CN112012746A - 厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法 - Google Patents
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Abstract
厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，以使深大竖井得以安全、快速的通过厚层富水破碎带地层，确保施工安全。包括如下步骤：①由地面场地向下掘砌施工竖井井筒；②地表深孔预注浆，在竖井井筒开挖通过厚层富水破碎带前，由地面场地各下钻设S型注浆孔，通过各S型注浆孔对厚层富水破碎带进行超前注浆，在竖井井筒及其周边形成注浆加固堵水圈；③工作面多点堵漏，在竖井工作面先行砌筑平底型止浆垫，然后于该竖井工作面布设一圈径向斜孔，对竖井工作面周边进行注浆，在竖井井筒外形成一圈隔水层；④重复以上步骤③，直至竖井井筒掘砌施工通过厚层富水破碎带地层。
Description
技术领域
本发明涉及铁路隧道深大竖井，特别涉及厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法。
背景技术
随着我国铁路工程向西部山区延展，特别是川藏铁路、滇藏铁路等项目的规划建设，将涌现出大量特长隧道，而受控于山区地形地貌，在山体浑厚、地表沟谷不发育地区将通过修建深大竖井以解决特长隧道通风、出渣、工期等问题。
由于山区地质构造发育、地质条件复杂，强烈的构造运动将对岩体产生碎裂作用，而破碎岩体则利于地下水的流通与富积，导致铁路隧道深大竖井井筒深处多穿越厚层富水破碎带，此类地层含水量大，岩体软弱破碎，竖井施工的井壁坍塌风险及突涌水淹井风险均较高。
我国铁路隧道深大竖井施工案例较少，且施工方法均为普通凿井法，竖井穿越含水层时采取工作面预注浆进行加固堵水。对于厚层富水破碎带条件下竖井施工，工作面注浆效果控制困难，易出现注浆盲区和注浆薄弱地带，开挖中从注浆盲区或薄弱环节发生沙土溜坍的风险高，且受设备及工作面条件限制，难以通过注浆在井壁周边形成较大的加固堵水范围。此外，工作面密排注浆循环注浆长度相对短，对掘进施工干扰较大。鉴于此，铁路隧道深大竖井如何安全、快速的通过厚层富水破碎带地层，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，以使深大竖井得以安全、快速的通过厚层富水破碎带地层，确保施工安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，包括如下步骤：
①由地面场地向下掘砌施工竖井井筒；
②地表深孔预注浆，在竖井井筒开挖通过厚层富水破碎带前，由地面场地各下钻设S型注浆孔，S型注浆孔在竖井井筒外环向间隔布设，其上端孔口远离竖井井筒井口，下部平行于竖井井筒轴线垂直，向下穿过厚层富水破碎带一定深度后终孔；通过各S型注浆孔对厚层富水破碎带进行超前注浆，在竖井井筒及其周边形成注浆加固堵水圈；
③工作面多点堵漏，当竖井井筒掘砌施工至厚层富水破碎带时，在竖井工作面先行砌筑平底型止浆垫，然后于该竖井工作面布设一圈径向斜孔，对竖井工作面周边进行注浆，在竖井井筒外形成一圈隔水层，向下掘砌施工竖井井筒；
④重复以上步骤③，直至竖井井筒掘砌施工通过厚层富水破碎带地层。
本发明的有益效果是，通过地表深孔预注浆可实现对厚层富水破碎带长段落、大范围的超前加固堵水处理，为深大竖井井筒及周边构筑了较大的注浆加固堵水圈，并消除了地下水对竖井工作面施工的影响，使铁路隧道深大竖井得以安全、快速的通过厚层富水破碎带地层；竖井掘砌与地表深孔预注浆可平行作业，互不干扰；由于井筒周边围岩裂隙分布的随机性，加之注浆工艺缺陷等，可能存在注浆盲区或注浆薄弱环节致使地下水渗漏或涌出，通过工作面多点堵漏措施，能够对地表预注浆盲区进行补强，并对可能出现的地下水涌出进行完全封堵；具有十分显著的社会、经济效益以及应用价值。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法S型孔注浆轨迹立面示意图；
图2是本发明厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法中S型孔平面布置示意图；
图3是本发明厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法中径向斜孔立面布置示意图；
图4是本发明厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法中径向斜孔平面布置示意图；
图中示出构件、部位名称及所对应的标记：竖井井筒10、Ⅰ序S型注浆孔11a、Ⅱ序S型注浆孔11b、造斜点a、降斜点b、靶点c、终孔位d、平底型止浆垫20、径向斜孔21、厚层富水破碎带A、地表布孔环线轮廓线B、终孔轮廓线C、地面场地D。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参照图1至图4，本发明厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，包括如下步骤：
①由地面场地D向下掘砌施工竖井井筒10；
②地表深孔预注浆，在竖井井筒10开挖通过厚层富水破碎带A前，由地面场地D各下钻设S型注浆孔，S型注浆孔在竖井井筒10外环向间隔布设，其上端孔口远离竖井井筒10井口，下部平行于竖井井筒10轴线垂直，向下穿过过厚层富水破碎带A一定深度后终孔；通过各S型注浆孔对厚层富水破碎带A进行超前注浆，在竖井井筒10及其周边形成注浆加固堵水圈；
③工作面多点堵漏，当竖井井筒10掘砌施工至厚层富水破碎带A时，在竖井工作面先行砌筑平底型止浆垫20，然后于该竖井工作面布设一圈径向斜孔21，对竖井工作面周边进行注浆，在竖井井筒10外形成一圈隔水层，向下掘砌施工竖井井筒10；
④重复以上步骤③，直至竖井井筒10掘砌施工通过厚层富水破碎带A地层。
参照图1和图2，所述步骤②中，S型注浆孔于竖井井筒10周围环向等间距布置，通过定向造孔工艺实现S型注浆孔依序通过造斜点a、降斜点b、靶点c直至终孔位d成孔，靶点c、终孔位d分别位于厚层富水破碎带A上、下一定距离，靶点c与终孔位d之间为竖向直立孔段。
参照图2，所述步骤②中，将S型注浆孔环向间隔分为Ⅰ序S型注浆孔11a、Ⅱ序S型注浆孔11b先后施工，其中先施工的Ⅰ序S型注浆孔11a兼做注浆前地下水探测孔，后施工的Ⅱ序S型注浆孔11b兼做注浆质量检查孔。所述地表深孔预注浆，在厚层富水破碎带A段内采用下行式分段注浆，由上而下分段，在同一段内钻孔与注浆交替进行，S型注浆孔终孔后由下自上分段复注。
参照图3和图4，工作面多点堵漏可以有效弥补地表深孔预注浆加固堵水盲区，确保竖井工作面施工安全。所述竖井工作面采用堵漏、掘砌施工、堵漏的多循环方式穿越厚层富水破碎带A，单循环多点堵漏施工采用分段下行式注浆，以提高注浆效果及避免径向斜孔21出现坍孔。所述平底型止浆垫20采用混凝土进行砌筑，用以保证注浆的安全和效果。所述径向斜孔21的布孔数量及间距根据竖井工作面出水情况而定，在有明显涌水处应加密布设。
以上所述只是用图解说明本发明厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (6)
1.厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，包括如下步骤：
①由地面场地(D)向下掘砌施工竖井井筒(10)；
②地表深孔预注浆，在竖井井筒(10)开挖通过厚层富水破碎带(A)前，由地面场地(D)各下钻设S型注浆孔，S型注浆孔在竖井井筒(10)外环向间隔布设，其上端孔口远离竖井井筒(10)井口，下部平行于竖井井筒(10)轴线垂直，向下穿过过厚层富水破碎带(A)一定深度后终孔；通过各S型注浆孔对厚层富水破碎带(A)进行超前注浆，在竖井井筒(10)及其周边形成注浆加固堵水圈；
③工作面多点堵漏，当竖井井筒(10)掘砌施工至厚层富水破碎带(A)时，在竖井工作面先行砌筑平底型止浆垫(20)，然后于该竖井工作面布设一圈径向斜孔(21)，对竖井工作面周边进行注浆，在竖井井筒(10)外形成一圈隔水层，向下掘砌施工竖井井筒(10)；
④重复以上步骤③，直至竖井井筒(10)掘砌施工通过厚层富水破碎带(A)地层。
2.如权利要求1所述的厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，其特征是：所述步骤②中，S型注浆孔于竖井井筒(10)周围环向等间距布置，通过定向造孔工艺实现S型注浆孔依序通过造斜点(a)、降斜点(b)、靶点(c)直至终孔位(d)成孔，靶点(c)、终孔位(d)分别位于厚层富水破碎带(A)上、下一定距离，靶点(c)与终孔位(d)之间为竖向直立孔段。
3.如权利要求2所述的厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，其特征是：所述步骤②中，将S型注浆孔环向间隔分为Ⅰ序S型注浆孔(11a)、Ⅱ序S型注浆孔(11b)先后施工，其中先施工的Ⅰ序S型注浆孔(11a)兼做注浆前地下水探测孔，后施工的Ⅱ序S型注浆孔(11b)兼做注浆质量检查孔。
4.如权利要求1所述的厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，其特征是：所述步骤②中，在厚层富水破碎带(A)段内采用下行式分段注浆，由上而下分段，在同一段内钻孔与注浆交替进行，S型注浆孔终孔后由下自上分段复注。
5.如权利要求1所述的厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，其特征是：所述步骤③中，所述竖井工作面采用堵漏、掘砌施工、堵漏的多循环方式穿越厚层富水破碎带(A)，单循环多点堵漏施工采用分段下行式注浆。
6.如权利要求1所述的厚层富水破碎带条件下铁路隧道深大竖井施工方法，其特征是：所述平底型止浆垫(20)采用混凝土进行砌筑。
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