CN109505628A - 一种富水断层带隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富水断层带隧道施工方法，包括以下步骤：S1：采用物探法预测地层情况，判断出地层的地质信息；S2：修建隧道施工中的排水系统，使隧道施工过程中产生的水，能快速有效的排出；S3：先钻深孔并进行注浆深处稳固地层；S4：铺设环形的浅孔，并进行注浆，形成环形的封堵层，将地层水隔绝封堵；S5：洞身开挖施工，在完成堵水作业后，再进行隧道的开挖推进施工，当已经封堵完的洞身段被开挖完成后，重复步骤S1～S4，直至整个隧道施工完成。本发明沿着掌子面轮廓线形成密闭半环形帷幕，将地层水完全隔绝在施工面以内的地层内，在施工过程中，地层水不影响正常施工的进行，有效的实现了施工控水作业，保证了富水断层带隧道施工的正常进行。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种富水断层带隧道施工方法。
背景技术
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，公路、铁路的施工都离不开隧道的施工，特别是丘陵、山区等地势起伏不平的区域，隧道施工就是道路建设的过程中一项必不可少的环节。而隧道的施工相较于平坦路面施工，难度更大、施工周期更长，隧道往往都是一条道路施工的重点和难点，由于隧道施工是对不可见地层进行的挖掘施工，会面临许多未知的情况，在施工过程会遇到突发的事件，为了保证施工安全有效的推进，就需要采用现有的技术手段对地层状况进行探测，根据探测分析，采取相应的应对措施，以保证施工的正常顺利进行，特别是一些较复杂的地层，如富含水、易垮塌的疏松地层等。
在富水断层带的地层中进行隧道施工，就需要首先对开挖面进行堵水作业，能不能堵好水就是施工成败的关键，这就需要建立一种安全有效的富水断层带隧道施工方法来保证施工的正常顺利推进，安全有效的提高施工的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种富水断层带隧道施工的方法，解决隧道施工过程中地层出水、坍塌的问题，安全有效的提高隧道施工的效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种富水断层带隧道施工方法，包括以下步骤：
S1：断层地段地质预报，采用物探法预测地层情况，判断出地层的地质信息，以便于后续的施工；
S2：排水系统设置，修建隧道施工中的排水系统，使隧道施工过程中产生的水，能快速有效的排出，保证施工的正常顺利进行；
S3：钻深孔，深孔注浆堵水，先在掌子面钻深孔并进行注浆，稳固深处地层，以便后续施工；
S4：挖浅孔，浅孔注浆堵水，在掌子面四周铺设环形的浅孔，并进行注浆，形成环形的封堵层，将地层水隔绝封堵，保证后续施工的正常进行；
S5：洞身开挖施工，在完成堵水作业后，再进行隧道的开挖推进施工，当已经封堵完的洞身段被开挖完成后，重复步骤S1～S4，直至整个隧道施工完成。
进一步地，所述步骤S1具体为：通过TSP203地震波反射法对掌子面前方30m-100m范围内的围岩进行探测，结合探测资料分析前方围岩情况，判断是否有潜水、水源补给的情况，当判断有可能出现突水时，采用钻机在隧道掌子面进行水平地质钻探，探水孔直径为50mm，钻孔外插角为10°，每次钻井20～30m，保留5m止桨盘岩，暂时封闭水量较小的探孔，只留一个喷距最大的探孔测量喷出水的距离，从而确定突水的水流大小和突水压力。
进一步地，所述步骤上S2中排水系统设置，具体为：在隧道洞口先做好截水天沟，同时将洞口段开挖线以外10～15米范围内的洼地进行处理，防止地表水向下渗漏；隧道内两侧均设置排水沟，引导纵、环向盲管的水流流入排水沟，并在隧道内设置中心排水管，排水沟连通排水管，排水管纵向间距30米设置一处中心排水管检查井，检查井与中心水管连通，用以汇集和清除中心水管的淤泥，以保证中心排水管排水畅通，且排水管连通洞口的截水天沟，隧道内的水经排水管排入截水天沟，截水天沟引导水流流向洞口低洼地，再通过泵抽或其它引流方式将水流引至合理的地方。
进一步地，所述步骤S3中钻深孔，深孔注浆堵水具体为：采用50mm钻头钻机钻10～12m的深孔，再向深孔内灌注泥浆，注浆时浆液浓度由稀逐渐变浓，对于未扰动岩层：单位时间注浆量控制在15～30L/min；对于扰动岩层：单位时间注浆量控制在30～50L/min；根据每个循环注浆压力情况，再进行加密补浆，直至达到规定的注浆终压。
进一步地，所述步骤S4中浅孔注浆堵水具体为：将3～4m的超前小导管顶入需要注浆的地层中，再通过超前小导管进行注浆堵水，各个超前小导管之间的间距为0.8～1.2m，超前小导管沿着周边轮廓线单排布置，当出现大的涌水时，为保证注浆效果，采用双排布置，超前小导管外插角5～10°，注浆压力1～1.5Mpa，每孔注浆压力达到设计终压，并持压10min以上，使浆液充分充满空间，以每延米隧道用水量不大于2m3/24h为检测标准，在浅孔注浆完成后，需要沿着掌子面轮廓线形成一个厚度4～6m的半环形帷幕，将地层水完全隔绝。
进一步地，在进行深孔注浆堵水或者浅孔注浆堵水时采用水泥-水玻璃注浆液，水泥浆的水灰重量比为0.75:1～1:1，水玻璃浓度Be为35～40，模数为2.8～3.1，水泥浆与水玻璃容积体积比为1:1。
进一步地，所述步骤S3中，钻孔推进中遇到涌水时，钻杆不拔出，随即在孔口插小直径注浆管，采用凝胶时间短的水泥-水玻璃双浆液实施顶水预压，将钻孔已施钻部分封住，不让水涌出，然后在其周围另行钻孔实行前进式注浆，即钻一段注一段，逐步推进。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在富水断层带的施工部分，首先采用钻深孔注浆进行岩层的水流的初步封堵，加固岩层，再通过超前小导管进行紧密排布注浆，使其沿着掌子面轮廓线形成一个厚度4～6m的密闭半环形帷幕，将地层水完全隔绝，本发明将富水断层带的水流完全隔绝在施工面以内的地层内，在施工过程中，地层水不影响正常施工的进行，有效的实现了施工控水作业，保证了富水断层带隧道施工的正常进行。
(2)本发明在注浆堵水的过程采用水泥浆-水玻璃的双桨溶液，由于水玻璃粘结力强、强度较高、耐酸性、耐热性好的特性，进一步地提高了注浆的凝胶效果，将地层封堵得更加的坚固和严实，为后续的隧道施工提供了强有力的安全保障。
附图说明
图1为本发明施工流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1所示：一种富水断层带隧道施工方法，包括以下步骤：
S1：断层地段地质预报，采用物探法预测地层情况，判断出地层的地质信息，以便于后续的施工；物探法的具体方法过程：通过TSP203地震波反射法对掌子面前方30m-100m范围内的围岩进行探测，结合探测资料分析前方围岩情况，判断是否有潜水、水源补给的情况，当判断有可能出现突水时，采用钻机在隧道掌子面进行水平地质钻探，探水孔直径为50mm，钻孔外插角为10°，每次钻井20～30m，保留5m止桨盘岩，暂时封闭水量较小的探孔，只留一个喷距最大的探孔测量喷出水的距离，从而确定突水的水流大小和突水压力，喷距小于5m，流量小于100～400m3/h为小型突水，喷距5～12m，流量大于400m3/h为中型突水，喷距大于12m，为大型突水。
S2：排水系统设置，修建隧道施工中的排水系统，使隧道施工过程中产生的水，能快速有效的排出，保证施工的正常顺利进行；所述步骤上S2中排水系统设置，具体为：在隧道洞口先做好截水天沟，同时将洞口段开挖线以外10～15米范围内的洼地进行处理，防止地表水向下渗漏；隧道内两侧均设置排水沟，引导纵、环向盲管的水流流入排水沟，并在隧道内设置中心排水管，排水沟连通排水管，排水管纵向间距30米设置一处中心排水管检查井，检查井与中心水管连通，用以汇集和清除中心水管的淤泥，以保证中心排水管排水畅通，且排水管连通洞口的截水天沟，隧道内的水经排水管排入截水天沟，截水天沟引导水流流向洞口低洼地，再通过泵抽或其它引流方式将水流引至合理的地方。
S3：钻深孔，深孔注浆堵水，先钻深孔并进行注浆深处稳固地层，以便后续施工；具体过程为：采用50mm钻头钻机钻10～12m的深孔，再向深孔内灌注泥浆，注浆时浆液浓度由稀逐渐变浓，其中，
对于未扰动岩层，单位时间注浆量控制在15～30L/min；
对于扰动岩层，单位时间注浆量控制在30～50L/min；根据每个循环注浆压力情况，再进行加密补浆，直至达到规定的注浆终压；钻孔推进中遇到涌水时，钻杆不拔出，随即在孔口插小直径注浆管，采用凝胶时间短的水泥-水玻璃双浆液实施顶水预压，将钻孔已施钻部分封住，不让水涌出，然后在其周围另行钻孔实行前进式注浆，即钻一段注一段，逐步推进。
S4：挖浅孔，浅孔注浆堵水，在掌子面四周铺设环形的浅孔，并进行注浆，形成环形的封堵层，将地层水隔绝封堵，保证后续施工的正常进行；具体过程为：将3～4m的超前小导管顶入需要注浆的地层中，再通过超前小导管进行注浆堵水，各个超前小导管之间的间距为0.8～1.2m，超前小导管沿着周边轮廓线单排布置，当出现大的涌水时，为保证注浆效果，采用双排布置，超前小导管外插角5～10°，注浆压力1～1.5Mpa，每孔注浆压力达到设计终压，并持压10min以上，使浆液充分充满空间，以每延米隧道用水量不大于2m3/24h为检测标准，在浅孔注浆完成后，需要沿着掌子面轮廓线形成一个厚度4～6m的半环形帷幕，将地层水完全隔绝。
为了保证注浆能取得更好的效果，在进行深孔注浆堵水或者浅孔注浆堵水时采用水泥-水玻璃注浆液，水泥浆的水灰重量比为0.75:1～1:1，水玻璃浓度Be为35～40，模数为2.8～3.1，水泥浆与水玻璃容积体积比为1:1。
在注浆过程中，由于止桨岩盘不密实或混凝土止桨墙灌注不密实，发生跑桨时，先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂缝，并调整浆液配合比，缩短凝胶时间，若仍跑桨则在漏浆处钻浅孔注浆固接。
在注浆过程中，注浆压力突然升高，说明裂缝被堵，此时停止注浆，换用另一台小泵量注浆机压注单液水泥浆或压注清水待桨压恢复正常再注。
当注浆量很大，而泵压又长时间不上升时，调整浆液的浓度，先稀后浓，缩短浆液的凝胶时间，控制注浆量。
S5：洞身开挖施工，在完成堵水作业后，再进行隧道的开挖推进施工，当已经封堵完的洞身段被开挖完成后，重复步骤S1～S4，直至整个隧道施工完成。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：断层地段地质预报，采用物探法预测地层情况，判断出地层的地质信息，以便于后续的施工；
S2：排水系统设置，修建隧道施工中的排水系统，使隧道施工过程中产生的水，能快速有效的排出，保证施工的正常顺利进行；
S3：钻深孔，深孔注浆堵水，先在隧道掌子面钻深孔，并进行深孔注浆，稳固深处地层，以便后续施工；
S4：挖浅孔，浅孔注浆堵水，在隧道掌子面四周铺设环形的浅孔，并进行注浆，形成环形的封堵层，将地层水隔绝封堵，保证后续施工的正常进行；
S5：洞身开挖施工，在完成堵水作业后，再进行隧道的开挖推进施工，当已经封堵完的洞身段被开挖完成后，重复步骤S1～S4，直至整个隧道施工完成。
2.根据权利要求1所述的一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：通过TSP203地震波反射法对掌子面前方30m-100m范围内的围岩进行探测，结合探测资料分析前方围岩情况，判断是否有潜水、水源补给的情况；地层有突水隐患时，采用钻机在隧道掌子面进行水平地质钻探，探水孔直径为50mm，钻孔外插角为10°，每次钻井20～30m，保留5m止桨盘岩，暂时封闭水量较小的探孔，只留一个喷距最大的探孔测量喷出水的距离，从而确定突水的水流大小和突水压力。
3.根据权利要求2所述的一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，所述步骤上S2中排水系统设置，具体为：在隧道洞口先做好截水天沟，同时将洞口段开挖线以外10～15米范围内的洼地进行处理，防止地表水向下渗漏；
隧道内两侧均设置排水沟，引导纵、环向盲管的水流流入排水沟，并在隧道内设置中心排水管，排水沟连通排水管，排水管纵向间距30米设置一处中心排水管检查井，检查井与中心水管连通，用以汇集和清除中心水管的淤泥，以保证中心排水管排水畅通，且排水管连通洞口的截水天沟，隧道内的水经排水管排入截水天沟，截水天沟引导水流流向洞口低洼地，再通过泵抽或其它引流方式将水流引至合理的地方。
4.根据权利要求3所述的一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，所述步骤S3中钻深孔，深孔注浆堵水具体为：采用50mm钻头钻机钻10～12m的深孔，再向深孔内灌注泥浆，注浆时浆液浓度由稀逐渐变浓；对于未扰动岩层：单位时间注浆量控制在15～30L/min；对于扰动岩层：单位时间注浆量控制在30～50L/min；根据每个循环注浆压力情况，再进行加密补浆，直至达到规定的注浆终压。
5.根据权利要求4所述的一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，所述步骤S4中浅孔注浆堵水具体为：将3～4m的超前小导管顶入需要注浆的地层中，再通过超前小导管进行注浆堵水，各个超前小导管之间的间距为0.8～1.2m，超前小导管沿着周边轮廓线单排布置，当出现大的涌水时，为保证注浆效果，采用双排布置，超前小导管外插角5～10°，注浆压力1～1.5Mpa，每孔注浆压力达到设计终压，并持压10min以上，使浆液充分充满空间，以每延米隧道用水量不大于2m3/24h为检测标准，在浅孔注浆完成后，需要沿着掌子面轮廓线形成一个厚度4～6m的半环形帷幕，将地层水完全隔绝。
6.根据权利要求5所述的一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，在进行深孔注浆堵水或者浅孔注浆堵水时采用水泥-水玻璃注浆液，水泥浆的水灰重量比为0.75:1～1:1，水玻璃浓度Be为35～40，模数为2.8～3.1，水泥浆与水玻璃容积体积比为1:1。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种富水断层带隧道施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，钻孔推进中遇到涌水时，钻杆不拔出，随即在孔口插小直径注浆管，采用凝胶时间短的水泥-水玻璃双浆液实施顶水预压，将钻孔已施钻部分封住，不让水涌出，然后在其周围另行钻孔实行前进式注浆，即钻一段注一段，逐步推进。
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