CN108316948A - 一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法，其包括：防突体固结注浆、构筑注浆施工平台、深部探孔施工、发生灾害隧道的处治、对向隧道的处治以及注浆效果检验步骤。采用本方法对突水突泥灾害进行处治，可有效解决灾后地下工程的建设问题，从整体区域对发生灾害的地层进行综合处治，提高了灾害处治效率。

Description

一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法

技术领域

本发明涉及一种富水软弱地层的灾后注浆治理方法，尤其适用于具有高压、富水、软弱等性质的不良地层发生突水突泥灾害后的注浆处治。

背景技术

当隧道或巷道等地下工程穿越大型溶洞、断层破碎带等高压富水软弱地层时，经常发生塌方、突水突泥等地质灾害，注浆是治理该类灾害的有效方法之一。当地下工程发生大规模突水突泥灾害时，地下水携带着大量的泥砂喷涌而出，使地层孔隙率变大，甚至出现空腔现象，随着岩土体的不断流失，地表出现塌陷区，给灾害的处治及隧道的后续建设带来极大的危胁。尤其当空腔处于双向隧道(巷道)中间位置时，该空腔对双边隧道(巷道)的处治及建设有着重要影响。因此，对于富水高压软弱地层的突水突泥灾害的治理成为了一个必须解决的难道。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术的不足，提供一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法，它可以对突水突泥灾害进行处治，可有效解决灾后地下工程的建设问题，从整体区域对发生灾害的地层进行综合处治，提高了灾害处治效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)防突体固结注浆：对灾后淤泥用碎石进行回填反压，回填时预埋小导管，利用小导管对回填碎石进行低压注浆固结，增强防突体的整体稳定性；

步骤2)构筑注浆施工平台：采用回填山渣，并以铺设混凝土面层方式构筑注浆施工平台；

步骤3)深部探孔施工：施工深部超前探查钻孔，查明灾害影响范围，同时利用探孔进行深部截源注浆，切断掌子面前方围岩与不良地质体的直接水力联系；

步骤4)发生灾害隧道的处治：使用全断面帷幕注浆对隧道围岩进行加固，采用由近及远，由内到外的注浆顺序，将加固区域在沿隧道轴线方向分为三段，采用跳孔的方式进行注浆，对灾变体进行堵水及加固处治；

步骤5)对向隧道的处治：在灾害发生位置对向隧道的相应位置设置工作硐室，在工作硐室内施作注浆孔，首先施作与隧道轴线方向平行的注浆孔加固工作硐室前方的软弱土层，然后施作与隧道轴线方向垂直的注浆孔加固中隔岩柱及灾害影响区域；

6)效果检验：采用注浆量分析法、浆液充填率反算法以及检查孔法，对注浆效果进行评价，若评价为合格则可开挖，若不合格则继续步骤4)和步骤5)，直至效果评价合格。

在上述技术方案基础上，所述步骤1)包括：

步骤a1)清理淤泥至接近掌子面后，对突泥体及掌子面进行回填反压，以掌子面及预留核心土为界，采用回填碎石和喷射混凝土方式构筑防突体；

步骤a2)对防突体回填的碎石进行注浆加固,在回填体中预埋小导管，呈梅花型布置，小导管下端部做成尖锥状，置入回填碎石构成的回填体内，以低压渗透注浆方式，对回填体进行固结加固。

在上述技术方案基础上，所述步骤2)包括：

步骤b1)注浆施工平台分为钻孔注浆平台以及15°-20°的钻机爬升斜坡，爬升斜坡下部用回填山渣，压实至设计面层以下0.2-0.5m后，喷射0.2-0.5m厚的混凝土形成稳定的爬升斜坡；

步骤b2)钻孔注浆平台回填、压实至设计面层标高以下0.3-0.5m，采用模注混凝土浇筑至设计面层高度，完成注浆平台的施作。

在上述技术方案基础上，所述步骤3)包括：

步骤c1)在防突体上施作8-10个超前探查钻孔，划定探测钻孔的空间布置位置，保证探查钻孔终孔位置覆盖隧道开挖轮廓线外8m范围，根据探查钻孔揭露地层及涌水情况判断灾害影响区域；

步骤c2)在钻孔处施作长度4m-6m、直径φ89mm-φ127mm的孔口管，在孔口管末端设置出浆孔，在对孔口管的封固过程中利用浆液回返及孔口管预留出浆孔渗透扩散，对防突体基础进一步实施加固；

步骤c3)探查结束后，将探查钻孔做为注浆孔对灾害区域进行深部截源注浆，切断掌子面前方围岩(包括灾害影响区域)与地下水的直接水力联系。

在上述技术方案基础上，所述步骤4)包括为：

步骤d1)将加固区域在沿隧道轴线方向分为三段，每段长度约为10m，注浆孔采用跳孔的方式由近及远，由内到外的施作顺序对隧道围岩以及灾害影响区域进行全断面帷幕注浆法加固；

步骤d2)针对灾害影响区域的重点涌水钻孔采用小偏角原位扫孔注浆、涌水区域分布区域的加密钻孔以及重点区段的帷幕加固圈加厚处理的方式进行堵水及加固；

所述小偏角原位扫孔注浆为在原有的全断面帷幕注浆孔中进行小角度偏移复钻扫孔，偏斜角为1-3°，延长钻孔长度5-8m；

所述涌水区域分布区域的加密钻孔为在全断面帷幕注浆孔的基础上，在重点治理区域设8-10个加密注浆钻孔，对加固体进行反复强化注浆；

所述重点区段的帷幕加固圈加厚处理为对原帷幕注浆孔和加密钻孔均作延伸设计，终孔范围由开挖轮廓线外8m增加至12m。

在上述技术方案基础上，所述步骤5)包括：

步骤e1)在灾害发生位置对向隧道的相应位置设置工作硐室，工作硐室尺寸为长*宽*高＝5m*4m*4m，在工作硐室内施作注浆孔；

步骤e2)施作与隧道轴线方向平行的第二注浆孔加固工作硐室前方的软弱土层：在硐室右壁设计第二注浆孔6-8排，呈梅花型布置，每排设计钻孔5-6个，设置两级孔口管，一级孔口管直径为φ89mm-φ108mm，长度4-6m，二级孔口管直径为φ75mm-φ89mm，长度15-20m，所有第二注浆孔距离开挖轮廓线2-3m，角度向远离开挖轮廓线方向偏离3°-5°；

步骤e3)然后施作与隧道轴线方向垂直的第三注浆孔加固中隔岩柱及灾害影响区域：平面布置8-10排注浆孔，奇数排钻孔设计5-7个，偶数排钻孔设计4-6个，钻孔开孔位置按一定距离布置，其中灾害核心区域部分的钻孔适当延长，部分区域可考虑予以加密。

在上述技术方案基础上，所述步骤6)包括：

步骤f1)根据注浆时不同区域地层吸浆量的不同以及浆液充填率对地层的注浆量进行估算分析；

步骤f2)注浆结束后，采用检查孔对注浆区域进行取芯分析、岩性观察分析、涌水量分析对注浆效果进行直观的检查；

步骤f3)若综合效果评价为合格则可对灾害治理段进行开挖，若不合格，则继续步骤4)和步骤5)，直至效果评价为合格。

本发明有益效果为：可以对突水突泥灾害进行处治，可有效解决灾后地下工程的建设问题，从整体区域对发生灾害的地层进行综合处治，提高了灾害处治效率。

附图说明

图1灾变隧道处治剖面图

图2左右洞联合处治图

图3工作硐室右侧壁注浆孔布置图(单位：cm)

图4工作硐室正面注浆孔布置图(单位：cm)

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。

但本发明不限于下述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

如图1至图4所示，以江西永莲隧道F2断层破碎带突水突泥灾害为例，一种富水软弱地层突水突泥后的注浆治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)防突体固结注浆,其包括：

步骤a1)清理淤泥至接近掌子面1后，对突泥体及掌子面进行回填反压，以掌子面及预留核心土为界，采用回填碎石2和喷射混凝土3的方式构筑防突体；

步骤a2)在回填体中预埋4根直径φ50的小导管4，管长5m，分三列呈梅花型布置，小导管4下端部做成尖锥状，置入回填碎石构成的回填体内，以低压渗透注浆方式，对回填体进行固结，加固结束后撤除小导管。

步骤2)构筑注浆施工平台,其包括：

步骤b1)注浆施工平台分为钻孔注浆平台5以及倾角为20°的钻机爬升斜坡6，爬升斜坡下部用回填山渣，压实至设计面层以下0.2m后，喷射0.2m厚的C20混凝土，形成稳定的爬升斜坡；

步骤b2)钻孔注浆平台5回填、压实至设计面层标高以下0.3m，采用模注混凝土浇筑至设计面层高度，完成注浆平台的施作。

步骤3)深部探孔施工,其包括：

步骤c1)在防突体上施作超前探查钻孔7八个，划定探测钻孔的空间布置位置，保证探查钻孔终孔位置覆盖隧道开挖轮廓线外8m范围，根据探查钻孔揭露地层及涌水情况判断灾害影响区域；

步骤c2)在探查钻孔7处施作长度4m、直径φ127mm的孔口管8，在孔口管8末端设置出浆孔，在对孔口管8的封固过程中利用浆液回返及孔口管8预留出浆孔渗透扩散，对防突体基础进一步实施加固；

步骤c3)探查结束后，将探查钻孔7作为注浆孔对灾害区域进行深部截源注浆，切断掌子面前方围岩(包括灾害影响区域)与地下水的直接水力联系。

步骤4)发生灾害隧道的处治,其包括：

步骤d1)将加固区域在沿隧道轴线方向分为三段，每段长度约为10m，第一注浆孔9采用跳孔的方式由近及远，由内到外的施作顺序对隧道围岩以及灾害影响区域进行全断面帷幕注浆法加固；

步骤d2)针对灾害影响区域的重点涌水钻孔采用小偏角原位扫孔注浆、涌水区域分布区域的加密钻孔以及重点区段的帷幕加固圈加厚处理的方式进行堵水及加固；

所述小偏角原位扫孔注浆为在原有的全断面帷幕注浆孔中进行小角度偏移复钻扫孔，偏斜角为3°，延长钻孔长度8m；

所述涌水区域分布区域的加密钻孔为在全断面帷幕注浆孔的基础上，在重点治理区域设8-10个加密注浆钻孔，对加固体进行反复强化注浆；

所述重点区段的帷幕加固圈加厚处理为对原帷幕注浆孔和加密钻孔均作延伸设计，终孔范围由开挖轮廓线外8m增加至12m。

步骤5)对向隧道的处治，其包括：

步骤e1)在右洞YK91+340～YK91+345里程之间设置工作硐室，工作硐室尺寸为长*宽*高＝5m*4m*4m，在工作硐室内施作注浆孔；

步骤e2)施作与隧道轴线方向平行的第二注浆孔10加固工作硐室前方的软弱土层：工作硐室内设计第二注浆孔10八排，呈梅花型布置，由内而外依次命名为J1～J8排，钻孔于硐室右壁施作，开孔排、间距分别为0.45m及0.8m，每排设计钻孔5个，设置两级孔口管，一级孔口管直径为φ108mm，长度4m，二级孔口管直径为φ89mm，长度20m，所有第二注浆孔10距离开挖轮廓线2-3m，角度向远离开挖轮廓线方向偏离5°。

步骤e3)施作与隧道轴线方向垂直的第三注浆孔11加固中隔岩柱及灾害影响区域：平面布置10排注浆孔11，奇数排钻孔设计7个，偶数排钻孔设计6个，钻孔开孔位置排距为0.45m，间距为0.5m。

步骤6)效果检验，其包括：

步骤f1)将注浆区域分为拱顶、左侧、右侧、中心以及基底加固区，绘制注浆量空间分布图及分布直方图，将注浆段分为0m-15m,15m-20m,20m-25m,25m-30m四个区段，对每个注浆区段的注浆量进行分析，在分析注浆量的同时，对浆液充填率进行计算，获得地层的吸浆能力；

步骤f2)注浆结束后，采用检查孔对注浆区域进行取芯分析，在取芯过程中对地层岩性、钻孔揭露涌水量等进行观察分析；

步骤f3)综合效果评价为合格，可对灾害治理段进行开挖，若不合格，则继续步骤4)和步骤5)，直至效果评价为合格。

Claims (7)

1.一种富水软弱地层突水突泥后的注浆处治方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)防突体固结注浆：对灾后淤泥用碎石进行回填反压，回填时预埋小导管，利用小导管对回填碎石进行低压注浆固结，增强防突体的整体稳定性；

步骤2)构筑注浆施工平台：采用回填山渣，并以铺设混凝土面层方式构筑注浆施工平台；

步骤3)深部探孔施工：施工深部超前探查钻孔，查明灾害影响范围，同时利用探孔进行深部截源注浆，切断掌子面前方围岩与不良地质体的直接水力联系；

步骤4)发生灾害隧道的处治：使用全断面帷幕注浆对隧道围岩进行加固，采用由近及远，由内到外的注浆顺序，将加固区域在沿隧道轴线方向分为三段，采用跳孔的方式进行注浆，对灾变体进行堵水及加固处治；

步骤5)对向隧道的处治：在灾害发生位置对向隧道的相应位置设置工作硐室，在工作硐室内施作注浆孔，首先施作与隧道轴线方向平行的注浆孔加固工作硐室前方的软弱土层，然后施作与隧道轴线方向垂直的注浆孔加固中隔岩柱及灾害影响区域；

6)效果检验：采用注浆量分析法、浆液充填率反算法以及检查孔法，对注浆效果进行评价，若评价为合格则可开挖，若不合格则继续步骤4)和步骤5)，直至效果评价合格。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征是，所述步骤1)包括：

步骤a1)清理淤泥至接近掌子面后，对突泥体及掌子面进行回填反压，以掌子面及预留核心土为界，采用回填碎石和喷射混凝土方式构筑防突体；

步骤a2)对防突体回填的碎石进行注浆加固,在回填体中预埋小导管，呈梅花型布置，小导管下端部做成尖锥状，置入回填碎石构成的回填体内，以低压渗透注浆方式，对回填体进行固结加固。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤2)包括：

步骤b1)注浆施工平台分为钻孔注浆平台以及15°-20°的钻机爬升斜坡，爬升斜坡下部用回填山渣，压实至设计面层以下0.2-0.5后，喷射0.2-0.5厚的混凝土形成稳定的爬升斜坡；

步骤b2)钻孔注浆平台回填、压实至设计面层标高以下0.3-0.5m，采用模注混凝土浇筑至设计面层高度，完成注浆平台的施作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤3)包括：

步骤c1)在防突体上施作8-10个超前探查钻孔，划定探测钻孔的空间布置位置，保证探查钻孔终孔位置覆盖隧道开挖轮廓线外8m范围，根据探查钻孔揭露地层及涌水情况判断灾害影响区域；

步骤c2)在钻孔处施作长度4m-6m、直径φ89mm-φ127mm的孔口管，在孔口管末端设置出浆孔，在对孔口管的封固过程中利用浆液回返及孔口管预留出浆孔渗透扩散，对防突体基础进一步实施加固；

步骤c3)探查结束后，将探查钻孔做为注浆孔对灾害区域进行深部截源注浆，切断掌子面前方围岩(包括灾害影响区域)与地下水的直接水力联系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤4)包括为：

步骤d1)将加固区域在沿隧道轴线方向分为三段，每段长度约为10m，注浆孔采用跳孔的方式由近及远，由内到外的施作顺序对隧道围岩以及灾害影响区域进行全断面帷幕注浆法加固；

步骤d2)针对灾害影响区域的重点涌水钻孔采用小偏角原位扫孔注浆、涌水区域分布区域的加密钻孔以及重点区段的帷幕加固圈加厚处理的方式进行堵水及加固；

所述小偏角原位扫孔注浆为在原有的全断面帷幕注浆孔中进行小角度偏移复钻扫孔，偏斜角为1-3°，延长钻孔长度5-8m；

所述涌水区域分布区域的加密钻孔为在全断面帷幕注浆孔的基础上，在重点治理区域设8-10个加密注浆钻孔，对加固体进行反复强化注浆；

所述重点区段的帷幕加固圈加厚处理为对原帷幕注浆孔和加密钻孔均作延伸设计，终孔范围由开挖轮廓线外8m增加至12m。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤5)包括：

步骤e1)在灾害发生位置对向隧道的相应位置设置工作硐室，工作硐室尺寸为长*宽*高＝5m*4m*4m，在工作硐室内施作注浆孔；

步骤e2)施作与隧道轴线方向平行的第二注浆孔加固工作硐室前方的软弱土层：在硐室右壁设计第二注浆孔6-8排，呈梅花型布置，每排设计钻孔5-6个，设置两级孔口管，一级孔口管直径为φ89mm-φ108mm，长度4-6m，二级孔口管直径为φ75mm-φ89mm，长度15-20m，所有第二注浆孔距离开挖轮廓线2-3m，角度向远离开挖轮廓线方向偏离3°-5°；

步骤e3)然后施作与隧道轴线方向垂直的第三注浆孔加固中隔岩柱及灾害影响区域：平面布置8-10排注浆孔，奇数排钻孔设计5-7个，偶数排钻孔设计4-6个，钻孔开孔位置按一定距离布置，其中灾害核心区域部分的钻孔适当延长，部分区域可考虑予以加密。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤6)包括：

步骤f1)根据注浆时不同区域地层吸浆量的不同以及浆液充填率对地层的注浆量进行估算分析；

步骤f2)注浆结束后，采用检查孔对注浆区域进行取芯分析、岩性观察分析、涌水量分析对注浆效果进行直观的检查；

步骤f3)若综合效果评价为合格则可对灾害治理段进行开挖，若不合格，则继续步骤4)和步骤5)，直至效果评价为合格。