CN111852515A - 一种隧道地层预加固综合注浆方法 - Google Patents

一种隧道地层预加固综合注浆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隧道地层预加固综合注浆方法，包括以下步骤：确定布孔位置；修建便道；地表清理及钻机平台整修；钻孔、注浆循环选择；钻孔；安装袖伐管；注浆。本发明的隧道地层预加固综合注浆方法，可以为注浆加固围岩扫清障碍，提高注浆效果，通过注浆孔位，增大钻孔直径，可以有针对性的进行加固处理，加固效果明显，减少不必要的钻孔，进而缩短总钻孔时间，减少工人的劳动量，提高施工效率，减小工程造价，提高施工质量。

Description

一种隧道地层预加固综合注浆方法
技术领域
本发明涉及隧道地层预加固综合注浆施工技术领域，尤其涉及一种隧道地层预加固综合注浆方法。
背景技术
龙南隧道是全线的控制性重难点工程，隧道全长10.24km，最大埋深580m，最小埋深16m，双线单洞隧道，施工组织按照进口、1#斜井、2#斜井、出口共4工区5个工作面组织施工。地质岩性主要以花岗岩、砂岩为主，共穿越11条断层，其中DK99+500～+620段为F8区域性大断层破碎带，长度120m，洞身水压达0.5MPa，洞身存在危岩落石、突泥涌水、岩爆、高地温、岩溶、浅埋、围岩失稳塌方等诸多风险，最大涌水量1.8万方/天，为Ⅰ级风险隧道。
注浆常作为隧道的加固治理方法。按照地质条件、注浆压力、浆液作用机理、浆液运动形式和替代方式，由于隧道工程建设的隐蔽性及不确定性，若采用单一的注浆方法已经不能满足工程设计的要求，因此必须综合考虑隐伏溶洞的规模、充填物、水文地质条件和溶洞与隧道的距离等情况，提出一种隧道地层预加固综合注浆方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种隧道地层预加固综合注浆方法，可以为注浆加固围岩扫清障碍，提高注浆效果，通过注浆孔位，增大钻孔直径，可以有针对性的进行加固处理，加固效果明显，减少不必要的钻孔，进而缩短总钻孔时间，减少工人的劳动量，提高施工效率，减小工程造价，提高施工质量，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种隧道地层预加固综合注浆方法，包括以下步骤：
S1：确定布孔位置；
S2：修建便道；
S3：地表清理及钻机平台整修；
S4：钻孔、注浆循环选择；
S5：钻孔；
S6：安装袖伐管；
S7：注浆。
作为一种优选方案，步骤S2中的，所述修建便道包括：
便道宽度6m，并进行硬化，坡度根据现场实际地质和测量数据进行确定。
作为一种优选方案，步骤S3中的地表清理及钻机平台整修包括以下步骤：
龙南隧道F8断层穿越V型地表，便道修建完成后根据征地面积对地表树木、杂草进行清理，并开挖截水沟，将水集中引至冲沟；
根据对边坡修建台阶形钻机施工平台，平台纵向长度10m，边坡采用锚喷网防护，C25喷射混凝土厚度10cm，Ф22砂浆锚杆长度4m，梅花形布置，Ф8网片，网格尺寸20*20cm；
平台采用C20混凝土进行硬化，厚度20cm。
作为一种优选方案，步骤S4中的钻孔、注浆循环选择包括以下步骤：
根据现场钻孔布置形式和孔深，计划每20m为一个钻孔注浆循环，注浆顺序为从外向内，从低向高；
注浆前选取F8沟底平坦位置为注浆试验段，取3个钻孔作试验孔，确定注浆具体参数；
根据孔数计划每10m线路左右侧分别放置2台钻机，计划共配置6台钻机和注浆机。
作为一种优选方案，步骤S5中的钻孔包括以下步骤：
钻机就位后，钻孔前进行地表标高及具体里程测量，与结合洞身洞顶标高计算准确的钻孔深度；
钻孔深度9m，暂停钻孔，为防止塌孔，在地表以下9m埋设130mm钢护筒；
护筒埋设完成开始继续钻孔至计算深度。
作为一种优选方案，步骤S6中的安装袖伐管包括以下步骤：
在钻好的孔内放入壁厚为4.5cm，直径Ф76mm钢性袖阀管；
连接套管采用40cm长Φ89mm，壁厚5mm无缝钢管，注浆管内壁光滑，袖阀管最底部加工成锥形封闭，每2节连接采用Φ89m，壁厚5mm，外套管接头满焊连接；
钢性袖阀管溢浆孔每隔50cm设1个溢浆孔断面，每个断面布置4个Φ8mm单向溢浆孔；
钢管吊装采用挖机或吊车进行放入孔内。
作为一种优选方案，连接套管分有单向溢浆孔和无溢浆孔两种：标准长度3m/节，孔口处非标准节除外。
作为一种优选方案，步骤S7中的注浆包括以下步骤：
在袖伐管内人工安装注浆芯管，芯管的出浆口上下部位安装止浆塞，袖伐管与芯管之间填充水泥膨润土，施工配比为水：灰：土＝1.6:1.5:0.5；
地表注浆采取后退式注浆，后退步距1m，具体距离可根据试验段确定。
作为一种优选方案，所述后退式注浆包括以下步骤：
对四周采用普通水泥-水玻璃双液浆进行间隔跳孔注浆，以形成周边止浆帷幕，减少加固范围内浆液流失；
待周边帷幕成型后，内圈孔根据地层富水情况采用双液浆或单液浆进行加固；
采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，间隔跳孔注浆。
作为一种优选方案，根据孔数及工期，现场计划配置10台高压双液注浆机，浆液质量配比：单液浆W：C＝1:1，普通水泥-水玻璃双液浆配比＝1:0.5～1：1。水泥采用P.042.5硫铝酸盐水泥；注浆压力4～6MPa。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：
1、可以为注浆加固围岩扫清障碍，提高注浆效果，通过注浆孔位，增大钻孔直径，可以有针对性的进行加固处理，加固效果明显，减少不必要的钻孔，进而缩短总钻孔时间，减少工人的劳动量，提高施工效率，减小工程造价，提高施工质量。
附图说明
附图用来提供对发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释发明，并不构成对发明的限制。
在附图中：
图1是发明实施例中隧道地层预加固综合注浆方法中施工参数示意图。
图2是发明实施例中隧道地层预加固综合注浆方法的布孔位置示意图。
图3是发明实施例中隧道地层预加固综合注浆方法示意图。
图4是发明实施例中隧道地层预加固综合注浆方法中注浆压力(P)、流量(Q)、注浆时间(t)三者之间的曲线关系示意图。
具体实施方式
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例：
请参照图1至图3，本实施例提供一种隧道地层预加固综合注浆方法，包括以下步骤：
S1：确定布孔位置；
S2：修建便道，所述修建便道包括：
由于F8断层下穿V字型山体，除最底部有条本地修建的既有便道，向大小里程均为陡坡，便道不通，不具备机械设备运送至钻孔里程，需重新进行便道修建，便道宽度6m，并进行硬化，坡度根据现场实际地质和测量数据进行确定；
S3：地表清理及钻机平台整修，龙南隧道F8断层穿越V型地表，便道修建完成后根据征地面积对地表树木、杂草进行清理，并开挖截水沟，将水集中引至冲沟；然后根据对边坡修建台阶形钻机施工平台，平台纵向长度10m，边坡采用锚喷网防护，C25喷射混凝土厚度10cm，Ф22砂浆锚杆长度4m，梅花形布置，Ф8网片，网格尺寸20*20cm；平台采用C20混凝土进行硬化，厚度20cm；
S4：钻孔、注浆循环选择，根据现场钻孔布置形式和孔深，计划每20m为一个钻孔注浆循环，注浆顺序为从外向内，从低向高。注浆前选取F8沟底平坦位置为注浆试验段，取3个钻孔作试验孔，确定注浆具体参数；根据孔数计划每10m线路左右侧分别放置2台钻机，计划共配置6台钻机和注浆机；
S5：钻孔，钻机就位后，钻孔前进行地表标高及具体里程测量，与结合洞身洞顶标高计算准确的钻孔深度，确保注浆效果，钻孔深度9m，暂停钻孔，为防止塌孔，在地表以下9m埋设130mm钢护筒；护筒埋设完成开始继续钻孔至计算深度；
S6：安装袖伐管，在钻好的孔内放入壁厚为4.5cm，直径Ф76mm钢性袖阀管，连接套管采用40cm长Φ89mm，壁厚5mm无缝钢管，分有单向溢浆孔和无溢浆孔两种：标准长度3m/节(孔口处非标准节除外)，注浆管内壁光滑，袖阀管最底部加工成锥形封闭，每2节连接采用Φ89m(壁厚5mm)外套管接头满焊连接。钢性袖阀管溢浆孔每隔50cm设1个溢浆孔断面，每个断面布置4个Φ8mm单向溢浆孔；钢管吊装采用挖机或吊车进行放入孔内；
S7：注浆，在袖伐管内人工安装注浆芯管，芯管的出浆口上下部位安装止浆塞，袖伐管与芯管之间填充水泥膨润土，施工配比为水：灰：土＝1.6:1.5:0.5，地表注浆采取后退式注浆，后退步距1m，具体距离可根据试验段确定，首先对四周采用普通水泥-水玻璃双液浆进行间隔跳孔注浆，以形成周边止浆帷幕，减少加固范围内浆液流失，待周边帷幕成型后，内圈孔根据地层富水情况采用双液浆或单液浆进行加固，采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，间隔跳孔注浆。
根据孔数及工期，现场计划配置10台高压双液注浆机。浆液配比：单液浆W：C＝1:1(质量比)，普通水泥-水玻璃双液浆配比＝1:0.5～1：1。水泥采用P.042.5硫铝酸盐水泥；注浆压力4～6MPa。
注浆效果的评定包括：
1)P-Q-t曲线
2019年9月28日，监理单位组织对龙南隧道DK99+435～DK99+463段8m加固范围超前预注浆的注浆效果进行评定。根据现场典型试验孔在注浆过程中，注浆压力(P)、流量(Q)、注浆时间(t)数据进行了总结记录，并描绘了三者之间的曲线关系图，如图4所示。
从图4中可以看出，P-t曲线显示注浆压力随时间逐步上升，60min后基本达到5.65MPa(终压4～6MPa)左右平稳状态。Q-t曲线显示流量随时间不断下降，在第70min左右基本保持在4.6L/min(控制在5L/min范围以内)，满足设计要求。
2)检查孔取芯
现场对注浆后的围岩进行取芯，显示围岩裂隙被浆液充填或挤压密实，固结良好，原先注浆前无法取出岩芯的部位，已经能够取出柱状固结物，且有明显的浆脉，取芯率为85％，注浆固结效果良好。
3)检查孔注水试验
按照设计要求，对固结岩体进行了注水试验。先将孔内注满水，注浆孔长度为25m，然后将注浆压力控制在1.0MPa，采用专用的自动记录设备，对单位时间内的围岩注水量进行记录，吸水量分别为0.3L/min·m、0.4L/min·m，均＜2L/min/m，满足设计要求。
4)孔内成像
采用专业的孔内成像设备，对注浆后的岩体进行了孔内摄像。如图3所示，孔内成像显示检测孔内未出现塌孔现象，围岩裂隙中有明显的液浆充填痕迹，孔内无流泥、无坍孔、成孔好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：确定布孔位置；
S2：修建便道；
S3：地表清理及钻机平台整修；
S4：钻孔、注浆循环选择；
S5：钻孔；
S6：安装袖伐管；
S7：注浆。
2.根据权利要求1所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：步骤S2中的，所述修建便道包括：
便道宽度6m，并进行硬化，坡度根据现场实际地质和测量数据进行确定。
3.根据权利要求2所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：步骤S3中的地表清理及钻机平台整修包括以下步骤：
龙南隧道F8断层穿越V型地表，便道修建完成后根据征地面积对地表树木、杂草进行清理，并开挖截水沟，将水集中引至冲沟；
根据对边坡修建台阶形钻机施工平台，平台纵向长度10m，边坡采用锚喷网防护，C25喷射混凝土厚度10cm，Ф22砂浆锚杆长度4m，梅花形布置，Ф8网片，网格尺寸20*20cm；
平台采用C20混凝土进行硬化，厚度20cm。
4.根据权利要求3所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：步骤S4中的钻孔、注浆循环选择包括以下步骤：
根据现场钻孔布置形式和孔深，计划每20m为一个钻孔注浆循环，注浆顺序为从外向内，从低向高；
注浆前选取F8沟底平坦位置为注浆试验段，取3个钻孔作试验孔，确定注浆具体参数；
根据孔数计划每10m线路左右侧分别放置2台钻机，计划共配置6台钻机和注浆机。
5.根据权利要求4所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：步骤S5中的钻孔包括以下步骤：
钻机就位后，钻孔前进行地表标高及具体里程测量，与结合洞身洞顶标高计算准确的钻孔深度；
钻孔深度9m，暂停钻孔，为防止塌孔，在地表以下9m埋设130mm钢护筒；
护筒埋设完成开始继续钻孔至计算深度。
6.根据权利要求5所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：步骤S6中的安装袖伐管包括以下步骤：
在钻好的孔内放入壁厚为4.5cm，直径Ф76mm钢性袖阀管；
连接套管采用40cm长Φ89mm，壁厚5mm无缝钢管，注浆管内壁光滑，袖阀管最底部加工成锥形封闭，每2节连接采用Φ89m，壁厚5mm，外套管接头满焊连接；
钢性袖阀管溢浆孔每隔50cm设1个溢浆孔断面，每个断面布置4个Φ8mm单向溢浆孔；
钢管吊装采用挖机或吊车进行放入孔内。
7.根据权利要求6所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：连接套管分有单向溢浆孔和无溢浆孔两种：标准长度3m/节，孔口处非标准节除外。
8.根据权利要求7所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：步骤S7中的注浆包括以下步骤：
在袖伐管内人工安装注浆芯管，芯管的出浆口上下部位安装止浆塞，袖伐管与芯管之间填充水泥膨润土，施工配比为水：灰：土＝1.6:1.5:0.5；
地表注浆采取后退式注浆，后退步距1m，具体距离可根据试验段确定。
9.根据权利要求8所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：所述后退式注浆包括以下步骤：
对四周采用普通水泥-水玻璃双液浆进行间隔跳孔注浆，以形成周边止浆帷幕，减少加固范围内浆液流失；
待周边帷幕成型后，内圈孔根据地层富水情况采用双液浆或单液浆进行加固；
采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，间隔跳孔注浆。
10.根据权利要求9所述的隧道地层预加固综合注浆方法，其特征在于：根据孔数及工期，现场计划配置10台高压双液注浆机，浆液质量配比：单液浆W：C＝1:1，普通水泥-水玻璃双液浆配比＝1:0.5～1：1。水泥采用P.042.5硫铝酸盐水泥；注浆压力4～6MPa。
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