CN109209448A - 隧道地表注浆阻水施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道地表注浆阻水施工方法，包括：确定待注浆阻水隧道的轮廓线、外轮廓线，设定顶面、底面、左廓面、右廓面、左侧面和右侧面，沿施工空间的横向方向布置的自左侧面至右侧面设定若干个垂直注浆孔，其中，位于左廓面及右廓面之间的垂直注浆孔的末端抵顶于待注浆阻水隧道的外轮廓线处，位于左侧面与左廓面之间以及位于右侧面与右廓面之间的垂直注浆孔的末端均设定为施工空间的底面；在垂直注浆孔中依次分节下放袖阀管至垂直注浆孔的末端后，在袖阀管与垂直注浆孔之间注入配置好的套壳料；利用注浆芯管对袖阀管进行地表注浆，垂直注浆孔的末端至待注浆阻水区段的外轮廓线的拱顶以上5米的范围内设定为注浆阻水区域。

Description

隧道地表注浆阻水施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种防止隧道渗漏水的施工方法。

背景技术

随着铁路建设规模日益扩大，高速铁路隧道越来越多。在隧道建设完成之后，在雨季暴雨集中时段，水流沿隧道壁灌填隧道，部分既有运营隧道和在建已完工隧道出现渗深漏水情况，存在极高的安全隐患，严重的甚至影响隧道的正常使用。其中，两类隧道极易出现此种情况：第一种是明洞回填型，隧道壁周边存在碾压薄弱区(如图1所示)；第二种为破碎浅埋型，甚至在隧道上方形成塌落漏斗(如图2所示)。

既有隧道及在建已完工隧道的二次衬砌结构已经施作完成，防水板不能被破坏，常用的治理漏水渗水的方法只能从二次衬砌表面施作化学浆进行堵漏处理，因其工艺及施工条件有限，往往是工艺耐久性不行、治标不治本，到下一个雨季又出现同种病害。为了彻底解决完工隧道的渗、漏水问题，将隧道置于一个相对无水的环境，彻底解决水害问题就成为了一个合理、迫切的问题。

如中国专利申请第201710011634.0号公开的一种隧道的注浆堵水方法，包括如下步骤：S1确定隧道内的漏水点；S2在漏水点处打注浆孔，且注浆孔自隧道内的二次衬砌穿透防水层至初期支护中；S3将注浆管插入并固定至S2形成的注浆孔中；S4注浆，完成漏水点封堵。但是，但是该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、该隧道的注浆堵水方法仅仅适用于采用反粘防水卷材做防水层的隧道，对于隧道类型要求高；(2)、需要改变注浆孔的打孔深度进行堵水，提高操作的难度及复杂性。

又如中国专利申请201010265477.4号公开的一种防止隧道衬砌背后水纵向串流的结构，该结构在二次衬砌与防水板对应的外表面上沿周向设置至少一圈凸起的阻水环，该阻水环切断防水板、纵向排水管，并深入到初期支护及围岩内，阻止地下水纵向串流。但是该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、该方法并不适合于既有隧道及在建已完工隧道的阻水工作；(2)、该方法会破坏隧道的衬砌结构。

因此，提供一种适合于既有隧道及在建已完工隧道的隧道地表注浆阻水施工方法成为业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道地表注浆阻水施工方法(简称DZZ工法)，其通过采用地表静压注浆阻水技术，精确控制注浆压力，确保注浆施工不会破坏既有隧道的衬砌结构，实现地表注浆、阻水后围岩自密性防水的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种隧道地表注浆阻水施工方法，包括(1)、确定待注浆阻水隧道的轮廓线，围绕轮廓线向待注浆阻水隧道的外部设定与轮廓线相平行的外轮廓线，外轮廓线与轮廓线的距离设定为1～2米；(2)、沿待注浆阻水隧道的纵向每10～30米设为一个待注浆阻水区段，围绕每个待注浆阻水区段限定一个施工空间，每个施工空间包括位于待注浆阻水区段的拱顶上方由地表形成的顶面、由待注浆阻水区段的隧底所在平面形成的底面、由待注浆阻水区段的外轮廓线的左侧所在平面形成的左廓面、由待注浆阻水区段的外轮廓线的右侧所在平面形成的右廓面、以及位于待注浆阻水区段两侧且垂直于待注浆阻水区段的隧底所在平面的左侧面和右侧面，左侧面与左廓面之间的间距设定为3～5米，右侧面距离与右廓面之间的间距设定为3～5米；(3)、于每个施工空间的顶面，在地表处沿施工空间的纵向方向间隔设定出至少五排垂直注浆孔的孔位，每排垂直注浆孔包括沿施工空间的横向方向布置的自左侧面至右侧面的若干个垂直注浆孔，每个垂直注浆孔之间沿施工空间的横向方向相距1～2米，其中，位于左廓面及右廓面之间的垂直注浆孔的末端抵顶于待注浆阻水隧道的外轮廓线处，位于左侧面与左廓面之间的垂直注浆孔的末端以及位于右侧面与右廓面之间的垂直注浆孔的末端均设定为施工空间的底面；以及(4)、在垂直注浆孔中依次分节下放袖阀管至垂直注浆孔的末端后，在袖阀管与垂直注浆孔之间注入配置好的套壳料；利用注浆芯管对袖阀管进行地表注浆，其中，在地表注浆过程中，垂直注浆孔的末端至待注浆阻水区段的外轮廓线的拱顶以上5米的范围内设定为注浆阻水区域。

可选择地，沿待注浆阻水隧道的横向方向在左廓面及右廓面之间限定为第一操作区，在左侧面与左廓面之间限定为第二操作区，在右侧面与右廓面之间限定为第三操作区，其中，先对处于第一操作区内的垂直注浆孔的孔位进行钻孔操作，然后对处于第二操作区及第三操作区内的垂直注浆孔的孔位同时进行钻孔操作。

可选择地，同时进行钻孔操作的处于第二操作区内的垂直注浆孔的孔位及第三操作区内的垂直注浆孔的孔位相对于待注浆阻水隧道的隧道中心线对称。

可选择地，在施工空间的横向方向上，第二操作区内的垂直注浆孔的孔位的钻孔顺序为自左廓面向左侧面渐进操作；第三操作区内的垂直注浆孔的孔位的钻孔顺序为自右廓面向右侧面渐进操作。

可选择地，在待注浆阻水区段的外轮廓线的拱顶至其以上5米的范围内以第一注浆压力进行注浆，在待注浆阻水区段的外轮廓线的拱顶至施工空间的底面的范围内以第二注浆压力进行注浆，且第一注浆压力设定为大于第二注浆压力。

可选择地，在地表注浆过程中，第一注浆压力设定为8～10兆帕，第二注浆压力设定为6～8兆帕。

可选择地，在地表注浆过程中，浆液的扩散半径为1.5～2.0米，浆液的凝胶时间为15～30分钟，注浆速度为20～30升/分。

可选择地，在地表注浆过程中，浆液包括重量比为0.8～1:1的水和水泥。

可选择地，在地表注浆过程中，注浆方式设定为自下而上的分段后退式注浆，每次注浆段长设定为0.5～0.8米。

优选地，待注浆阻水隧道的最小埋深为25米左右，最大埋深为280米左右，平均埋深为15～40米左右。

优选地，在地表注浆过程中，注浆工艺设定为跳孔注浆且跳孔距离逐渐增大。

优选地，垂直注浆孔的直径为108～110毫米，袖阀管的直径为91～93毫米。

本发明的有益效果是：(1)、无论是既有运行隧道还是在建已完工隧道，均不破坏隧道原有结构，不造成人为的二次破坏；(2)、地表注浆阻水施工不影响既有线路正常运营，不占用在建项目的洞内工作面；(3)、地表注浆阻水施工方法能够精确控制注浆压力，确保注浆施工不会破坏既有隧道衬砌结构；(4)、注浆材料时间可方便调整，浆液不会沿隧道出水点流入隧道而影响隧道运营；(5)、注浆材料是无毒、无污染的耐久性材料。

附图说明

图1示出了明洞回填型隧道的渗漏水机理示意图。

图2示出了破碎浅埋型隧道的渗漏水机理示意图。

图3示出了本发明的隧道地表注浆阻水施工方法的流程图。

图4示出了本发明的地表注浆加固的纵向布置示意图。

具体实施方式

接下来参照附图具体描述本发明的隧道地表注浆阻水施工方法。

首先，为了加快施工进度，需要测量待注浆阻水隧道的全长，施工区域的隧道埋深，探明地质条件及渗、漏水原理。诸如隧道处有溪流横穿线路、常年有水、受季节性降雨影响，或者是隧道地表为人工填土层、以粉质粘土、角砾土和碎石土为主，局部夹石块，分布不均匀，粉质粘土以硬塑状为主，局部呈软塑状，角砾土和碎石土呈潮湿状，未压实，为松散到稠密状，雨季暴雨后，隧道有渗、漏水现象。

接着，如图3和图4所示，在步骤S1中，确定待注浆阻水隧道的轮廓线Q1，围绕轮廓线Q1向待注浆阻水隧道的外部设定与轮廓线Q1相平行的外轮廓线Q2，外轮廓线Q2与轮廓线Q1的距离设定为1.5米。

在步骤S2中，沿待注浆阻水隧道的纵向每20米设为一个待注浆阻水区段，围绕每个待注浆阻水区段限定一个施工空间，每个施工空间包括位于待注浆阻水区段的拱顶上方由地表形成的顶面A、由待注浆阻水区段的隧底所在平面形成的底面B、由待注浆阻水区段的外轮廓线的左侧所在平面形成的左廓面C、由待注浆阻水区段的外轮廓线的右侧所在平面形成的右廓面D、以及位于待注浆阻水区段两侧且垂直于待注浆阻水区段的隧底所在平面的左侧面E和右侧面F，左侧面E与左廓面C之间的间距设定为3.5米，右侧面F距离与右廓面D之间的间距设定为3.5米。

然后，在步骤S3中，于每个施工空间的顶面，在地表处沿施工空间的纵向方向间隔设定出五排垂直注浆孔的孔位，每排垂直注浆孔包括沿施工空间的横向方向布置的自左侧面至右侧面的13个垂直注浆孔H，每个垂直注浆孔H之间沿施工空间的横向方向相距1.5米，其中，位于左廓面C及右廓面D之间的垂直注浆孔H的末端抵顶于待注浆阻水隧道的外轮廓线Q2处，位于左侧面E与左廓面C之间的垂直注浆孔H的末端以及位于右侧面F与右廓面D之间的垂直注浆孔H的末端均设定为施工空间的底面B。

接着，在步骤S4中，在垂直注浆孔H中依次分节下放袖阀管至垂直注浆孔的末端后，在袖阀管与垂直注浆孔之间注入配置好的套壳料；利用注浆芯管对袖阀管进行地表注浆，其中，在地表注浆过程中，在待注浆阻水区段的外轮廓线Q2的拱顶以上5米的范围至施工空间的底面B的范围内设定为注浆阻水区域。

其中，在待注浆阻水区段的外轮廓线的拱顶至其以上5米的范围内以第一注浆压力进行注浆，在待注浆阻水区段的外轮廓线的拱顶至施工空间的底面的范围内以第二注浆压力进行注浆，第一注浆压力设定为8～10兆帕，第二注浆压力设定为6～8兆帕。

作为一种可替代的实施方式，沿待注浆阻水隧道的横向方向，在左廓面C及右廓面D之间限定为第一操作区，在左侧面E与左廓面C之间限定为第二操作区，在右侧面F与右廓面D之间限定为第三操作区。其中，由此，垂直注浆孔H的钻孔的顺序即为：先对处于第一操作区内的垂直注浆孔的孔位进行钻孔操作，然后对处于第二操作区及第三操作区内的垂直注浆孔的孔位同时进行钻孔操作，从而保证在钻孔中不会发生塌方及破坏隧道原有结构的危险事故。

在该非限制性实施方式中，对垂直注浆孔H1进行钻孔时，采用地质钻机按标出的孔位垂直于地面进行钻孔，形成直径为108毫米的垂直注浆孔。在钻孔过程中，控制钻孔的孔位水平偏差≤5厘米，钻孔垂直度误差≤1/150。

在步骤S4中，垂直注浆孔H的钻孔完成后先退钻杆，在垂直注浆孔H中分节放下直径91毫米的袖阀管至垂直注浆孔H的末端，并且在袖阀管底部加下闷盖，在袖阀管与垂直注浆孔H之间注入配置好的套壳料。随后，利用注浆芯管对袖阀管进行注浆，如图4所示，本发明的注浆阻水区域为垂直注浆孔H的末端至待注浆阻水区段的外轮廓线Q2的拱顶以上5米的范围，即图中标识为W的区域。

进行注浆的浆液及套壳料需提前配置好，在地表注浆过程中，注浆浆液包括重量比为0.8～1:1的水和水泥，从而控制浆液的扩散半径为1.5～2.0米，浆液的凝胶时间为15～30分钟，注浆速度为20～30升/分。同时，套壳料的配置包括重量比为1.5～1.6:1:1的水、水泥和粘土，从而对垂直注浆孔的孔壁进行防护，防止发生塌孔情况。

作为又一种可替代实施方式，在地表注浆过程中，每个垂直注浆孔在进行注浆时采取后退式分段注浆工艺，即在注浆段内由末端进行注浆，每次注浆段长控制为0.5米，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆，以此下去，直至完成注浆段注浆。注浆过程对浆液进行凝胶时间的测定，确保注浆施工效果。

在完成一个垂直注浆孔的注浆工作后，本发明采用跳孔注浆方式，即先进行单序孔注浆，再进行双序孔刚性袖阀管补充注浆。同时，为了防止出现串浆的情况，在进行跳空注浆时，控制跳孔的距离逐步加大，同时采取定量注浆以控制单孔注浆量的措施，从而防止串浆情况的发生。

经本发明的隧道地表注浆阻水施工方法之后，对进行注浆后的岩层钻孔取芯进行检查，检查后发现浆液与砂石胶结牢固，注浆饱满，浆液填充密实。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

Claims (10)

1.一种隧道地表注浆阻水施工方法，包括：

(1)、确定待注浆阻水隧道的轮廓线，围绕所述轮廓线向所述待注浆阻水隧道的外部设定与所述轮廓线相平行的外轮廓线，所述外轮廓线与所述轮廓线的距离设定为1～2米；

(2)、沿所述待注浆阻水隧道的纵向每10～30米设为一个待注浆阻水区段，围绕每个所述待注浆阻水区段限定一个施工空间，每个所述施工空间包括位于所述待注浆阻水区段的拱顶上方由地表形成的顶面、由所述待注浆阻水区段的隧底所在平面形成的底面、由所述待注浆阻水区段的所述外轮廓线的左侧所在平面形成的左廓面、由所述待注浆阻水区段的所述外轮廓线的右侧所在平面形成的右廓面、以及位于所述待注浆阻水区段两侧且垂直于所述待注浆阻水区段的隧底所在平面的左侧面和右侧面，所述左侧面与所述左廓面之间的间距设定为3～5米，所述右侧面距离与所述右廓面之间的间距设定为3～5米；

(3)、于每个所述施工空间的顶面，在地表处沿所述施工空间的纵向方向间隔设定出至少五排垂直注浆孔的孔位，每排垂直注浆孔包括沿所述施工空间的横向方向布置的自所述左侧面至所述右侧面的若干个垂直注浆孔，每个垂直注浆孔之间沿所述施工空间的横向方向相距1～2米，其中，位于所述左廓面及所述右廓面之间的垂直注浆孔的末端抵顶于所述待注浆阻水隧道的外轮廓线处，位于所述左侧面与所述左廓面之间的垂直注浆孔的末端以及位于所述右侧面与所述右廓面之间的垂直注浆孔的末端均设定为所述施工空间的底面；以及

(4)、在所述垂直注浆孔中依次分节下放袖阀管至所述垂直注浆孔的末端后，在所述袖阀管与所述垂直注浆孔之间注入配置好的套壳料；利用注浆芯管对所述袖阀管进行地表注浆，其中，在所述地表注浆过程中，所述垂直注浆孔的末端至所述待注浆阻水区段的所述外轮廓线的拱顶以上5米的范围内设定为注浆阻水区域。

2.如权利要求1所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，沿所述待注浆阻水隧道的横向方向在所述左廓面及所述右廓面之间限定为第一操作区，在所述左侧面与所述左廓面之间限定为第二操作区，在所述右侧面与所述右廓面之间限定为第三操作区，其中，先对处于所述第一操作区内的垂直注浆孔的孔位进行钻孔操作，然后对处于所述第二操作区及所述第三操作区内的垂直注浆孔的孔位同时进行钻孔操作。

3.如权利要求2所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，同时进行钻孔操作的处于所述第二操作区内的垂直注浆孔的孔位及所述第三操作区内的垂直注浆孔的孔位相对于所述待注浆阻水隧道的隧道中心线对称。

4.如权利要求3所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，在所述施工空间的横向方向上，所述第二操作区内的垂直注浆孔的孔位的钻孔顺序为自所述左廓面向所述左侧面渐进操作；所述第三操作区内的垂直注浆孔的孔位的钻孔顺序为自所述右廓面向所述右侧面渐进操作。

5.如权利要求1所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，在所述待注浆阻水区段的所述外轮廓线的拱顶至其以上5米的范围内以第一注浆压力进行注浆，在所述待注浆阻水区段的所述外轮廓线的拱顶至所述施工空间的底面的范围内以第二注浆压力进行注浆，且所述第一注浆压力设定为大于所述第二注浆压力。

6.如权利要求5所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，在所述地表注浆过程中，所述第一注浆压力设定为8～10兆帕，所述第二注浆压力设定为6～8兆帕。

7.如权利要求5所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，在所述地表注浆过程中，浆液的扩散半径为1.5～2.0米，浆液的凝胶时间为15～30分钟，注浆速度为20～30升/分。

8.如权利要求5所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，在所述地表注浆过程中，浆液包括重量比为0.8～1:1的水和水泥。

9.如权利要求5所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，所述套壳料包括重量比为1.5～1.6:1:1的水、水泥和粘土。

10.如权利要求5所述的隧道地表注浆阻水施工方法，其特征在于，在所述地表注浆过程中，注浆方式设定为自下而上的分段后退式注浆，每次注浆段长设定为0.5～0.8米。