CN111980674A - 一种隧道超前帷幕注浆工艺及综合检查评定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道超前帷幕注浆工艺及综合检查评定方法，包括以下步骤：安装孔口管，再通过孔口管分段向孔底钻进，分段长度5～8m；开始注浆，钻孔一段，注浆一段，逐段推进，直至设计孔深，还包括纵向加固范围，纵向加固范围超前注浆施工里程为DK99+510～+540，纵向加固长度28m，还包括径向加固范围，径向加固范围开挖面及开挖轮廓线外8.0m，浆液扩散半径2.0m，终孔断面孔间距不大于3.0m，共设8m、14m、20m补充断面和30m终孔断面四个注浆断面，共计124个注浆孔。本发明实现了对注浆帷幕区外赋存的高压集中富水区进行泄水降压的目的，有效降低了地下水压力对隧道围岩的渗透破坏，同时有利于注浆压力的控制和浆液在地层中的扩散，大幅提升注浆效果。

Description

一种隧道超前帷幕注浆工艺及综合检查评定方法

技术领域

本发明涉及隧道超前帷幕注浆技术领域，尤其涉及一种隧道超前帷幕注浆工艺及综合检查评定方法。

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。

对于地下水水量大、水压高、分布范围广、水力联系通畅的强富水软弱地层，隧道超前帷幕注浆的施工难度极大。首先，注浆施工要求的注浆压力较高(通常为净水压力的1.5～2.5倍或以上)，极易导致隧道初期支护、止浆墙及围岩变形。其次，帷幕圈内全部含导水构造的封堵困难，工程量大，耗费工期长。为提高注浆施工效率及开挖安全性，目前施工中常采用“堵排结合”的方法，即帷幕注浆与地下水限量排放相结合，其具体措施是：从止浆墙上开设一定数量泄水孔对地下水进行排水降压，同时在围岩内实施帷幕注浆，形成具有一定强度和自稳能力的注浆加固圈，把地下水阻隔在帷幕圈外。“堵排结合”的施工方法可有效减少地下水压力对隧道围岩的渗透破坏，还可降低注浆压力，避免初期支护、止浆墙及围岩发生过大变形，同时有利于浆液在地层中的扩散以及局部封闭型含水构造中地下水的排出，大幅提高注浆效率和治理效果。

在帷幕注浆工作面施工的泄水孔要贯穿注浆帷幕区，泄出帷幕外地下水。泄水孔除需满足泄水要求外，还应满足安全施工的要求。若泄水孔的布设和施工工艺不当，钻孔泄水将冲刷和破坏帷幕加固圈内围岩，对注浆施工和帷幕加固圈形成产生不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种隧道超前帷幕注浆工艺及综合检查评定方法，实现了对注浆帷幕区外赋存的高压集中富水区进行泄水降压的目的，有效降低了地下水压力对隧道围岩的渗透破坏，同时有利于注浆压力的控制和浆液在地层中的扩散，大幅提升注浆效果，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超前帷幕注浆工艺，包括以下步骤：

S1：安装孔口管，再通过孔口管分段向孔底钻进，分段长度5～8m；

S2：开始注浆，钻孔一段，注浆一段，逐段推进，直至设计孔深。

作为一种优选方案，还包括纵向加固范围，纵向加固范围超前注浆施工里程为DK99+510～+540，纵向加固长度28m。

作为一种优选方案，还包括径向加固范围，径向加固范围开挖面及开挖轮廓线外8.0m，浆液扩散半径2.0m，终孔断面孔间距不大于3.0m，共设8m、14m、20m补充断面和30m终孔断面四个注浆断面，共计124个注浆孔；

在实际施工过程中对出现涌水涌砂较大或其他明显异常的区域，根据情况进行补充注浆，兼顾对该区域的效果检查之用。

作为一种优选方案，注浆材料以普通水泥-水玻璃双液浆为主，硫铝酸盐水泥单液浆为辅，注浆材料及规格型号如下：

普通硅酸盐水泥：P.O 42.5

硫铝酸盐水泥；

水玻璃：浓度不低于40Be’，模数：2.4～2.8。

一种隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法，包括以下步骤：

检查孔取芯情况；

检查孔注水试验；

检查孔孔内成像情况。

作为一种优选方案，所述检查孔取芯情况包括：

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。

作为一种优选方案，所述检查孔注水试验包括：

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、25m；

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，小于2L/min/m。

作为一种优选方案，所述检查孔孔内成像情况包括：

采用孔内成像设备，对注浆后的岩体进行了孔内摄像，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。

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、实现了对注浆帷幕区外赋存的高压集中富水区进行泄水降压的目的，有效降低了地下水压力对隧道围岩的渗透破坏，同时有利于注浆压力的控制和浆液在地层中的扩散，大幅提升注浆效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法的注浆前后围岩取芯情况的对比图。

图2是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法的注浆后围岩16.3m深孔内摄像情况示意图。

图3是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法的注浆后围岩18.8m深孔内摄像情况示意图。

图4是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法的注浆后围岩19.5m深孔内摄像情况示意图。

图5是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺中浆液配备参数示意图。

图6是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法中注浆压力(P)、流量(Q)、注浆时间(t)三者之间的曲线关系示意图。

图7是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法中检查孔取芯注浆前示意图。

图8是本发明实施例中隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法中检查孔取芯注浆后示意图。

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，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

本实施例提供一种隧道超前帷幕注浆工艺，包括以下步骤：

S1：安装孔口管，再通过孔口管分段向孔底钻进，分段长度5～8m；

S2：开始注浆，钻孔一段，注浆一段，逐段推进，直至设计孔深。

本实施例提供的隧道超前帷幕注浆工艺，还包括纵向加固范围，纵向加固范围超前注浆施工里程为DK99+510～+540，纵向加固长度28m。

本实施例提供的隧道超前帷幕注浆工艺，还包括径向加固范围，径向加固范围开挖面及开挖轮廓线外8.0m，浆液扩散半径2.0m，终孔断面孔间距不大于3.0m，共设8m、14m、20m补充断面和30m终孔断面四个注浆断面，共计124个注浆孔；

在实际施工过程中对出现涌水涌砂较大或其他明显异常的区域，根据情况进行补充注浆，兼顾对该区域的效果检查之用。

本实施例提供的隧道超前帷幕注浆工艺，如图8所示，注浆材料以普通水泥-水玻璃双液浆为主，硫铝酸盐水泥单液浆为辅，注浆材料及规格型号如下：

普通硅酸盐水泥：P.O 42.5

硫铝酸盐水泥；

水玻璃：浓度不低于40Be’，模数：2.4～2.8。

一种隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法，包括以下步骤：

检查孔取芯情况，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，图1为注浆前后围岩取芯情况的对比图；

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、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，小于2L/min/m，满足设计要求。

检查孔孔内成像情况，采用孔内成像设备，对注浆后的岩体进行了孔内摄像，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，如图2为围岩16.3m深孔内摄像情况，图3为围岩18.8m深孔内摄像情况；图4为围岩19.5m深孔内摄像情况。

DK99+510～+540第3循环洞内注浆完成后，监理单位组织设计单位、施工单位对龙南隧道2#斜井DK99+510-540段8m超前预注浆的注浆效果进行了评定，评定结论如下：P-Q-t曲线，根据现场在注浆过程中，注浆压力(P)、注浆量(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1至8所示，从P-t曲线关系图可以看出，注浆压力随时间逐步上升，51分钟后注浆压力上升较慢，69分钟后基本达到5.65-5.75Mpa平稳状态；

如图1至8所示，从Q-t曲线关系图可以看出，0-61分钟区段注浆量随时间不断上升，在第55分钟的时候，注浆量上升速率开始降低，55分钟-69分钟时间段，速率呈下降趋势。

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1至8所示，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。

如图1至8所示，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。

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。

钻孔得出的地质情况结果与注浆量分布区域分布较为对应，单孔注浆量随时间变化效应图也显示后期注浆量明显减小，注浆压力明显提升较快，地层吸浆能力明显减弱，地层被加固密实。前期、中期部分注浆孔钻孔过程中出现的流水现象，在后期钻孔过程中未出现。通过检查孔钻孔情况、渣样、注浆后出水量(30m³～50m³)等情况综合出水量情况分析，表明本循环注浆加固堵水效果达到预期的设计目的和意图。

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 (8)

1.一种隧道超前帷幕注浆工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1：安装孔口管，再通过孔口管分段向孔底钻进，分段长度5～8m；

S2：开始注浆，钻孔一段，注浆一段，逐段推进，直至设计孔深。

2.根据权利要求1所述的隧道超前帷幕注浆工艺，其特征在于：还包括纵向加固范围，纵向加固范围超前注浆施工里程为DK99+510～+540，纵向加固长度28m。

3.根据权利要求2所述的隧道超前帷幕注浆工艺，其特征在于：还包括径向加固范围，径向加固范围开挖面及开挖轮廓线外8.0m，浆液扩散半径2.0m，终孔断面孔间距不大于3.0m，共设8m、14m、20m补充断面和30m终孔断面四个注浆断面，共计124个注浆孔；

在实际施工过程中对出现涌水涌砂较大或其他明显异常的区域，根据情况进行补充注浆，兼顾对该区域的效果检查之用。

4.根据权利要求3所述的隧道超前帷幕注浆工艺，其特征在于：注浆材料以普通水泥-水玻璃双液浆为主，硫铝酸盐水泥单液浆为辅，注浆材料及规格型号如下：

普通硅酸盐水泥：P.O 42.5

硫铝酸盐水泥；

水玻璃：浓度不低于40Be’，模数：2.4～2.8。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法，其特征在于：包括以下步骤：

检查孔取芯情况；

检查孔注水试验；

检查孔孔内成像情况。

6.根据权利要求5所述的隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法，其特征在于：所述检查孔取芯情况包括：

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。

7.根据权利要求6所述的隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法，其特征在于：所述检查孔注水试验包括：

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、25m；

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，小于2L/min/m。

8.根据权利要求7所述的隧道超前帷幕注浆工艺的综合检查评定方法，其特征在于：所述检查孔孔内成像情况包括：

采用孔内成像设备，对注浆后的岩体进行了孔内摄像，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。

Images