CN110500119B - 一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，包括以下步骤：S1施工准备、S2测量放线、S3钻机定位及钻进、S4钻孔、S5埋设注浆管及管口封堵、S6注浆、S7注浆结束。钻设的注浆孔为2～5圈，布孔方式为梅花桩式布孔，相邻两孔间距为950mm～1050mm；实际钻孔位置与孔的设计位置偏差控制在5cm的范围内，孔深比埋设的注浆管长度长0.5m～0.6m。注浆用的注浆液为水泥、水、水玻璃和缓凝剂的混合物，其水灰比为＝0.7～1：1；水玻璃浓度为35～40°Be，水玻璃与水泥浆的体积比为1：1；缓凝剂用量为11～11.5Kg/m3。使用本发明的方法可以对穿越泥石流堆积体隧道的围岩起到良好的加固和止水效果，且施工时间短，作业循环次数少，生产效率高。

Description

一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法
技术领域
本发明涉及一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，属于土木工程技术领域。
背景技术
泥石流堆积体由粒径不同的圆砾土、角砾土和千枚岩以及部分夹杂砂质饱水黄土组成，其孔隙率大，饱含水，且具有地下流动性，整体承载能力较低，穿越泥石流堆积体隧道施工过程中，由于隧道开挖范围内，富含地表水，隧道围岩松散，缺乏足够的密实度，在施工掘进的过程中，易发生地表水下渗，产生渗水塌方等现象，严重影响隧道开挖掘进的效率和施工人员的安全。传统小导管注浆方法，因其施工规模小，加固范围也较小，注浆后的效果不确定，可靠性相对较差，其注浆后形成的加固结构对围岩加固的范围和止水的效果非常有限，且占用时间和循环次数较多，施工时间周期长，效率不高，此种方法无法满足穿越泥石流堆积体隧道的施工要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，并提供一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，使用该方法可以对穿越泥石流堆积体隧道的围岩起到良好的加固和止水效果，且施工时间短，作业循环次数少，生产效率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，包括以下步骤：
S1、施工准备：洞内对掌子面进行封闭，当采用灌注混凝土施作止浆墙，则厚度不小于1m，当采用锚喷混凝土施作止浆墙，则喷混凝土厚度不小于30cm；对地面进行整平，修建施工便道，施工用风、水、电准备，钻孔、压浆机械选型配置、人员配置、材料采购准备工作；
S2、测量放线：掌子面上设置有2～5圈注浆孔，测量队依据设计方案对钻孔进行编号，现场测放出每个钻孔孔位，标定位置，并标定钻孔顺序和每个孔的钻进深度；
S3、钻机定位及钻进：场地夯实整平后，根据测量标定的位置钻机就位，安装时要保证钻机稳定、钻杆垂直；
S4、钻孔：钻进过程中用水平尺经常检查钻杆垂直度、及时调整钻机机座，确保注浆孔垂直；及时测量钻进深度，钻孔深度比设计标高深0.5m～0.6m；钻孔完成后，退出钻杆，并进行验孔；
S5、埋设注浆管及管口封堵：钻杆拔出后，立即安装注浆管，注浆管的管壁上开有直径8～12mm的孔，相邻孔间距30cm，呈梅花形布置；注浆管尾端依次设置有定位钢板及止浆阀门，定位钢板上设有通孔，通孔位置与注浆管位置相对应；
S6、注浆：注浆采用全孔封闭整体注浆，注浆和钻孔的顺序均为由外向内，第1、2环全部进行钻孔、注浆，从第三环开始先钻掌子面左半幅的奇数孔，同一环的注浆要间隔进行；如果奇数孔注浆效果不理想，再钻偶数号孔并进行补浆，掌子面右半幅采取与左半幅相同的方法进行注浆；如果在钻孔过程中发生较为严重的涌水，就要立即停止钻孔并进行注浆；
S7、注浆结束：当单孔注浆压力达到2.0MPa后，并且流量很小，吸浆量小于1L/min，而注浆压力升高且持续3～5min后，即可结束该孔注浆，并关闭孔口止浆阀，注浆初压控制在0.5～0.8Mpa，注浆终压控制在2.1～2.5Mpa；当全部注浆孔均符合单孔注浆的结束条件，保证没有漏注现象，则全部注浆结束。
对本技术方案的进一步改进是：钻设的注浆孔为2～5圈，布孔方式为梅花桩式布孔，相邻两孔间距为950mm～1050mm；实际钻孔位置与孔的设计位置偏差控制在5cm的范围内，孔底与孔口的位置偏差不得超过孔深的1％，孔的直径大于注浆管的外径，孔深比埋设的注浆管长度长0.5m～0.6m，开孔时要保持低速，当孔深不小于30cm后，即可转入正常转速。
最下层注浆孔距地面距离不小于0.5m。
注浆管为直径89～140mm的钢管。
注浆管外露于注浆孔口的长度为60～70cm。
注浆深度为17～18m，注浆扩散半径为100～110cm。
注浆用的注浆液为水泥、水、水玻璃和缓凝剂的混合物，其水灰比为＝0.7～1：1；水玻璃浓度为35～40°Be，水玻璃与水泥浆的体积比为1：1；缓凝剂用量为11～11.5Kg/m3。
所述水灰比为0.7：1，水玻璃浓度为35°Be，水玻璃模数为2.6。
钻设注浆孔及注浆时，当出现较大的空洞时，先注入混凝土，然后再进行注浆。
由本发明的技术方案可知，本发明在掌子面上设置有2～5圈注浆孔，并呈梅花形布置，掌子面中心未设置注浆孔，此结构有利于后期挖除，且不会造成注浆原材料的浪费。本发明的注浆管为直径φ89～φ140mm的钢管，注浆管管壁上设有直径为Φ8～Φ12mm的孔，注浆深度为17～18m，使用大管径钢管作为注浆管，可以减少施工时间，且注浆管长度长，注浆深度长，注浆循环次数少，注浆循环次数的减少也直接减少了隧道每段循环注浆处的连接点，增强了加固层的稳固性及防水性。加固层注浆用的注浆液为水泥、水、水玻璃和缓凝剂的混合物，该混合物的配比是经现场施工试验所获取的，使用该配比的混合物注浆形成的加固层可以使隧道的防水性及稳固性得到加强。
附图说明
图1是本发明注浆孔的平面布置示意图。
图中：1.注浆孔；2.注浆区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本发明实施例为仓园隧道，仓园隧道在DK378+380-DK378+643段穿越的甘家沟为泥石流冲沟，总长263m。该泥石流沟规模大，主要地质为圆砾土、角砾土和千枚岩。隧道范围内甘家沟有少量地表流水，平时流量较少，在雨季有大的洪流。根据常规物探分析，甘家沟内洪积细角砾土内呈富水状。预测隧道通过甘家沟泥石流沟最大总涌水量3219m3/d，且受季节降水的影响，涌水量变化较大。
本发明实施例提供的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，包括以下步骤：
S1、施工准备：洞内对掌子面进行封闭，采用灌注混凝土施作止浆墙，厚度为1m，对地面进行整平，修建施工便道，施工用风、水、电准备，钻孔、压浆机械选型配置、人员配置、材料采购等准备工作；钻孔机械：采用履带式液压潜孔钻CM358A型钻机2台；注浆机械：采用50B00B55型双液注浆泵2台；制浆机械：采用水泥浆搅拌机2台。检查钻机、搅拌机、注浆泵是否正常，保证其能正常工作，检查注浆管路确保管路畅通，检查注浆泵的压力显示系统确保其准确无误。
S2、测量放线：测量队依据设计方案对钻孔进行编号，现场测放出每个钻孔孔位，标定位置，并标定钻孔顺序和每个孔的钻进深度；仓园隧道DK378+450～DK378+510段落，注浆范围为隧道边墙净空外左8米和右5米范围内，高度为隧道拱部以上5m至边墙底部。
S3、钻机定位及钻进：场地夯实整平后，根据测量标定的位置钻机就位，安装时要保证钻机稳定、钻杆垂直。
S4、钻孔：钻进过程中用水平尺经常检查钻杆垂直度、及时调整钻机机座，确保注浆孔垂直；及时测量钻进深度，钻孔深度比设计标高深0.5m～0.6m；钻孔完成后，退出钻杆，并进行验孔；钻设的注浆孔为4圈，最下层注浆孔距地面距离为0.6m，布孔方式为梅花桩式布孔，相邻两孔间距为1000mm；实际钻孔位置与孔的设计位置偏差控制在5cm的范围内，孔底与孔口的位置偏差不得超过孔深的1％，注浆孔的直径为Φ90mm，孔深比埋设的注浆管长度长0.5m～0.6m，开孔时要保持低速，当孔深不小于30cm后，即可转入正常转速。
S5、埋设注浆管及管口封堵：钻杆拔出后，立即安装注浆管，注浆管为直径Φ89mm的钢管，注浆管的管壁上开有直径Φ10mm的孔，相邻孔间距30cm，呈梅花形布置；注浆管外露于注浆孔口的长度为60～70cm；注浆管尾端依次设置有定位钢板及止浆阀门，定位钢板上设有通孔，通孔位置与注浆管位置相对应。
S6、注浆：注浆采用全孔封闭整体注浆，注浆和钻孔的顺序均为由外向内，第1、2环全部进行钻孔、注浆，从第三环开始先钻掌子面左半幅的奇数孔，同一环的注浆要间隔进行；如果奇数孔注浆效果不理想，再钻偶数号孔并进行补浆，掌子面右半幅采取与左半幅相同的方法进行注浆；注浆深度为17～18m，注浆扩散半径为100～110cm。如果在钻孔过程中发生较为严重的涌水，就要立即停止钻孔并进行注浆；注浆用的注浆液为水泥、水、水玻璃和缓凝剂的混合物，所用水泥为425号水泥，其水灰比为＝0.7：1；水玻璃浓度为35°Be，水玻璃模数为2.6,水玻璃与水泥浆的体积比为1：1；缓凝剂用量为11.25Kg/m3。当出现较大的空洞时，先注入混凝土，然后再进行注浆。
S7、注浆结束：当单孔注浆压力达到2.0MPa后，并且流量很小，吸浆量小于1L/min，而注浆压力升高且持续3～5min后，即可结束该孔注浆，并关闭孔口止浆阀，注浆初压控制在0.5～0.8Mpa，注浆终压控制在2.1～2.5Mpa；当全部注浆孔均符合单孔注浆的结束条件，保证没有漏注现象，则全部注浆结束。
正式施工前，在DK378+450-DK378+460选取了50个注浆试验孔，横向孔间距1.0m，由于纵向相邻注浆孔串浆，纵向第二排距第一排的间距比较大，通过对50个钻孔注浆施工，获取注浆区的地层岩性、孔隙率、耗灰量、终孔压力等相关技术及注浆参数。
施工后对DK378+450～DK378+510段进行了检测，具体数据见下表：
DK378+450～DK378+510段量测数据汇总表
Figure GDA0002636471630000041
Figure GDA0002636471630000051
通过上面量测数据可知，最大累计沉降180.3mm，最大累计收敛47.27mm，最大下沉速率17.2mm/d,最大收敛速率5.12mm/d。通过本发明方法注浆后，抑制沉降效果明显，起到了很好的围岩固结效果，有效地控制了洞内拱顶沉降变形。经检测，围岩裂隙内充满水泥浆液，裂隙水及地表渗水得到有效控制。

Claims (7)

1.一种穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、施工准备：洞内对掌子面进行封闭，当采用灌注混凝土施作止浆墙，则厚度不小于1m，当采用锚喷混凝土施作止浆墙，则喷混凝土厚度不小于30cm；对地面进行整平，修建施工便道，施工用风、水、电准备，钻孔、压浆机械选型配置、人员配置、材料采购准备工作；
S2、测量放线：掌子面上设置有2～5圈注浆孔，测量队依据设计方案对钻孔进行编号，现场测放出每个钻孔孔位，标定位置，并标定钻孔顺序和每个孔的钻进深度；
S3、钻机定位及钻进：场地夯实整平后，根据测量标定的位置钻机就位，安装时要保证钻机稳定、钻杆垂直；
S4、钻孔：钻进过程中用水平尺经常检查钻杆垂直度、及时调整钻机机座，确保注浆孔垂直；及时测量钻进深度，钻孔深度比设计标高深0.5m～0.6m；钻孔完成后，退出钻杆，并进行验孔；
S5、埋设注浆管及管口封堵：钻杆拔出后，立即安装注浆管，注浆管为直径89～140mm的钢管，注浆管的管壁上开有直径8～12mm的孔，相邻孔间距30cm，呈梅花形布置；注浆管尾端依次设置有定位钢板及止浆阀门，定位钢板上设有通孔，通孔位置与注浆管位置相对应；
S6、注浆：注浆采用全孔封闭整体注浆，注浆用的注浆液为水泥、水、水玻璃和缓凝剂的混合物，其水灰比为＝0.7～1：1；水玻璃浓度为35～40°Be，水玻璃与水泥浆的体积比为1：1；缓凝剂用量为11～11.5Kg/m3，注浆和钻孔的顺序均为由外向内，第1、2环全部进行钻孔、注浆，从第三环开始先钻掌子面左半幅的奇数孔，同一环的注浆要间隔进行；如果奇数孔注浆效果不理想，再钻偶数号孔并进行补浆，掌子面右半幅采取与左半幅相同的方法进行注浆；如果在钻孔过程中发生较为严重的涌水，就要立即停止钻孔并进行注浆；
S7、注浆结束：当单孔注浆压力达到2.0MPa后，并且流量很小，吸浆量小于1L/min，而注浆压力升高且持续3～5min后，即可结束该孔注浆，并关闭孔口止浆阀，注浆初压控制在0.5～0.8Mpa，注浆终压控制在2.1～2.5Mpa；当全部注浆孔均符合单孔注浆的结束条件，保证没有漏注现象，则全部注浆结束。
2.根据权利要求1所述的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于：钻设的注浆孔为2～5圈，布孔方式为梅花桩式布孔，相邻两孔间距为950mm～1050mm；实际钻孔位置与孔的设计位置偏差控制在5cm的范围内，孔底与孔口的位置偏差不得超过孔深的1％，孔的直径大于注浆管的外径，孔深比埋设的注浆管长度长0.5m～0.6m，开孔时要保持低速，当孔深不小于30cm后，即可转入正常转速。
3.根据权利要求2所述的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于：最下层注浆孔距地面距离不小于0.5m。
4.根据权利要求1所述的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于：注浆管外露于注浆孔口的长度为60～70cm。
5.根据权利要求1所述的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于：注浆深度为17～18m，注浆扩散半径为100～110cm。
6.根据权利要求1所述的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于：所述水灰比为0.7：1，水玻璃浓度为35°Be，水玻璃模数为2.6。
7.根据权利要求1所述的穿越泥石流堆积体隧道的防水固结结构施工方法，其特征在于：钻设注浆孔及注浆时，当出现较大的空洞时，先注入混凝土，然后再进行注浆。
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