CN110608056A - 一种用于富水断层带隧道塌方处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道塌方技术领域，特别是一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，包含以下步骤：在紧贴塌方土体区处浇筑止浆墙，其上设置排水管；钻挖第一放置孔，并放置第一注浆管；通过第一注浆管向松土区域注浆；进行开挖施工，并进行拱顶支护；钻挖第二放置孔，并放置第二注浆管；向塌腔注浆，注浆完成。本申请的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，阻挡塌方土体区中的防止塌方发展至已开挖的隧道；以减小了塌方土体区中涌水对止浆墙的推力，松土区域和塌腔上方继续朝向塌方土体区输送地质物，其综合治理，针对不同地质物进行相对应的处理方法，从而大大减小了二次塌方的概率，减少施工损失，保障施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道塌方技术领域，特别是一种用于富水断层带隧道塌方处理方法。
背景技术
在开挖隧道时，如果隧道处于穿越强风化凝灰岩的断层破碎带，且有地下裂隙水，因隧道施工穿越该处而使该处地下水释放，这样的松散结构遇水后，非常容易形成塌方。
如图1所示，隧道涌水塌方后，在塌方区域上方形成塌腔4，塌腔4原有的土石落入隧道内，形成坡状的塌方土体区3，而塌腔4内部空心，故在塌腔4周围会形成松土区域5，而松土区域5的自稳性几乎为零，遇水后很容易形成二次塌方，同时，塌腔4顶部的土石缺乏支撑，也很容易形成二次塌方。
隧道涌水塌方一般采用设置止浆墙，并且注浆的方法做紧急处理，待回填的混凝土强度达到要求后继续开挖。使用此办法可处理一般的塌方，但是遇到情形严重的涌水塌方时，止浆墙的设立往往适得其反，其会造成塌方区内水压增高，增加再次塌方的几率。
所以，基于上述，目前凾需一种隧道塌方处理工法，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的隧道涌水塌方时，止浆墙的设立会造成塌方区内水压增高，增加再次塌方的几率的问题，提供一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，通过综合治理，针对不同地质物进行相对应的处理方法，从而大大减小了二次塌方的概率，减少施工损失，保障施工安全。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，包含以下步骤：
S1、在紧贴塌方土体区处浇筑止浆墙，所述止浆墙上设置至少一个贯穿所述止浆墙的排水管，所述止浆墙通过锚杆与隧道侧墙相连接；
S2、在止浆墙上钻挖若干连通松土区域的第一放置孔，在每个所述第一放置孔内均放置第一注浆管，所述第一注浆管的前端伸进所述松土区域内；
S3、通过所述第一注浆管向所述松土区域注浆，使注浆压力达到第一阈值，按要求稳压；
S4、对所述止浆墙及所述塌方土体区进行开挖施工，并进行拱顶支护；
S5、在进行拱顶支护的同时，在被支护的拱顶上钻挖若干连通塌腔的第二放置孔，在每个所述第二放置孔内均放置第二注浆管，并所述第二注浆管的前端伸进所述塌腔内；
S6、通过所述第二注浆管向所述塌腔注浆，使所述塌腔内的填充物上表面与拱顶之间距离达到第二阈值，注浆完成。
本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，在施工时，先在在紧贴塌方土体区处浇筑止浆墙，以阻挡塌方土体区中的流体(土石等地质物)流向已开挖的隧道，在浇筑止浆墙的同时，预埋锚杆，使止浆墙通过锚杆与隧道侧墙相连接，以提高止浆墙的承载力，所述止浆墙上设置至少一个贯穿所述止浆墙的排水管，用以将塌方土体区内的水液从塌方土体区排放至隧道，进而排放至外界，此举大大减小了塌方土体区中涌水对止浆墙的推力，大大减小了涌水塌方时止浆墙的承受的来自塌方土体区的推力，从而减少了止浆墙被塌方土体区中流体(土石、涌水等地质物)推到的概率；
当止浆墙浇筑完成之后，在止浆墙上钻挖若干连通松土区域的第一放置孔，并在第一放置孔内均放置第一注浆管，并使第一注浆管的前端伸进所述松土区域内；
通过所述第一注浆管向所述松土区域注浆，来增加松土区域的自稳性，避免松土区域继续朝向塌方土体区输送流体，注浆一段时间后，注浆压力达到第一阈值，并按要求稳压，稳压一端时间后，注浆完成，其中，第一阈值为松土区域内的地质物的自稳性满足其不再朝向塌方土体区输送流体，或者仅朝向塌方土体区3输送极少量流体时的注浆压力值；
在第一注浆管完成注浆之后，对所述止浆墙及所述塌方土体区进行开挖施工，此时，由于拱顶上方的松土区域内已被注浆固化，故暂时不会进行二次塌方，在开挖一段后，马上进行该开挖段的拱顶支护，以防止塌腔上方的地质物突然砸下，造成二次塌方，本方案中，每次开挖的长度由现场施工方案以及塌方处地质情况综合评定，以保证在开挖的过程中，如果塌腔上方的地质物突然砸下时，拱顶支护能够支撑，避免二次塌方；
在开挖一段后，马上进行该开挖段的拱顶支护的同时，在被支护的拱顶上钻挖若干连通塌腔的第二放置孔，并在每个所述第二放置孔内均放置第二注浆管，而且第二注浆管的前端伸进所述塌腔内；
在放置好第二注浆管之后，通过所述第二注浆管向所述塌腔注浆，使所述塌腔内的填充物上表面与拱顶之间距离达到第二阈值，注浆完成，本方案中的第二阈值为如果塌腔上方的地质物突然砸下，塌腔内的填充物能够完全承载塌腔上方的地质物的冲击力时塌腔内浆液的高度。
综上所述，在隧道涌水塌方时，通过止浆墙封堵，以阻挡塌方发展至已开挖的隧道；排水管排水疏通，以减小了塌方土体区中涌水对止浆墙的推力，并向松土区域和塌腔注浆加固，松土区域和塌腔上方继续朝向塌方土体区输送地质物，其综合治理，针对不同地质物进行相对应的处理方法，从而大大减小了二次塌方的概率，减少施工损失，保障施工安全。
优选地，所述排水管靠近塌方土体的一端设置有过滤格，所述排水管上靠近所述过滤格的侧壁上设置有若干排水孔。
隧道涌水塌方时，过滤格能够防止块状物体进入排水管，避免排水管被阻塞。
在上述方案中，由于细土和淤泥进入排水管，可以依靠工具来疏通，但是相对地，如果块状物体卡在排水管内，其疏通难度就会大很多，故设置过滤格，所述过滤格为孔径较大的过滤网，其能够阻挡较大的块状地质物，而细土和淤泥可以通过的结构件。
优选地，所述第一注浆管为中空钢管，且前端为尖头状，所述第一注浆管内设置有注浆腔和排气腔，所述第一注浆管的前端侧壁上设置有至少一个注浆孔和至少一个排气孔，所述注浆孔与所述注浆腔相连通，所述排气孔与所述排气腔相连通。
优选地，所述第一注浆管后端分别连接有注浆阀门和排气阀门，所述注浆阀门与所述注浆腔相连通，所述排气阀门与所述排气腔相连通。
优选地，步骤S3中，注浆完成后，先关闭所述排气阀门，再关闭所述注浆阀门。
先关闭所述排气阀门，再关闭所述注浆阀门，以避免浆液倒流，导致注浆质量降低。
优选地，所有所述第一注浆管扇形间隔分布，相邻所述第一注浆管的环形间距小于或者等于15cm。
由于拱顶为圆弧形，故第一注浆管扇形间隔分布，同时，相邻所述第一注浆管的环形间距小于或者等于15cm，以保证注浆质量。
优选地，水泥浆水灰比0.6～1:1、水玻璃浓度为35波美度、水玻璃模数2.6～2.8。
优选地，步骤S4中，使用三台阶七步法对所述止浆墙及所述塌方土体区进行开挖施工。
三台阶七步法开挖面小，对突发事故处理难度小，能够最大程度地保证施工安全。
优选地，所述第一阈值为[2MPa，2.5MPa]，所述第二阈值为[4MPa，6MPa]。
优选地，所述止浆墙采用C25及其以上强度的混凝土浇筑成型；注入所述塌腔内的填充物为C25及其以上强度的混凝土。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本申请的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，在隧道涌水塌方时，通过止浆墙封堵，以阻挡塌方发展至已开挖的隧道；排水管排水疏通，以减小了塌方土体区中涌水对止浆墙的推力，并向松土区域和塌腔注浆加固，松土区域和塌腔上方继续朝向塌方土体区输送地质物，其综合治理，针对不同地质物进行相对应的处理方法，从而大大减小了二次塌方的概率，减少施工损失，保障施工安全。
2、本申请的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，所述排水管靠近塌方土体的一端设置有过滤格，所述排水管上靠近所述过滤格的侧壁上设置有若干排水孔，隧道涌水塌方时，过滤格能够防止块状物体进入排水管，避免排水管被阻塞。
附图说明
图1为现有技术中涌水塌方示意图；
图2为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法浇筑止浆墙施工示意图；
图3为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法放置第一注浆管施工示意图；
图4为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法开挖且拱顶支护施工示意图；
图5为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法放置第二注浆管施工示意图(侧向视图)；
图6为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法放置第二注浆管施工示意图(轴向视图)；
图7为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法塌腔注浆施工示意图。
图8为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法排水管与过滤格装配示意图。
图9为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法一注浆管结构示意图(注浆腔与排气腔分离)。
图10为本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法一注浆管结构示意图(注浆腔与排气腔合为一体)。
图中标记：1-止浆墙，11-排水管，111-过滤格，2-第一注浆管，21-注浆腔，22-排气腔，23-注浆孔，24-排气孔，25-注浆阀门，26-排气阀门，3-塌方土体区，4-塌腔，5-松土区域，6-第二注浆管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图2-7所示，一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，包含以下步骤：
S1、在紧贴塌方土体区3处浇筑止浆墙1，所述止浆墙1上设置至少一个贯穿所述止浆墙1的排水管11，所述止浆墙1通过锚杆与隧道侧墙相连接；
S2、在止浆墙1上钻挖若干连通松土区域5的第一放置孔，在每个所述第一放置孔内均放置第一注浆管2，所述第一注浆管2的前端伸进所述松土区域5内；
S3、通过所述第一注浆管2向所述松土区域5注浆，使注浆压力达到第一阈值，按要求稳压；
S4、对所述止浆墙1及所述塌方土体区3进行开挖施工，并进行拱顶支护；
S5在拱顶钻挖若干连通塌腔4的第二放置孔，在每个所述第二放置孔内均放置第二注浆管6，所述第二注浆管6的前端伸进所述塌腔4内；
S6、通过所述第二注浆管6向所述塌腔4注浆，使所述塌腔4内的填充物上表面与拱顶之间距离达到第二阈值，注浆完成。
本申请所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，在施工时，
如图2所示，先在在紧贴塌方土体区3处浇筑止浆墙1，以阻挡塌方土体区3中的流体土石等地质物流向已开挖的隧道，在浇筑止浆墙1的同时，预埋锚杆，使止浆墙1通过锚杆与隧道侧墙相连接，以提高止浆墙1的承载力，所述止浆墙1上设置至少一个贯穿所述止浆墙1的排水管11，用以将塌方土体区3内的水液从塌方土体区3排放至隧道，进而排放至外界，此举大大减小了塌方土体区3中涌水对止浆墙1的推力，大大减小了涌水塌方时止浆墙1的承受的来自塌方土体区3的推力，从而减少了止浆墙1被塌方土体区3中流体土石、涌水等地质物推到的概率；
如图3所示，当止浆墙1浇筑完成之后，在止浆墙1上钻挖若干连通松土区域5的第一放置孔，并在第一放置孔内均放置第一注浆管2，并使第一注浆管2的前端伸进所述松土区域5内；
通过所述第一注浆管2向所述松土区域5注浆，来增加松土区域5的自稳性，避免松土区域5继续朝向塌方土体区3输送流体，注浆一段时间后，注浆压力达到第一阈值，并按要求稳压，稳压一端时间后，注浆完成，其中，第一阈值为松土区域5内的地质物的自稳性满足其不再朝向塌方土体区3输送流体，或者仅朝向塌方土体区3输送极少量流体时的注浆压力值；
如图4所示，在第一注浆管2完成注浆之后，对所述止浆墙1及所述塌方土体区3进行开挖施工，此时，由于拱顶上方的松土区域5内已被注浆固化，故暂时不会进行二次塌方，在开挖一段后，马上进行该开挖段的拱顶支护，以防止塌腔4上方的地质物突然砸下，造成二次塌方，本方案中，每次开挖的长度由现场施工方案以及塌方处地质情况综合评定，以保证在开挖的过程中，如果塌腔4上方的地质物突然砸下时，拱顶支护能够支撑，避免二次塌方；
如图4和5所示，在开挖一段后，马上进行该开挖段的拱顶支护的同时，在被支护的拱顶上钻挖若干连通塌腔4的第二放置孔，并在每个所述第二放置孔内均放置第二注浆管6，而且第二注浆管2的前端伸进所述塌腔4内；
如图6和7所示，在放置好第二注浆管6之后，通过所述第二注浆管6向所述塌腔4注浆，使所述塌腔4内的填充物上表面与拱顶之间距离达到第二阈值，注浆完成，本方案中的第二阈值为如果塌腔4上方的地质物突然砸下，塌腔4内的填充物能够完全承载塌腔4上方的地质物的冲击力时塌腔4内浆液的高度。
最后将第一注浆管2和第二注浆管6用浆液完全密封，注浆完成。
综上所述，在隧道涌水塌方时，通过止浆墙1封堵，以阻挡塌方发展至已开挖的隧道；排水管11排水疏通，以减小了塌方土体区3中涌水对止浆墙1的推力，并向松土区域5和塌腔4注浆加固，松土区域5和塌腔4上方继续朝向塌方土体区3输送地质物，其综合治理，针对不同地质物进行相对应的处理方法，从而大大减小了二次塌方的概率，减少施工损失，保障施工安全。
如图8所示，在上述基础上，进一步优选的方式，所述排水管11靠近塌方土体的一端设置有过滤格111，所述排水管11上靠近所述过滤格111的侧壁上设置有若干排水孔。
隧道涌水塌方时，过滤格111能够防止块状物体进入排水管11，避免排水管11被阻塞。
在上述方案中，由于细土和淤泥进入排水管11，可以依靠工具来疏通，但是相对地，如果块状物体卡在排水管11内，其疏通难度就会大很多，故设置过滤格111，所述过滤格111为孔径较大的过滤网，其能够阻挡较大的块状地质物，而细土和淤泥可以通过的结构件。
如图6所示，在上述基础上，进一步优选的方式，所有所述第一注浆管2扇形间隔分布，相邻所述第一注浆管2的环形间距小于或者等于15cm。
由于拱顶为圆弧形，故第一注浆管2扇形间隔分布，同时，相邻所述第一注浆管2的环形间距小于或者等于15cm，以保证注浆质量。
在上述基础上，进一步优选的方式，注入所述松土区域5的浆液包括水泥、浆水灰和水玻璃，其具体含量为：水泥浆水灰比0.6～1:1、水玻璃浓度为35波美度、水玻璃模数2.6～2.8。
在上述基础上，进一步优选的方式，所述第一阈值为[2MPa，2.5MPa]，所述第二阈值为[4MPa，6MPa]。
在上述基础上，进一步优选的方式，所述止浆墙1采用C25及其以上强度的混凝土浇筑成型；注入所述塌腔4内的填充物为C25及其以上强度的混凝土。
如图10所示,在上述基础上，进一步优选的方式，所述第一注浆管2为中空钢管，且前端为尖头状，所述第一注浆管2的前端侧壁上设置有至少一个注浆孔23和至少一个排气孔24，注浆孔23和排气孔24相连通。
实施例2
如图9所示，如实施例1所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，步骤S3中，注浆完成后，先关闭所述排气阀门26，再关闭所述注浆阀门25。
其中，所述第一注浆管2为中空钢管，且前端为尖头状，所述第一注浆管2内设置有注浆腔21和排气腔22，所述第一注浆管2的前端侧壁上设置有至少一个注浆孔23和至少一个排气孔24，所述注浆孔23与所述注浆腔21相连通，所述排气孔24与所述排气腔22相连通。
所述第一注浆管2后端分别连接有注浆阀门25和排气阀门26，所述注浆阀门25与所述注浆腔21相连通，所述排气阀门26与所述排气腔22相连通。
先关闭所述排气阀门26，再关闭所述注浆阀门25，以避免浆液倒流，导致注浆质量降低。
实施例3
如图4和5所示，如实施例1或2所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，步骤S4中，使用三台阶七步法对所述止浆墙1及所述塌方土体区3进行开挖施工。
三台阶七步法开挖面小，对突发事故处理难度小，能够最大程度地保证施工安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1、在紧贴塌方土体区(3)处浇筑止浆墙(1)，所述止浆墙(1)上设置至少一个贯穿所述止浆墙(1)的排水管(11)，所述止浆墙(1)通过锚杆与隧道侧墙相连接；
S2、在所述止浆墙(1)上钻挖若干连通松土区域(5)的第一放置孔，在每个所述第一放置孔内均放置第一注浆管(2)，所述第一注浆管(2)的前端伸进所述松土区域(5)内；
S3、通过所述第一注浆管(2)向所述松土区域(5)注浆，使注浆压力达到第一阈值，按要求稳压；
S4、对所述止浆墙(1)及所述塌方土体区(3)进行开挖施工，并进行拱顶支护；
S5在拱顶钻挖若干连通塌腔(4)的第二放置孔，在每个所述第二放置孔内均放置第二注浆管(6)，所述第二注浆管(6)的前端伸进所述塌腔(4)内；
S6、通过所述第二注浆管(6)向所述塌腔(4)注浆，使所述塌腔(4)内的填充物上表面与拱顶之间距离达到第二阈值，注浆完成。
2.根据权利要求1所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：所述排水管(11)靠近塌方土体的一端设置有过滤格(111)，所述排水管(11)上靠近所述过滤格(111)的侧壁上设置有若干排水孔。
3.根据权利要求1所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：所述第一注浆管(2)为中空钢管，且前端为尖头状，所述第一注浆管(2)内设置有注浆腔(21)和排气腔(22)，所述第一注浆管(2)的前端侧壁上设置有至少一个注浆孔(23)和至少一个排气孔(24)，所述注浆孔(23)与所述注浆腔(21)相连通，所述排气孔(24)与所述排气腔(22)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：所述第一注浆管(2)后端分别连接有注浆阀门(25)和排气阀门(26)，所述注浆阀门(25)与所述注浆腔(21)相连通，所述排气阀门(26)与所述排气腔(22)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：步骤S3中，注浆完成后，先关闭所述排气阀门(26)，再关闭所述注浆阀门(25)。
6.根据权利要求1所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：所有所述第一注浆管(2)扇形间隔分布，相邻所述第一注浆管(2)的环形间距小于或者等于15cm。
7.根据权利要求1所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：注入所述松土区域(5)的浆液包括水泥、浆水灰和水玻璃，其具体含量为：水泥浆水灰比0.6～1:1、水玻璃浓度为35波美度、水玻璃模数2.6～2.8。
8.根据权利要求1所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：步骤S4中，使用三台阶七步法对所述止浆墙(1)及所述塌方土体区(3)进行开挖施工。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：所述第一阈值为[2MPa，2.5MPa]，所述第二阈值为[4MPa，6MPa]。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于富水断层带隧道塌方处理方法，其特征在于：所述止浆墙(1)采用C25及其以上强度的混凝土浇筑成型；注入所述塌腔(4)内的填充物为C25及其以上强度的混凝土。
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