提高其整体结构强度,避免地下水流入作业面,从而保障施工的安全。
海底隧道的断层及软弱地层加固技术与陆地相同条件的技术没什么区别。但是,当这种情况发生在有贯穿至海底水面或强风化带的构造痕迹时,情况则与陆地条件极为不同。其一是可能产生高水压问题,对支护结构承载力造成威胁;其二是通透性的突水涌泥问题。但到目前为止尚未见到一种有效的海底隧道注浆堵水方法见诸报导。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种能够提高海底隧道安全性和稳定性的海底隧道的注浆堵水方法。
为了达到上述目的,本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)沿海底隧道的开挖方向以每隔2~3m的长度作为一个断面,并在位于海底隧道正前方的掌子面处预留或人工设置一道止浆墙;
2)如为人工设置的止浆墙,在止浆墙凝固期间对止浆墙周围且位于支护外的围岩上用凿岩机相隔距离开设注浆孔,然后在该孔中插入注浆管并注浆,以对这部分围岩进行加固;
3)根据掌子面前方的地勘资料及超前地质预报综合结果,在止浆墙上采用全断面注浆、周边帷幕注浆或局部注浆方式而对掌子面前方的地层进行加固;
4)然后继续开挖至下一个断面,重复上述步骤1)-步骤3)直至完成整个海底隧道的挖掘过程。
所述的步骤1)中的止浆墙为预留岩柱或人工砌筑混凝土层。
所述的步骤2)中围岩的加固厚度为15~20m。
所述的步骤3)中的全断面注浆是在整个止浆墙上相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔并注浆。
所述的步骤3)中的周边帷幕注浆是在止浆墙的外周部位相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔并注浆。
所述的步骤3)中的局部注浆是在止浆墙的局部部位相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔并注浆。
本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法能够根据掌子面前方的地质和具体施工条件而对掌子面前方的区域进行有针对性的加固,这样不仅能够堵塞住围岩渗水通道,以防海水通过断层及软弱带进入隧道内部,而且还可以提高围岩的整体强度,从而使海底隧道具有足够的承载能力,因此安全性、稳定性好。
附图说明
图1为采用本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法过程中设置止浆墙时海底隧道纵向结构剖视图。
图2为采用本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法过程中采用全断面注浆方式注浆时海底隧道纵向结构剖视图。
图3为图2中A-A向结构示意图。
图4为采用本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法过程中采用周边帷幕注浆方式注浆时海底隧道纵向结构剖视图。
图5为图4中B-B向结构示意图。
图6为采用本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法过程中采用局部注浆方式注浆时海底隧道纵向结构剖视图。
图7为图6中C-C向结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法进行详细说明。
如图1-图7所示,本发明提供的海底隧道的注浆堵水方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)沿海底隧道1的开挖方向以每隔2~3m的长度作为一个断面,并在位于海底隧道正前方的掌子面处预留或人工设置一道止浆墙2;
2)如为人工设置的止浆墙2,在止浆墙2凝固期间对止浆墙2周围且位于支护3外的围岩用凿岩机相隔距离开设注浆孔,然后在该孔中插入注浆管并注浆,以对这部分围岩进行加固;
3)根据掌子面前方的地勘资料及超前地质预报综合结果,在止浆墙2上采用全断面注浆、周边帷幕注浆或局部注浆方式而对掌子面前方的地层进行加固;
4)然后继续开挖至下一个断面,重复上述步骤1)-步骤3)直至完成整个海底隧道1的挖掘过程。
所述的步骤1)中的止浆墙2为预留岩柱或人工砌筑混凝土层。
所述的步骤2)中围岩的加固厚度为15~20m,具体加固厚度视围岩体裂隙发育情况而定。
所述的步骤3)中的全断面注浆是在整个止浆墙2上相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔4并注浆。
所述的步骤3)中的周边帷幕注浆是在止浆墙2的外周部位相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔4并注浆。
所述的步骤3)中的局部注浆是在止浆墙2的局部部位相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔4并注浆。
可根据掌子面前方的地质和具体施工条件选择采用预留岩柱或人工砌筑混凝土层作为止浆墙2,优先选用预留岩柱。对于由人工砌筑混凝土而制成的止浆墙2,因其工序较多,施工较复杂,但是止浆效果好,一般选用较简单的单级平面型。另外,这种止浆墙2浇筑完毕后需要凝固7天才能注浆,为了保证注浆加固和堵水的成功,可在这7天之内对止浆墙2周围且位于支护3外的围岩进行加固,凿岩机的开孔数量通常为7~12个,并用双液浆或者早强水泥进行加固。
另外,根据地勘资料及超前地质预报结果综合判定,当满足下列条件之一时采用全断面注浆方式:前方地层为V级围岩或围岩破碎、断层岩体风化严重或存在断层泥;单孔出水量大于60L/min的超前探水孔超过2个或整个掌子面出水量大于6m3/h;探水孔水压≥0.6MPa;隧道通过以上特点断层长度大于25m,且一次不能完成。此外,施工时应先开设周边注浆孔,并且断面内的注浆孔按探水注浆方式进行开挖。
当满足下列条件之一时采用周边帷幕注浆方式:前方围岩比较破碎,节理裂隙发育;单孔出水量25L/min~60L/min的超前探水孔超过2个或整个掌子面出水量3m3/h~6m3/h;探水孔水压0.3~0.6MPa;其它有全断面需要注浆的特点,但隧道穿过长度小于25m。
当满足下列条件之一时采用局部注浆方式:隧道局部断面围岩节理裂隙较发育或比较破碎,其余部位围岩比较完整;单孔出水量5L/min~25L/min的超前探水孔超过2个或整个掌子面出水量0.5m3/h~3m3/h;探水孔水压≤0.3MPa。另外,具体布孔位置是根据探水孔出水情况而确定的。
结合海底隧道工程的特点,可以选择普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、特制硫铝酸盐水泥浆单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆等作为注浆材料。其中普通水泥单液浆的水灰比为0.4~1∶1;普通水泥-水玻璃双液浆的水灰比为0.4~1∶1;超细水泥单液浆的水灰比为0.6~1.2∶1;特制硫铝酸盐水泥浆单液浆的水灰比为0.6~1.2∶1。
此外,采用全断面注浆方式时,可将注浆孔4在整个止浆墙2上以隧道中轴线为中心呈同心环状设置,孔间间距为1m左右。
采用周边帷幕注浆时,可将注浆孔4在止浆墙2的外周部位以隧道中轴线为中心呈同心环状设置,孔间间距为1m左右。
采用局部注浆时,注浆孔4在止浆墙2上的位置和数量需根据具体围岩情况和出水部位进行确定,孔间间距为1m左右。
另外,注浆时先注外圈孔,再注内圈孔;同序孔间隔注浆,注完一孔,跳过一孔或多孔注浆;先注无水区,后注有水区,钻一孔注一孔,钻孔间隔距离适当放大。先注稀浆液再注浓浆液。后续注浆孔同时作为检查孔。

Claims (6)

1.一种海底隧道的注浆堵水方法,其特征在于:所述的海底隧道的注浆堵水方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)沿海底隧道(1)的开挖方向以每隔2~3m的长度作为一个断面,并在位于海底隧道正前方的掌子面处预留或人工设置一道止浆墙(2);
2)如为人工设置的止浆墙(2),在止浆墙(2)凝固期间对止浆墙(2)周围且位于支护(3)外的围岩用凿岩机相隔距离开设注浆孔,然后在该孔中插入注浆管并注浆,以对这部分围岩进行加固;
3)根据掌子面前方的地勘资料及超前地质预报综合结果,在止浆墙(2)上采用全断面注浆、周边帷幕注浆或局部注浆方式而对掌子面前方的地层进行加固;
4)然后继续开挖至下一个断面,重复上述步骤1)-步骤3)直至完成整个海底隧道(1)的挖掘过程。
2.根据权利要求1所述的海底隧道的注浆堵水方法,其特征在于:所述的步骤1)中的止浆墙(2)为预留岩柱或人工砌筑混凝土层。
3.根据权利要求1所述的海底隧道的注浆堵水方法,其特征在于:所述的步骤2)中围岩的加固厚度为15~20m。
4.根据权利要求1所述的海底隧道的注浆堵水方法,其特征在于:所述的步骤3)中的全断面注浆是在整个止浆墙(2)上相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔(4)并注浆。
5.根据权利要求1所述的海底隧道的注浆堵水方法,其特征在于:所述的步骤3)中的周边帷幕注浆是在止浆墙(2)的外周部位相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔(4)并注浆。
6.根据权利要求1所述的海底隧道的注浆堵水方法,其特征在于:所述的步骤3)中的局部注浆是在止浆墙(2)的局部部位相隔距离向前开设多个呈放射状的注浆孔(4)并注浆。
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