CN106246208B - 一种地下洞室裸岩灌浆止水的施工方法 - Google Patents

一种地下洞室裸岩灌浆止水的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种地下洞室裸岩灌浆止水施工方法，属于土建施工技术领域。该施工方法包括地下洞室渗水区灌浆范围确定、地下洞室灌浆范围灌浆孔参数确定、预埋渗水引流管和回浆管、灌浆范围喷射混凝土施工、灌浆范围灌浆方法和灌浆结束标准六大步骤。本发明的地下洞室裸岩灌浆止水方法充分利用了喷射混凝土前造灌浆孔、预埋引流管，减少喷射混凝土料的滑落浪费，增加喷射混凝土料与岩面的结合，在喷射混凝土后按照“先灌浆外圈孔、后灌内圈孔，先灌无渗水孔、再灌渗水小的孔、最后灌渗水大的孔”灌浆理念，洞室渗水得到有效阻止，避免反复灌浆止水，节约时间、加快施工进度。

Description

一种地下洞室裸岩灌浆止水的施工方法
技术领域
本发明属于土建施工技术领域，具体涉及一种地下洞室裸岩灌浆止水的施工方法。
背景技术
地下工程建设中，地下洞室开挖一般需要一次锚喷支护，在一次锚喷支护期间，经常会遇到洞室围岩渗水，尤其在富水地区，地下洞室围岩渗水严重影响锚喷支护质量，制约洞室施工进度，同时增加地下洞室施工安全风险。目前，国内地下洞室围岩裸岩地段常采用锚喷支护完成后系统固结灌浆，或渗水地段二次混凝土衬砌施工后再固结灌浆，固结灌浆以固结围岩为目的，在固结灌浆施工完成后，虽对洞室渗水量有减少作用，但达不到阻止地下洞室渗水的目的，尤其在洞室裸岩中灌浆止水更加困难。因此如何克服现有技术的不足是目前土建施工技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种地下洞室裸岩灌浆止水施工方法，可有效解决洞室渗水对锚喷支护质量的影响，降低洞室安全风险，加快洞室施工进度，达到阻止地下洞室渗水的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种地下洞室裸岩灌浆止水的方法，按以下步骤进行：
步骤（1），地下洞室渗水区灌浆范围确定：地下洞室围岩开挖后，查看渗水区域，把超出渗水区域周围6.0~9.0m的范围作为灌浆范围；
步骤（2），地下洞室灌浆范围灌浆孔参数确定：在灌浆范围内布设灌浆孔，灌浆孔孔径为40~90mm，灌浆孔间距0.4~1.0m，灌浆孔深6.0m~12.0m，渗水区域内灌浆孔的密度大于超出渗水区域周围灌浆孔的密度；
步骤（3），预埋渗水引流管和回浆管：引流管长40~60cm，引流管上设有引流管闸阀，引流管的下部深入灌浆孔内20~30cm，上部露出灌浆孔，露出长度20~30cm，引流管闸阀位于引流管的上部；回浆管上设有回浆管闸阀，回浆管的下部位于灌浆孔内，距离灌浆孔底部20~40cm，上部露出灌浆孔，露出长度20~30cm，回浆管闸阀位于回浆管的上部；采用无机堵漏材料封堵引流管与灌浆孔之间的缝隙、回浆管与灌浆孔之间的缝隙以及围岩面渗水裂隙；在封堵过程中，要确保引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（4），灌浆范围喷射混凝土施工：灌浆范围的渗水用预埋的引流管引流后，对灌浆范围围岩面按照设计要求喷射混凝土，喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀进行保护，以避免喷射的混凝土将管口和闸阀覆盖，喷射混凝土时，引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（5），灌浆范围灌浆方法：在喷射完混凝土24h后，取掉引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀的保护，待步骤（4）喷射混凝土强度达到设计值70%后，对预埋的引流管进行孔内循环灌浆施工，浆液从引流管进入，从回浆管排出，采用循环灌浆；灌浆压力为0.5~1.0Mpa；灌浆范围内的灌浆顺序按照先外圈灌浆孔，后内圈灌浆孔的顺序，同一圈灌浆孔按照渗水程度从小到大的顺序依次灌浆；
步骤（6），灌浆结束标准：当灌浆孔的浆料注入率不大于1L/min时，继续灌注30~60min后结束灌浆；结束灌浆前，先关闭回浆管闸阀，再关闭引流管闸阀。
进一步，优选的是所述的引流管和回浆管的材质为钢管。
进一步，优选的是所述的钢管管径为15~50mm。
进一步，优选的是灌浆材料采用水和P.O42.5R水泥的混合物，质量比为2:1~0.5:1。
进一步，优选的是渗水区域的灌浆孔深为6.0m，灌浆范围内最外面两圈的灌浆孔深为12.0m.
进一步，优选的是喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀采用彩条布包裹进行保护。
进一步，优选的是所述的无机堵漏材料为快干水泥。
进一步，优选的是所述的无机堵漏材料为堵漏王或水不漏。
进一步，优选的是喷射采用的混凝土的标号为CF30，喷射厚度12cm。
本发明引流管在灌浆的时候作为灌浆管，可以减少使用材料。每一个灌浆孔均需预埋渗水引流管和回浆管。
本发明的地下洞室裸岩灌浆止水方法，充分利用了先造孔引流岩面渗水，再喷射混凝土封闭围岩面，灌浆顺序为先灌浆封堵外圈灌浆孔，后灌浆封堵内圈灌浆孔，无渗水孔先灌浆封堵，再灌浆渗水小的孔封堵，最后灌浆渗水大的孔封堵，充分利用造孔、引流、喷射混凝土封闭、灌浆各工序的顺序，合理利用“先灌浆封堵外圈灌浆孔、后灌浆封堵内圈灌浆孔，先灌无渗水预埋管灌浆封堵，再灌渗水小的预埋管灌浆封堵，最后灌浆渗水大的预埋管灌浆封堵”的灌浆封堵理念，能够很好的封堵地下洞室围岩面渗水。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）节约劳力、节约施工成本：由于渗水区灌浆孔一次全部造孔完成，很大程度上减少渗水区反复造孔的劳动力；预埋引流管在喷射混凝土前完成，造孔方向控制易穿透渗水裂隙，岩面渗水能很好从引流管流出，减少喷射混凝土料的滑落浪费，增加喷射混凝土料与岩面的结合。循环灌浆有利于排出孔内空气，减少孔段内水泥颗粒沉积，浆液进入裂隙易扩散；
（2）节约时间、加快进度：由于地下水系统是一个联通的、流动的、流面可变的整体，按照步骤（5）、步骤（6）方法和要求灌浆封堵后，渗水区渗水得到阻止，避免渗水区长时间灌浆止水，节约了时间，加快了施工进度。
（3）本发明解决了地下洞室渗水区喷射混凝土易滑落、一般裸岩固结灌浆后渗水量控制不理想，渗水区反复灌浆止水的问题。本发明适用于地下洞室裸岩渗水区灌浆止水施工。
（4）与地下洞室围岩裸岩地段常采用锚喷支护完成后系统固结灌浆相比较，本发明施工方法围岩节理裂隙易判断、钻孔方向易控制，钻孔易穿透多条节理裂隙，钻孔能最大有效的引流围岩裂隙水，避免在喷锚完成后，节理裂隙不易判断、钻孔方向不易控制，钻孔不能很好最大有效的引流裂隙水，造成钻孔量大，钻孔、灌浆时间长，并且在灌浆区灌浆后滑落混凝土围岩面需要复喷混凝土，本发明灌浆方法可节约施工成本约1/4，节约时间约1/3，灌浆完成后，渗水区面域渗水量小于4L/（m2•d）标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明地下洞室渗水区灌浆范围及灌浆孔、引流管、回浆管设置以及喷射混凝土的结构简图。
图2是本发明预埋引流管和回浆管的结构示意图。
1、渗水区域；2、灌浆范围；3、灌浆孔；4、引流管；5、回浆管；6、棉纱；7、无机封堵材料；8、混凝土；9、围岩面；10、引流管闸阀；11、回浆管闸阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种地下洞室裸岩灌浆止水施工方法，包括以下步骤：
步骤（1），地下洞室渗水区灌浆范围确定：地下洞室围岩开挖后，查看渗水区域，把超出渗水区域周围6.0m的范围作为灌浆范围；
步骤（2），地下洞室灌浆范围灌浆孔参数确定：在灌浆范围内布设灌浆孔，灌浆孔孔径为40mm，灌浆孔间距0.4-0.6m，灌浆孔深6.0mm，渗水区域内灌浆孔的密度大于超出渗水区域周围灌浆孔的密度；
步骤（3），预埋渗水引流管和回浆管：引流管长40cm，引流管上设有引流管闸阀，引流管的下部深入灌浆孔内20cm，上部露出灌浆孔，露出长度20cm，引流管闸阀位于引流管的上部；回浆管上设有回浆管闸阀，回浆管的下部位于灌浆孔内，距离灌浆孔底部20cm，上部露出灌浆孔，露出长度20cm，回浆管闸阀位于回浆管的上部；采用无机堵漏材料封堵引流管与灌浆孔之间的缝隙、回浆管与灌浆孔之间的缝隙以及围岩面渗水裂隙；在封堵过程中，要确保引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（4），灌浆范围喷射混凝土施工：灌浆范围的渗水用预埋的引流管引流后，对灌浆范围围岩面按照设计要求喷射混凝土，喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀进行保护，以避免喷射的混凝土将管口和闸阀覆盖，喷射混凝土时，引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（5），灌浆范围灌浆方法：在喷射完混凝土24h后，取掉引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀的保护，待步骤（4）喷射混凝土强度达到设计值70%后，对预埋的引流管进行孔内循环灌浆施工，浆液从引流管进入，从回浆管排出，采用循环灌浆；灌浆压力为0.5~0.6Mpa；灌浆范围内的灌浆顺序按照先外圈灌浆孔，后内圈灌浆孔的顺序，同一圈灌浆孔按照渗水程度从小到大的顺序依次灌浆；
步骤（6），灌浆结束标准：当灌浆孔的浆料注入率不大于1L/min时，继续灌注30min后结束灌浆；结束灌浆前，先关闭回浆管闸阀，再关闭引流管闸阀。
所述的引流管和回浆管的材质为钢管，钢管管径为15mm。
灌浆材料采用水和P.O42.5R水泥的混合物，质量比为2:1。
无机堵漏材料为快干水泥。
喷射采用的混凝土的标号为CF30，喷射厚度12cm。
实施例2
一种地下洞室裸岩灌浆止水施工方法，包括以下步骤：
步骤（1），地下洞室渗水区灌浆范围确定：地下洞室围岩开挖后，查看渗水区域，把超出渗水区域周围9.0m的范围作为灌浆范围；
步骤（2），地下洞室灌浆范围灌浆孔参数确定：在灌浆范围内布设灌浆孔，灌浆孔孔径为90mm，灌浆孔间距0.8-1.0m，灌浆孔深6.0m~12.0m，渗水区域内灌浆孔的密度大于超出渗水区域周围灌浆孔的密度；
步骤（3），预埋渗水引流管和回浆管：引流管长60cm，引流管上设有引流管闸阀，引流管的下部深入灌浆孔内30cm，上部露出灌浆孔，露出长度30cm，引流管闸阀位于引流管的上部；回浆管上设有回浆管闸阀，回浆管的下部位于灌浆孔内，距离灌浆孔底部40cm，上部露出灌浆孔，露出长度30cm，回浆管闸阀位于回浆管的上部；采用无机堵漏材料封堵引流管与灌浆孔之间的缝隙、回浆管与灌浆孔之间的缝隙以及围岩面渗水裂隙；在封堵过程中，要确保引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（4），灌浆范围喷射混凝土施工：灌浆范围的渗水用预埋的引流管引流后，对灌浆范围围岩面按照设计要求喷射混凝土，喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀进行保护，以避免喷射的混凝土将管口和闸阀覆盖，喷射混凝土时，引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（5），灌浆范围灌浆方法：在喷射完混凝土24h后，取掉引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀的保护，待步骤（4）喷射混凝土强度达到设计值70%后，对预埋的引流管进行孔内循环灌浆施工，浆液从引流管进入，从回浆管排出，采用循环灌浆；灌浆压力为0.9~1.0Mpa；灌浆范围内的灌浆顺序按照先外圈灌浆孔，后内圈灌浆孔的顺序，同一圈灌浆孔按照渗水程度从小到大的顺序依次灌浆；
步骤（6），灌浆结束标准：当灌浆孔的浆料注入率不大于1L/min时，继续灌注60min后结束灌浆；结束灌浆前，先关闭回浆管闸阀，再关闭引流管闸阀。
其中，所述的引流管和回浆管的材质为钢管，引流管管径为20mm，回浆管管径为50mm。
灌浆材料采用水和P.O42.5R水泥的混合物，质量比为0.5:1。
渗水区域的灌浆孔深为6.0m，灌浆范围内最外面两圈的灌浆孔深为12.0m.
喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀采用彩条布包裹进行保护。
无机堵漏材料为堵漏王。
喷射采用的混凝土的标号为CF30，喷射厚度12cm。
实施例3
一种地下洞室裸岩灌浆止水施工方法，包括以下步骤：
步骤（1），地下洞室渗水区灌浆范围确定：地下洞室围岩开挖后，查看渗水区域，把超出渗水区域周围7.0m的范围作为灌浆范围；
步骤（2），地下洞室灌浆范围灌浆孔参数确定：在灌浆范围内布设灌浆孔，灌浆孔孔径为70mm，灌浆孔间距0.6~0.8m，灌浆孔深6.0m~12.0m，渗水区域内灌浆孔的密度大于超出渗水区域周围灌浆孔的密度；
步骤（3），预埋渗水引流管和回浆管：引流管长50cm，引流管上设有引流管闸阀，引流管的下部深入灌浆孔内25cm，上部露出灌浆孔，露出长度25cm，引流管闸阀位于引流管的上部；回浆管上设有回浆管闸阀，回浆管的下部位于灌浆孔内，距离灌浆孔底部30cm，上部露出灌浆孔，露出长度25cm，回浆管闸阀位于回浆管的上部；采用无机堵漏材料封堵引流管与灌浆孔之间的缝隙、回浆管与灌浆孔之间的缝隙以及围岩面渗水裂隙；在封堵过程中，要确保引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（4），灌浆范围喷射混凝土施工：灌浆范围的渗水用预埋的引流管引流后，对灌浆范围围岩面按照设计要求喷射混凝土，喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀进行保护，以避免喷射的混凝土将管口和闸阀覆盖，喷射混凝土时，引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（5），灌浆范围灌浆方法：在喷射完混凝土24h后，取掉引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀的保护，待步骤（4）喷射混凝土强度达到设计值70%后，对预埋的引流管进行孔内循环灌浆施工，浆液从引流管进入，从回浆管排出，采用循环灌浆；灌浆压力为0.6~0.9Mpa；灌浆范围内的灌浆顺序按照先外圈灌浆孔，后内圈灌浆孔的顺序，同一圈灌浆孔按照渗水程度从小到大的顺序依次灌浆；
步骤（6），灌浆结束标准：当灌浆孔的浆料注入率不大于1L/min时，继续灌注45min后结束灌浆；结束灌浆前，先关闭回浆管闸阀，再关闭引流管闸阀。
所述的引流管和回浆管的材质为钢管，钢管管径为25mm。
灌浆材料采用水和P.O42.5R水泥的混合物，质量比为1:1。
渗水区域的灌浆孔深为6.0m，灌浆范围内最外面两圈的灌浆孔深为12.0m.
喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀采用彩条布包裹进行保护。
无机堵漏材料为水不漏。
喷射采用的混凝土的标号为CF30，喷射厚度12cm。
应用实例
如图1~2所示，对某地下水封洞室进行裸岩灌浆止水施工，地下洞室围岩开挖后，查看渗水区域1，把超出渗水区域1周围6.0m的范围作为灌浆范围2；在灌浆范围2内布设灌浆孔，灌浆孔3孔径为40~90mm，渗水区域1内灌浆孔3间距0.4m，深6.0mm，超出渗水区域1外的灌浆孔3的间距1.0m，灌浆孔3深6.0m~12.0m，且最外两圈孔深12m。
灌浆孔3方向与围岩面9节理裂隙成大角度相交，尽量多穿透节理裂隙，与围岩面9呈斜交状；
引流管4长40~60cm，引流管4上设有引流管闸阀10，引流管4的下部深入灌浆孔3内20~30cm，上部露出灌浆孔3，露出长度20~30cm，引流管闸阀10位于引流管4的上部；回浆管5上设有回浆管闸阀11，回浆管5的下部位于灌浆3孔内，距离灌浆孔3底部20~40cm，上部露出灌浆孔3，露出长度20~30cm，回浆管闸阀11位于回浆管3的上部；采用无机堵漏材料7封堵引流管4与灌浆孔3之间的缝隙、回浆管5与灌浆孔3之间的缝隙以及围岩面9渗水裂隙；在封堵过程中，要确保引流管闸阀10和回浆管闸阀11呈打开状态；
采用无机堵漏材料7封堵引流管4与灌浆孔3之间的缝隙、回浆管5与灌浆孔3之间的缝隙时，先用棉纱6在缝隙中塞紧，然后再采用无机堵漏材料7封堵，并用木棒或压子压实封堵料；
围岩面9渗水裂隙封堵时，先清理岩面、找出渗水裂隙，把棉纱6撕成小条，用凿子压棉纱条进入渗水裂隙，再用无机堵漏材料7压入裂隙中进行封堵。
灌浆范围2的渗水用预埋的引流管4引流后，对灌浆范围1围岩面9按照设计要求喷射混凝土8，喷射前需对引流管4管口、回浆管5管口、引流管闸阀10和回浆管闸阀11进行保护，以避免喷射的混凝土将管口和闸阀覆盖，喷射混凝土8时，引流管闸阀10和回浆管闸阀11呈打开状态；
灌浆范围灌浆方法和灌浆结束标准与实施例3相同。
在同一洞室的类似区域采用锚喷支护完成后系统固结灌浆，对于两种方法的结果相比较，本发明灌浆方法可节约施工成本约1/4，节约时间约1/3，灌浆完成后，渗水区面域渗水量小于3.8L/（m2•d）。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤（1），地下洞室渗水区灌浆范围确定：地下洞室围岩开挖后，查看渗水区域，把超出渗水区域周围6.0~9.0m的范围作为灌浆范围；
步骤（2），地下洞室灌浆范围灌浆孔参数确定：在灌浆范围内布设灌浆孔，灌浆孔孔径为40~90mm，灌浆孔间距0.4~1.0m，灌浆孔深6.0m~12.0m，渗水区域内灌浆孔的密度大于超出渗水区域外灌浆孔的密度；
步骤（3），预埋渗水引流管和回浆管：引流管长40~60cm，引流管上设有引流管闸阀，引流管的下部深入灌浆孔内20~30cm，上部露出灌浆孔，露出长度20~30cm，引流管闸阀位于引流管的上部；回浆管上设有回浆管闸阀，回浆管的下部位于灌浆孔内，距离灌浆孔底部20~40cm，上部露出灌浆孔，露出长度20~30cm，回浆管闸阀位于回浆管的上部；采用无机堵漏材料封堵引流管与灌浆孔之间的缝隙、回浆管与灌浆孔之间的缝隙以及围岩面渗水裂隙；在封堵过程中，要确保引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（4），灌浆范围喷射混凝土施工：灌浆范围的渗水用预埋的引流管引流后，对灌浆范围围岩面按照设计要求喷射混凝土，喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀进行保护，以避免喷射的混凝土将管口和闸阀覆盖，喷射混凝土时，引流管闸阀和回浆管闸阀呈打开状态；
步骤（5），灌浆范围灌浆方法：在喷射完混凝土24h后，取掉引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀的保护，待步骤（4）喷射混凝土强度达到设计值70%后，对预埋的引流管进行孔内循环灌浆施工，浆液从引流管进入，从回浆管排出，采用循环灌浆；灌浆压力为0.5~1.0Mpa；灌浆范围内的灌浆顺序按照先外圈灌浆孔，后内圈灌浆孔的顺序，同一圈灌浆孔按照渗水程度从小到大的顺序依次灌浆；
步骤（6），灌浆结束标准：当灌浆孔的浆料注入率不大于1L/min时，继续灌注30~60min后结束灌浆；结束灌浆前，先关闭回浆管闸阀，再关闭引流管闸阀。
2.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，所述的引流管和回浆管的材质为钢管。
3.根据权利要求2所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，所述的钢管管径为15~50mm。
4.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，灌浆材料采用水和P.O42.5R水泥的混合物，质量比为2:1~0.5:1。
5.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，渗水区域的灌浆孔深为6.0m，灌浆范围内最外面两圈的灌浆孔深为12.0m。
6.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，喷射前需对引流管管口、回浆管管口、引流管闸阀和回浆管闸阀采用彩条布包裹进行保护。
7.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，所述的无机堵漏材料为快干水泥。
8.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，所述的无机堵漏材料为堵漏王或水不漏。
9.根据权利要求1所述的地下洞室裸岩灌浆止水的方法，其特征在于，喷射采用的混凝土的标号为CF30，喷射厚度12cm。
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