CN108979670A - 一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及富水隧道注浆堵漏加固及修复技术领域，具体公开了一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法。利用TSP、GPR检测评价隧道的缺陷情况，判断隧道的富水属于涌水、突水还是漏水，然后计算最大涌水量、最大漏水量或最大突水量，然后在隧道缺陷处进行注浆孔的布设，并注射高聚物材料对隧道缺陷进行修复。这种技术施工快速、便捷、耐久性好、针对性强、堵水性好、渗水系数低，不仅可以节约注浆成本和工期，还可以减少突发事件对社会造成的不良社会影响，而且有利于保护环境和节约资源。本发明将TSP和GPR联合形成隧道缺陷无损检测技术，并通过注射高聚物材料注浆实现隧道的快速修复，为富水隧道注浆快速修复提供技术支持和保障。
Description
技术领域
本发明涉及富水隧道注浆堵漏加固及修复技术领域，具体涉及一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法。
背景技术
近年来我国公路建设发展势头迅猛，公路修建跨越崇山峻岭，隧道在其中充当了重要的桥梁作用。山西省表里山河，地处太行山以西，吕梁山以东，黄河中游东岸，地形地貌极为复杂，高速公路修筑过程中，隧道保有量占2.5％。但是我国大部分隧道含大量围岩，局部有涌水、富水断层等，甚至有时修建后的隧道也会出现局部渗漏现象。隧道富水已成为隧道的主要病害之一。常规情况下，隧道面临突发漏水、涌水、突水等富水情况时会进行隧道注浆进行封堵。目前，富水隧道注浆本身就存在着注浆材料及相关技术无法快速、高效地封堵突发漏水、涌水、突水等情况。
因此，传统的富水隧道注浆封堵技术已不能满足隧道快速修复的要求，急需发展快速、高效的富水隧道注浆快速修复技术。高聚物注浆技术最早发展于20世纪70年代，该技术通过向地基或病害工程注射多组分高聚物材料，利用高聚物组分发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性达到加固地基、堤坝等目的。目前，高聚物注浆技术主要应用于工业、民用建筑地基加固、公路地基抬升、路面脱空处治等，国内还未见高聚物富水隧道注浆快速修复方法的相关报道。
发明内容
为解决现有技术的富水隧道堵漏加固及快速修复等过程中存在的问题，本发明提供了一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法，该注浆堵漏加固及快速修复方法快速、高效、经济、实用、无污染，属于环境友好型技术。
本发明实现上述目的所采用的技术方案为：
一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法，依次包括以下步骤：
(一)利用隧道无损检测技术检测隧道的富水情况，判断其是属于漏水、涌水和突水中的哪一种，确定为其中一种情况之后，检测相应漏水区域、涌水区域或突水区域的位置坐标，并计算最大漏水量、最大涌水量或最大突水量；
(二)分别沿着漏水区域、涌水区域和突水区域以帷幕的形式钻注浆孔，注浆孔间距和孔深根据步骤(一)的检测结果(包括涌水区域、突水区域或漏水的区域位置坐标以及相对应的最大涌水量、最大突水量或最大漏水量)确定；
(三)注浆孔布设完成后，在注浆孔中埋设注浆管；
(四)向注浆孔中注射高聚物材料，直至封堵富水隧道的漏水区域、涌水区域或突水区域。
优选的，所述高聚物富水隧道注浆快速修复方法，依次包括以下步骤：
(1)首先，利用隧道地质超前预报系统TSP和探地雷达系统GPR对隧道漏水区域、涌水区域或突水区域的位置坐标进行检测，并结合评分法或降雨入渗法或地下水动力学法计算相应位置的最大漏水量、最大涌水量或最大突水量；
(2)根据步骤(1)的隧道缺陷检测结果(包括涌水区域、突水区域或漏水的区域位置坐标以及相对应的最大涌水量、最大突水量或最大漏水量)，分别沿着漏水区域、涌水区域或突水区域以帷幕的形式按照一定的间距钻注浆孔，注浆孔间距和孔深由隧道缺陷检测结果决定；
(3)根据隧道注浆孔布设情况，在每个注浆孔中埋设多根不同深度的注浆管，并在每个注浆管上安装注射头；
(4)根据步骤(1)的最大漏水量、最大涌水量或最大突水量检测结果及施工经验确定高聚物材料注浆量；
(5)通过注浆管的注射头向注浆孔中注射高聚物材料，依次按照水量由小到大，帷幕由外至内的注浆方式注射高聚物材料，直至封堵富水隧道的漏水区域、涌水区域或突水区域；
(6)注浆结束后，取出注浆抢，安装注浆帽，再次检测隧道漏水、涌水或突水情况，如无漏水、涌水或突水的情况，则停止注浆；如有漏水、涌水或突水情况则进行补注，直到无漏水、涌水或突水情况为止；
(7)清理注浆区域外围高聚物材料，保持注浆后环境美观。
进一步的，所述步骤(1)中TSP的测量剖面布置在与岩层结构的主导方位成锐角的隧道壁，进一步的，所述步骤(1)中首次进行TSP勘探时，隧道隧洞挖空的空间长度不少于50m。
进一步的，所述高聚物材料为非水反应型高聚物材料，更优选的，所述高聚物材料为发泡聚氨酯类非水反应高聚物。
本发明的方法借助TSP对隧道地质缺陷及周边环境进行超前无损检测评估；借助GPR对隧道周边地质情况进行无损探测；结合TSP和GPR技术判断隧道涌水量或漏水量或突水量，预估高聚物注浆量、注浆孔布置方式及数量，实现对隧道缺陷的无损超前地质预报。
与传统技术相比，本发明具有以下几个明显的优点：
1、耐久性好。注浆高聚物具有防水、防紫外线、疲劳寿命长等优点，基本无收缩，弹性性能好，抗压强度高。
2、施工快捷、方便，无养生需求。所用高聚物材料为发泡聚氨酯类非水反应高聚物，其固化时间10-15min后就可以达到隧道修复的强度要求，所用高聚物在注浆后30min内即可形成90％以上的强度，能够快速地解决富水隧道的施工与建设后期的突发灾情抢险问题。而传统水泥、水泥-水玻璃、水泥-粉煤灰、低聚物等注浆技术由于养生时间长，明显拖延施工工期，也无法满足富水隧道的抢险救灾问题。
3、精确度高、针对性强。高聚物注浆方法可精确调控注浆量，在膨胀过程中可自行填充和加固松散区域或软弱区，对周围介质的压力主要取决于注浆量的大小，而不像传统注浆方法主要取决于注浆压力。注浆量的控制与调整明显比注浆压力的调控更为便捷，针对性更强。
附图说明
图1为本发明实施例1中隧道帷幕注浆布孔方式截面示意图。
图2为本发明实施例1中所用注浆设备示意图。
图3为实施例2中TSP系统隧道某区域的监测图。
图4为实施例2中GPR富水隧道的监测图。
图5为实施例2中的隧道帷幕注浆孔布设图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的解释。
实施例1一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法，依次包括以下步骤：
一、富水隧道无损检测
(1)利用TSP系统进行富水隧道无损检测：借助TSP系统判断富水隧道地质缺陷及对周边环境进行超前无损检测评估；同时结合采用评分法或降雨入渗法或地下水动力学法预估隧道最大涌水量、最大突水量及最大漏水量等情况。分区分段评定隧道的富水情况，为制定合理的注浆快速修复方案提供依据。
首先通过地质分析、隧道工程记录及测区现场踏勘，了解岩性分界面或主要构造面的平均方位与隧道洞轴线的相互关系，TSP测量剖面布置在隧道隧洞左壁或右壁，这取决于岩层结构的主导方位，在一般情况下，测量剖面布置在与岩层结构的主导方位成锐角的隧道壁，这样有利于有效信号的接收。另外，首次进行TSP勘探时，要求隧道隧洞挖空的最少空间长度为50m。同时，在测量区第四系覆盖层比较厚的情况下，还应增加空间长度，以确保传感器的安置在比较致密的围岩中。
(2)利用GPR系统进行富水隧道无损检测：借助GPR系统对所选隧道富水区域进行连续探测，然后利用地质介电特性及缺陷分析方法对数据进行分析处理，找出隧道的富水区域和具体位置坐标，为制定合理的注浆快速修复方案提供依据。
二、富水隧道注浆修复
(1)根据第一步中得到的隧道缺陷检测结果(包括涌水区域、突水区域或漏水的区域位置坐标以及相对应的最大涌水量、最大突水量或最大漏水量)，沿着涌水区域、突水区域或漏水区域以帷幕的形式钻注浆孔；
(2)根据隧道注浆孔布设情况，在每个注浆孔中埋设多根不同深度的注浆管，并在每个注浆管上安装注射头；
(3)根据第一步检测的最大漏水量、最大涌水量或最大突水量结果及施工经验确定发泡聚氨酯类非水反应高聚物的注浆量；
(4)通过注浆管的注射头向注浆孔中注射发泡聚氨酯类非水反应高聚物，依次按照相应区域的水量由小到大，帷幕由外至内的注浆方式注射发泡聚氨酯类非水反应高聚物，达到富水隧道封堵的目的；
(5)注浆结束后，取出注浆枪，安装注浆帽，再次检测隧道的漏水、涌水或突水情况，如隧道涌水区域无漏水、涌水或突水时，则停止注浆；如仍有漏水、涌水或突水则需进行补注，直到隧道涌水区域无漏水、涌水或突水；
(6)清理注浆区域外围高聚物，保持注浆后环境美观。
实施例2某富水隧道高聚物注浆快速修复方法，依次包括以下步骤：
一、隧道富水情况检测
(1)利用TSP系统进行富水隧道无损检测，TSP测量剖面布置在隧道隧洞壁，具体结果如图3所示。由图3可知，此隧道在标注1的位置横波波速降低而纵波波速不变，标注2的位置横波和纵波比值变化较为显著，此区域为富水区域。结合采用评分法得到此隧道的最大涌水量为13630.2m3/d。
(2)利用GPR系统进行隧道富水情况进行无损检测：借助GPR系统对所选隧道富水区域进行连续探测，然后利用地质介电特性及缺陷分析方法对数据进行分析处理，找出隧道的富水区域和具体位置坐标，其部分测试结果如图4所示，此结果为制定合理的注浆快速修复方案提供了依据。
GPR结果可以给出富水区域的深度和横向坐标，有助于施工人员了解富水区域，从而实现精准注浆。水具有很高的介电常数，从而使富水区与非富水区存在明显的介电差异，判定方法为：在探地雷达GPR检测剖面图中表现为低值长波或云斑状的色谱异常特征，正常层位的水平同相轴被中断，如图4所示。同时通过软件还可以对富水区的范围进行定量解析。
二、某富水隧道注浆修复
(1)根据第一步中得到的隧道缺陷检测结果，沿着涌水区域以帷幕的形式钻注浆孔，具体注浆孔布设如图5所示；
(2)根据隧道注浆孔布设情况，在每个注浆孔中埋设多根不同深度的注浆管，并在每个注浆管上安装注射头(含单向阀即浆液只能注入，无法反向流出)；
(3)根据第一步检测的最大涌水量结果及施工经验确定发泡聚氨酯类非水反应高聚物的注浆量；
(4)通过注浆管的注射头向注浆孔中注射发泡聚氨酯类非水反应高聚物，依次按照涌水区域的水量由小到大，帷幕由外至内的注浆方式注射发泡聚氨酯类非水反应高聚物，达到富水隧道封堵的目的；
(5)注浆结束后，取出注浆枪，安装注浆帽，再次检测隧道的涌水情况，可以看到隧道涌水区域无涌水，所以停止注浆；
(6)清理注浆区域外围高聚物，保持注浆后环境美观。
Claims (6)
1.一种高聚物富水隧道注浆快速修复方法，依次包括以下步骤：
（一）利用隧道无损检测技术检测隧道的漏水、涌水或突水情况，并检测相应漏水区域、涌水区域或突水区域的位置坐标，并计算最大漏水量、最大涌水量或最大突水量；
（二）沿着漏水区域、涌水区域或突水区域以帷幕的形式钻注浆孔，注浆孔间距和孔深根据步骤（一）的检测和计算结果确定；
（三）注浆孔布设完成后，在注浆孔中埋设注浆管；
（四）向注浆孔中注射高聚物材料，直至封堵富水隧道的漏水区域、涌水区域或突水区域。
2.根据权利要求1所述的高聚物富水隧道注浆快速修复方法，其特征在于，所述快速修复方法依次包括以下步骤：
（1）利用隧道地质超前预报系统和探地雷达系统对隧道漏水区域、涌水区域或突水区域的位置坐标进行检测，并结合评分法或降雨入渗法或地下水动力学法计算最大漏水量、最大涌水量或最大突水量；
（2）根据步骤（1）中得到的最大漏水量、最大涌水量或最大突水量及相应区域的位置坐标，沿着漏水区域、涌水区域或突水区域以帷幕的形式按照一定的间距钻注浆孔，注浆孔间距和孔深由最大漏水量、最大涌水量或最大突水量及相应区域的位置坐标检测结果决定；
（3）根据隧道注浆孔布设情况，在每个注浆孔中埋设多根不同深度的注浆管，并在每个注浆管上安装注射头；
（4）根据步骤（1）中得到的最大漏水量、最大涌水量或最大突水量检测结果及施工经验确定高聚物材料注浆量；
（5）通过注浆管的注射头向注浆孔中注射高聚物材料，依次按照水量由小到大，帷幕由外至内的注浆方式注射高聚物材料，直至封堵富水隧道的漏水区域、涌水区域或突水区域；
（6）注浆结束后，取出注浆抢，安装注浆帽，再次检测隧道的漏水、涌水或突水情况，如无漏水、涌水或突水的情况，则停止注浆；如有漏水、涌水或突水情况则进行补注，直到无漏水、涌水或突水情况为止；
（7）清理注浆区域外围高聚物材料，保持注浆后环境美观。
3.根据权利要求2所述的高聚物富水隧道注浆快速修复方法，其特征在于，所述步骤（1）中隧道地质超前预报系统的测量剖面布置在与岩层结构的主导方位成锐角的隧道壁上。
4.根据权利要求3所述的高聚物富水隧道注浆快速修复方法，其特征在于，所述步骤（1）中利用隧道地质超前预报系统进行勘探时，首次检测的隧道隧洞挖空的空间长度不少于50m。
5.根据权利要求4所述的高聚物富水隧道注浆快速修复方法，其特征在于，所述高聚物材料为非水反应型高聚物材料。
6.根据权利要求5所述的高聚物富水隧道注浆快速修复方法，其特征在于，所述高聚物材料为发泡聚氨酯类非水反应高聚物。
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