CN102418535A - 一种地下工程揭露冻结管的封堵及注浆方法 - Google Patents

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武光辉
赵强
张健
邵学敏
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本发明公开了一种地下工程揭露冻结管的封堵及注浆方法。在地下工程中揭露冻结管时，首先在冻结管外围进行掏槽，用钢板和锚杆将冻结管沿硐室顶、底板固定，对冻结管周围进行喷浆，再截断冻结管，预埋注浆管，进行焊接封堵，最后进行注浆，从而在硐室顶、底板的冻结管及环形空间中形成注浆隔水层，保护地下空间不受水害影响。该方法具有结构简单、安全、成本低、隔水作用显著的特点，可广泛应用于冻结法施工的地下工程防治水。

Description

一种地下工程揭露冻结管的封堵及注浆方法
技术领域
本发明涉及地下工程防治水的方法，具体涉及一种冻结法施工中揭露冻结管的封堵及注浆方法。
背景技术
冻结法凿井是在地下工程施工之前，首先在欲开挖地下空间的周围打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结器，低温盐水在冻结器中流动，吸收其周围地层的热量，在松散、含水不稳定地层中形成冻结圆柱，冻结圆柱逐渐扩大并连接成封闭的、满足设计厚度和强度的圆筒—冻结圈，以抵抗土、水压力，隔绝地下水，以便安全穿过含水地层，是一种特殊的施工方法。
冻结法施工中冻结钻孔与冻结管之间的环形空间形成具有水力联系的导水通道，将从地面到冻结孔底所有的含水层连成一体，原来的隔水层失去隔水作用。随着冻结法施工应用的拓展，冻结深度也不断增加，在地下工程施工中难免再次揭露冻结管，冻结管揭露后不进行专门处理，在静水压力和围岩蠕变作用下，很容易造成支护破坏和巷道、硐室、隧道出水，事后处理存在施工困难且风险较大的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、安全、成本低，隔水作用显著的一种封堵冻结管的方法。
本发明的另一目的在于提供一种冻结管封堵后的注浆方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种地下工程揭露冻结管的封堵方法，该方法按以下步骤进行：
1）、首先在需要封堵冻结管的地方，在冻结管外围进行掏槽，完全揭露冻结管；
2）、当冻结管揭露后，用第一固定钢板、第二固定钢板和第一锚杆、第二锚杆将冻结管固定在硐室顶板、底板上；
3）、沿硐室顶板进行局部喷浆，将第一固定钢板包裹在喷浆层中，以防止注浆时跑浆，喷浆厚度150mm～200mm；
4）、将上部冻结管在硐室内外露300～400mm处截断，下部冻结管在巷道或硐室内外露150～200mm处截断；
5）、上部冻结管口截断处用第一封闭钢板将上部冻结管口进行焊接封堵，并预埋两根注浆管：其中冻结管内预埋第一注浆管与冻结管孔内相连，深入冻结管0.5m以上，并车丝、安装阀门；环形空间预埋第二注浆管通过钻孔深入冻结管壁外环形空间1.0m以上，环形空间预埋第二注浆管前端0.5m设置花眼，后端安装阀门；
6）、下部冻结管口截断处用第二封闭钢板将下部冻结管口进行焊接封堵，并预埋三根注浆管：其中冻结管内预埋第三注浆管、第四注浆管与冻结管孔内相连，并车丝、安装阀门，冻结管内预埋第三注浆管深入冻结管1.0m以上，用来注浆，第四注浆管插入冻结管深0.3m左右，用来返浆；冻结管壁外环形空间预埋第五注浆管深入环形空间1.0m以上，注浆管前端0.5m设置花眼，后端安装阀门；
一种冻结管封堵后的注浆方法，按以下步骤进行：
1）、冻结管内注浆，对上部冻结管通过管内预埋第一注浆管、第三注浆管进行注浆处理，对下部冻结管进行置换注浆处理，注浆压力应介于静水压力与周围地下空间支护强度之间，当上、下部冻结管的注浆压力逐步升高达到设计终压或返浆管返浆，并有一定注入量即可结束注浆；
2）、冻结管外环形空间注浆，通过环形空间预埋第二注浆管和第五注浆管，对环形空间的裂隙和空洞进行注浆充填，环形空间充填注浆压力应介于静水压力与周围地下空间支护强度之间，当注浆压力逐步升高达到设计终压并有一定注入量即可结束注浆。
本发明与现有技术相比，具有结构简单、安全、成本低，隔水作用显著的特点，通过冻结管和环形空间内预埋注浆管注浆，从而在冻结管及环形空间上、下方形成注浆隔水层，彻底封堵被揭露冻结管及其环形空间，阻断其水力联系，保护地下空间不受水害影响，可广泛用于冻结法凿井施工中。
附图说明
图1为上部冻结管及环形空间处理示意图；
图2为下部冻结管及其环形空间处理示意图。
附图零件说明：环形空间（1）；环形空间预埋注浆管（2）；冻结管内预埋注浆管（3）；冻结管（4）；锚杆（5）；固定钢板（6）；喷浆层（7）；密封钢板（8）；返浆管（9）；硐室顶板（10）；硐室底板（11）。
具体实施方式
附图为本发明的实施例。
下面结合附图及实施例对发明的内容作进一步说明：
参照图1－图2，一种地下工程揭露冻结管的封堵的方法，该方法按以下步骤进行：
1）、首先在需要封堵冻结管4的地方，在冻结管4外围进行掏槽，完全揭露冻结管4；
2）、当冻结管4揭露后，用第一固定钢板6-1、第二固定钢板6-2和第一锚杆5-1、第二锚杆5-2将冻结管4固定在硐室顶板10、底板11上；
3）、沿硐室顶板10进行局部喷浆，将第一固定钢板6-1包裹在喷浆层7中，以防止注浆时跑浆，喷浆厚度150mm～200mm；
4）、将上部冻结管4在硐室内外露300～400mm处截断，下部冻结管4在巷道或硐室内外露150～200mm处截断；
5）、上部冻结管口截断处用第一封闭钢板8-1将上部冻结管口进行焊接封堵，并预埋两根注浆管：其中冻结管内预埋第一注浆管3-1与冻结管孔内相连，深入冻结管0.5m以上，并车丝、安装阀门；环形空间1-1预埋第二注浆管2-1通过钻孔深入冻结管壁外环形空间1.0m以上，环形空间1-1预埋第二注浆管2-1前端0.5m设置花眼，下端安装阀门；
6）下部冻结管口截断处用第二封闭钢板8-2将下部冻结管口进行焊接封堵，并预埋三根注浆管：其中冻结管内预埋第三注浆管3-2、第四注浆管9与冻结管孔内相连，并车丝、安装阀门，冻结管内预埋第三注浆管3-2深入冻结管1.0m以上，用来注浆，第四注浆管9插入冻结管深0.3m左右，用来返浆；冻结管壁外环形空间1-1预埋第五注浆管2-2，深入环形空间1.0m以上，注浆管前端0.5m设置花眼，下端安装阀门；
一种冻结管封堵后的注浆方法，按以下步骤进行：
1）、冻结管内注浆，对上部冻结管通过管内预埋第一注浆管3-1、第三注浆管3-2进行注浆处理，对下部冻结管进行置换注浆处理，注浆压力应介于静水压力与周围地下空间支护强度之间，当上、下部冻结管的注浆压力逐步升高达到设计终压或返浆管返浆，并有一定注入量即可结束注浆；
2）、冻结管外环形空间注浆，通过环形空间1-1预埋第二注浆管2-1和第五注浆管2-2，对环形空间的裂隙和空洞进行注浆充填，环形空间充填注浆压力应介于静水压力与周围地下空间支护强度之间，当注浆压力逐步升高达到设计终压并有一定注入量即可结束注浆。
实例1
某矿井掘进穿越多层含水层，采用冻结法施工，井筒完工开凿马头门、主井煤仓，多层穿越冻结圈，为防止冻结钻孔与冻结管间环形空间形成具有水力联系的导水通道损坏巷道支护，甚至出现突水，采用该方法对冻结管及其环形空间进行了封堵和注浆：
巷道掘进至接近冻结管时，在冻结管外围进行掏槽，完全揭露冻结管；紧贴硐室顶、底板在冻结管上焊接500mm×500mm×20mm钢板，钢板对角预制φ30mm钻孔，向岩层倾斜15°方向打入1.2m锚杆将固定钢板固定在硐室顶、底板上，锚杆托盘为150mm×150mm×8mmQ325钢板，每根锚杆使用1支K2335型和2支Z2335型锚固剂；对冻结管周围进行局部喷浆，喷浆厚度150mm；沿硐室顶板300、底板150mm处截断冻结管；冻结管截断后，下部冻结管会自然下沉，对底板锚杆进行紧固；上下冻结管口用150mm×150mm×20mm钢板焊接封口；采用φ25mm×1500mm×4.5mm镀锌钢管作为冻结管、环形空间注浆管，φ25mm×300mm×4.5mm镀锌钢管作为返浆管，安装φ25mm高压球阀；注浆压力3MPa。
采用该方法对揭露冻结管逐个进行封堵和注浆后，按设计进行巷道掘进、锚-网-喷和砌碹支护，巷道未发生较大变形，支护完整，没有出现巷道突水现象。

Claims (2)

1.一种地下工程揭露冻结管的封堵方法，该方法按以下步骤进行：
1）、首先在需要封堵冻结管（4）的地方，在冻结管（4）外围进行掏槽，完全揭露冻结管（4）；
2）、当冻结管（4）揭露后，用第一固定钢板（6-1）、第二固定钢板（6-2）和第一锚杆（5-1）、第二锚杆（5-2）将冻结管（4）固定在硐室顶板（10）、底板（11）上；
3）、沿硐室顶板（10）进行局部喷浆，将第一固定钢板（6-1）包裹在喷浆层（7）中，以防止注浆时跑浆，喷浆厚度150mm～200mm；
4）、将上部冻结管（4）在硐室内外露300～400mm处截断，下部冻结管（4）在巷道或硐室内外露150～200mm处截断；
5）、上部冻结管口截断处用第一封闭钢板（8-1）将上部冻结管口进行焊接封堵，并预埋两根注浆管：其中冻结管内预埋第一注浆管（3-1）与冻结管孔内相连，深入冻结管0.5m以上，并车丝、安装阀门；环形空间（1-1）预埋第二注浆管（2-1）通过钻孔深入冻结管壁外环形空间1.0m以上，环形空间（1-1）预埋第二注浆管（2-1）前端0.5m设置花眼，后端安装阀门；
6）、下部冻结管口截断处用第二封闭钢板（8-2）将下部冻结管口进行焊接封堵，并预埋三根注浆管：其中冻结管内预埋第三注浆管（3-2）、第四注浆管（9）与冻结管孔内相连，并车丝、安装阀门，冻结管内预埋第三注浆管（3-2）深入冻结管1.0m以上，用来注浆，第四注浆管（9）插入冻结管深0.3m左右，用来返浆；冻结管壁外环形空间（1-1）预埋第五注浆管（2-2）深入环形空间1.0m以上，注浆管前端0.5m设置花眼，后端安装阀门。
2.一种冻结管封堵后的注浆方法，按以下步骤进行：
1）、冻结管内注浆，对上部冻结管通过管内预埋第一注浆管（3-1）、第三注浆管（3-2）进行注浆处理，对下部冻结管进行置换注浆处理，注浆压力应介于静水压力与周围地下空间支护强度之间，当上、下部冻结管的注浆压力逐步升高达到设计终压或返浆管返浆，并有一定注入量即可结束注浆；
2）、冻结管外环形空间（1-1）注浆，通过环形空间（1-1）预埋第二注浆管（2-1）和第五注浆管（2-2），对环形空间的裂隙和空洞进行注浆充填，环形空间充填注浆压力应介于静水压力与周围地下空间支护强度之间，当注浆压力逐步升高达到设计终压并有一定注入量即可结束注浆。
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