CN113529683A - 城市地下工程强岩溶水处治施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下车站施工技术领域，更具体而言，涉及城市地下工程强岩溶水处治施工方法。包括以下步骤：S1、施工准备；S2、岩溶边界判定；S3、进行钻孔探测，利用钻进的注浆孔，钻进时观察钻孔穿越区域的岩性、地质结构构造及地下水情况信息，初步获得地层、地性、节理裂隙特征；S4、利用高锰酸钾溶液对水路流经进行探测；S5、对基坑开挖过程中出现的涌水点进行平衡水位水头高度测量；S6、对深基坑开挖涌水进行封堵S7、施作基坑深孔止水帷幕。本施工工法步骤完善、清楚、详细，便于施工人员套用，能够有效提高施工安全性和施工效率。本发明主要应用于地下工程强岩溶水处治施工方面。
Description
技术领域
本发明涉及地下车站施工技术领域，更具体而言，涉及城市地下工程强岩溶水处治施工方法。
背景技术
现如今，城市地下交通的建设越来越重要。但地下交通的建设会面临各种复杂的难题，特别是在地下岩溶强发育区城市修建地铁，开挖中发现岩溶管道呈树根状与树枝状分布极其常见，岩溶呈现深浅不一、大小不同、形态各异的特点，给工程建设带来了威胁和危害，地下岩溶的出现不但给工程活动带来了困难，而且在遇岩溶处治过程中处治不当时，还会产生新的问题。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了城市地下工程强岩溶水处治施工方法，该施工方法对岩溶水处治效果好，精度高，节省了注浆材料，缩短了对岩溶水的处治时间，降低了施工风险。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
城市地下工程强岩溶水处治施工方法，包括以下步骤：
S1、施工准备；
S2、岩溶边界判定；
S3、进行钻孔探测，利用钻进的注浆孔，钻进时观察钻孔穿越区域的岩性、地质结构构造及地下水情况信息，初步获得地层、地性、节理裂隙特征；
S4、利用高锰酸钾溶液对水路流经进行探测；
S5、对基坑开挖过程中出现的涌水点进行平衡水位水头高度测量；
S6、对深基坑开挖涌水进行封堵；
S7、施作基坑深孔止水帷幕。
所述步骤S2中，采用SWG多波地震探测仪配置主频为5Hz的SG-5m型检波器进行数据采集，现场采用瞬态瑞雷波的激发方式：在激发点上铺设厚度10cm以上的粗砂垫层和厚橡胶垫，采用128kg重锤悬吊到1.5m左右的高度自由落下冲击激发点，对激发得到的记录波形进行解译。
所述步骤S3中，探测时，记录出水位置，进行孔内水量、水压、水温、水质测试，预测涌水量。
所述步骤S4中，在已经探明的出水点位，利用高锰酸钾溶液遇水显示紫色原理和连通器原理，从已经进行的地质高位钻孔处用注浆设备压入高锰酸钾溶液，当紫色高锰酸钾溶液从较低处流出时，判定岩溶水的径流方向和基本通路。
所述步骤S5中，在基坑开挖过程中针对已经出现的较大涌水点，在涌水点处插入引流钢管，再在引流管上方接入透明的橡胶管，当水位上升到一定高度时，测量其平衡水位水头高度，得到涌水量大小及涌水压力。
所述步骤S6中，针对开挖面涌水水压小的涌水点封堵，采用双液浆直接封堵涌水注浆，钻孔接管引流，在渗水点周边3m×3m范围开挖基坑面先铺设一层土工布，灌注0.5m厚的高标号水下早强混凝土层，使基底形成初步堵水板块，待堵水板块形成后，先针对渗水点位周边进行钻孔注浆，渗水点的注浆孔定位在渗水点距离0.5m范围，周边呈矩形状布置4个注浆孔，初次钻孔深度为3m，进行浅层注浆使开挖面往下3m范围形成完整、密实的堵水层，堵水层达到无渗水现象后，针对原渗水点进行深层注浆。
所述步骤S6中，针对开挖面涌水水压大的涌水点封堵，利用水压平衡原理，将涌水点处清理干净，将其裸露出来；在动水出水点基岩上埋设Φ600mm钢管罩，并在Φ600mm钢管罩外侧底部四周用早强混凝土固定，让水只往钢管罩内流，在动水涌水点周边钻注浆孔，下Φ42注浆管，在注浆管端头处安装注浆嘴，进行注浆工作。注浆过程中在水流作用下，部分浆液会向平衡管内流动，由于水的比重小于浆液的比重(即γ水＜γ浆液)，平衡管内浆液会逐渐下沉，逐渐渗透到下部岩溶管道内进行充填，直至将动水岩溶管道充填密实。
所述步骤S7中，距基坑最终基坑面约7m平面为上，采用自上而下分段注浆工艺，即由浅入深，逐段加固，逐层推进，三次成孔、三次注浆，第一回次向下钻孔Ф110，10m深；第二回次自上向下钻Ф110孔，15.3m深；第三回次自上向下钻Ф110孔，20.3m深，注浆前，对开挖基坑面先铺设一层土工布，灌注0.3m厚的C30混凝土硬化地面，进行注浆，最终形成20m深、3m宽的深孔止水帷幕，切断基坑内外的岩溶通道。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
采用瑞雷波检测技术对地下岩溶的边界进行判定，能够准确分析出岩溶的分布状态，对岩溶水的处治指导效果好，精度高；采用高锰酸钾溶液探测法、平衡管探水头高度法，根据各种探测结果综合分析地下工程岩溶水的路径、水量大小及压力等参数，对相关参数的了解全面；利用水压力在平衡钢管罩内等于岩溶动水压力的原理，采用局部动水平衡管法进行封堵，浆液不会溢流，最大程度节省了注浆材料，缩短了对岩溶动水的处治时间，降低了施工风险。本施工工法步骤完善、清楚、详细，便于施工人员套用，能够有效提高施工安全性和施工效率。
附图说明
图1为本发明施工流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，城市地下工程强岩溶水处治施工方法，包括以下步骤：
S1、施工准备；
S2、岩溶边界判定；
S3、进行钻孔探测，利用钻进的注浆孔，钻进时观察钻孔穿越区域的岩性、地质结构构造及地下水情况信息，初步获得地层、地性、节理裂隙特征；
S4、利用高锰酸钾溶液对水路流经进行探测；
S5、对基坑开挖过程中出现的涌水点进行平衡水位水头高度测量；
S6、对深基坑开挖涌水进行封堵；
S7、施作基坑深孔止水帷幕。
优选的，步骤S2中，采用SWG多波地震探测仪配置主频为5Hz的SG-5m型检波器进行数据采集，现场采用瞬态瑞雷波的激发方式：在激发点上铺设厚度10cm以上的粗砂垫层和厚橡胶垫，采用128kg重锤悬吊到1.5m左右的高度自由落下冲击激发点，对激发得到的记录波形进行解译。按瑞雷波探测原理，对现场探测得到的多道瞬态瑞雷波记录数据进行解译，得到的成果可以表达为瑞雷波相速度—深度成像剖面和瑞雷波相速度成像水平切片，成像过程中，对波速变化范围进行恰当的分级，是保证成像剖面和切片能清楚反映断层破碎带、岩溶裂隙、岩溶洞穴空间位置和规模大小的重要措施。
优选的，步骤S3中，探测时，记录出水位置，进行孔内水量、水压、水温、水质测试，预测涌水量。
优选的，步骤S4中，在已经探明的出水点位，利用高锰酸钾溶液遇水显示紫色原理和连通器原理，从已经进行的地质高位钻孔处用注浆设备压入高锰酸钾溶液，当紫色高锰酸钾溶液从较低处流出时，判定岩溶水的径流方向和基本通路。
优选的，步骤S5中，在基坑开挖过程中针对已经出现的较大涌水点，在涌水点处插入引流钢管，再在引流管上方接入透明的橡胶管，当水位上升到一定高度时，测量其平衡水位水头高度，得到涌水量大小及涌水压力。
优选的，步骤S6中，针对开挖面涌水水压小的涌水点封堵，采用双液浆直接封堵涌水注浆，钻孔接管引流，在渗水点周边3m×3m范围开挖基坑面先铺设一层土工布，灌注0.5m厚的高标号水下早强混凝土层，使基底形成初步堵水板块，待堵水板块形成后，先针对渗水点位周边进行钻孔注浆，渗水点的注浆孔定位在渗水点距离0.5m范围，周边呈矩形状布置4个注浆孔，初次钻孔深度为3m，进行浅层注浆使开挖面往下3m范围形成完整、密实的堵水层，堵水层达到无渗水现象后，针对原渗水点进行深层注浆。补孔要求是：在原渗水点1.5m半径范围内进行钻孔，注浆孔采用0.9m×0.9m梅花形布置，孔深约5～6m。进行注浆使基坑面往下5～6m范围形成完整、密实的堵水层，最终达到施作条件。
注浆孔布置呈梅花形状，间距0.9m×0.9m，初次钻孔深度为3m，钻孔孔径Ф57；内下Ф42的无缝热轧钢管(壁厚4mm)，进行双液高压注浆，扩散半径0.5m。浆液的配比为水灰比(0.8：1)～(1：1.1)，Vc：Vh＝(4：1)～(5：1)，水泥浆和水玻璃体积比为(1：0.08)～(1：0.12)，浆液调比原则为由浓到稀，终孔压力控制在1.0～1.5MPa，每延米注浆量在0.3～0.8m3，具体注浆量以现场实际用量为准。
根据注浆点渗涌水的实际情况，一般采用的封堵方法有堵漏王、高聚物化学材料、水泥砂浆等材料。在实际操作中封堵时很难起到立竿见影的作用，而且受材料自身物理化学性能，其抗水冲击性不高，时常有水从管壁四周涌出，需要通过多次不断补救才能达到最终封孔的作用，为此特介绍两种封孔方法：
海带封孔法：在注浆孔钻进结束后及时在注浆管上部止浆段适当位置缠绕海带，利用海带遇水膨胀的原理，将注浆孔四周封堵密实，达到注浆时不漏浆的效果，此种方法适用于浅表注浆和不是动水地带的注浆封孔，其封孔效果明显。在缠绕海带时必须是干海带，缠绕过程中必须用细铁丝进行绑扎，防止海带入孔时滑落，起不到注浆封堵的作用。
麻丝封孔法：其原理与海带封孔一样，此种封孔方法适用于深孔及动水状态下的注浆封孔，由于麻丝的韧性好，强度高，抗水压性能强，在动水及深孔注浆封孔时效果优于其他封孔材料，注浆孔分序次进行，分1序、2序、3序孔，在第1序次孔中间打2序次孔，3序次孔作为检查作用。在过程中要注意从涌水量变化、初次和加大涌水量的大小、位置、深度、水压等方面观察初见涌水量，从穿过被注层深度、水量、见溶洞深度及大小等方面观察被注层深度。
在浓浆封堵涌水过程时，需做好防跑浆漏浆检测，若发生跑浆则加大水玻璃和浆液的配比，采用低速注浆或点注以达到止水堵漏的目的，之后使用稀浆注入。
浆量根据现场施工实际计量为准，以确保导水裂隙被浆液充填饱满，在基坑面下3～4m范围内形成密实的止水固化垫。现场实际施工时，应根据注浆量和止水效果，调整配比来控制浆液的凝结时间。
优选的，步骤S6中，针对开挖面涌水水压大的涌水点封堵，利用水压平衡原理，将涌水点处清理干净，将其裸露出来；在动水出水点基岩上埋设Φ600mm钢管罩，并在Φ600mm钢管罩外侧底部四周用早强混凝土固定，让水只往钢管罩内流，在动水涌水点周边钻注浆孔，下Φ42注浆管，在注浆管端头处安装注浆嘴，进行注浆工作。注浆过程中在水流作用下，部分浆液会向平衡管内流动，由于水的比重小于浆液的比重(即γ水＜γ浆液)，平衡管内浆液会逐渐下沉，逐渐渗透到下部岩溶管道内进行充填，直至将动水岩溶管道充填密实。
采用平衡管注浆处治，利用水压平衡原理，将涌水量较大的动水出水点进行快速封堵，水不会到处漫流，浆液也不会造成大量浪费，成本得到了降低，安全得到了保障。
优选的，步骤S7中，距基坑最终基坑面约7m平面为上，采用自上而下分段注浆工艺，即由浅入深，逐段加固，逐层推进，三次成孔、三次注浆，第一回次向下钻孔Ф110，10m深；第二回次自上向下钻Ф110孔，15.3m深；第三回次自上向下钻Ф110孔，20.3m深，注浆前，对开挖基坑面先铺设一层土工布，灌注0.3m厚的C30混凝土硬化地面，进行注浆，最终形成20m深、3m宽的深孔止水帷幕，切断基坑内外的岩溶通道。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工准备；
S2、岩溶边界判定；
S3、进行钻孔探测，利用钻进的注浆孔，钻进时观察钻孔穿越区域的岩性、地质结构构造及地下水情况信息，初步获得地层、地性、节理裂隙特征；
S4、利用高锰酸钾溶液对水路流经进行探测；
S5、对基坑开挖过程中出现的涌水点进行平衡水位水头高度测量；
S6、对深基坑开挖涌水进行封堵；
S7、施作基坑深孔止水帷幕。
2.根据权利要求1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用SWG多波地震探测仪配置主频为5Hz的SG-5m型检波器进行数据采集，现场采用瞬态瑞雷波的激发方式：在激发点上铺设厚度10cm以上的粗砂垫层和厚橡胶垫，采用128kg重锤悬吊到1.5m左右的高度自由落下冲击激发点，对激发得到的记录波形进行解译。
3.根据权利要1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，探测时，记录出水位置，进行孔内水量、水压、水温、水质测试，预测涌水量。
4.根据权利要求1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，在已经探明的出水点位，利用高锰酸钾溶液遇水显示紫色原理和连通器原理，从已经进行的地质高位钻孔处用注浆设备压入高锰酸钾溶液，当紫色高锰酸钾溶液从较低处流出时，判定岩溶水的径流方向和基本通路。
5.根据权利要求1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，在基坑开挖过程中针对已经出现的较大涌水点，在涌水点处插入引流钢管，再在引流管上方接入透明的橡胶管，当水位上升到一定高度时，测量其平衡水位水头高度，得到涌水量大小及涌水压力。
6.根据权利要求1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，针对开挖面涌水水压小的涌水点封堵，采用双液浆直接封堵涌水注浆，钻孔接管引流，在渗水点周边3m×3m范围开挖基坑面先铺设一层土工布，灌注0.5m厚的高标号水下早强混凝土层，使基底形成初步堵水板块，待堵水板块形成后，先针对渗水点位周边进行钻孔注浆，渗水点的注浆孔定位在渗水点距离0.5m范围，周边呈矩形状布置4个注浆孔，初次钻孔深度为3m，进行浅层注浆使开挖面往下3m范围形成完整、密实的堵水层，堵水层达到无渗水现象后，针对原渗水点进行深层注浆。
7.根据权利要求1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，针对开挖面涌水水压大的涌水点封堵，利用水压平衡原理，将涌水点处清理干净，将其裸露出来；在动水出水点基岩上埋设Φ600mm钢管罩，并在Φ600mm钢管罩外侧底部四周用早强混凝土固定，让水只往钢管罩内流，在动水涌水点周边钻注浆孔，下Φ42注浆管，在注浆管端头处安装注浆嘴，进行注浆工作。注浆过程中在水流作用下，部分浆液会向平衡管内流动，由于水的比重小于浆液的比重，平衡管内浆液会逐渐下沉，逐渐渗透到下部岩溶管道内进行充填，直至将动水岩溶管道充填密实。
8.根据权利要求1所述的城市地下工程强岩溶水处治施工方法，其特征在于：所述步骤S7中，距基坑最终基坑面约7m平面为上，采用自上而下分段注浆工艺，即由浅入深，逐段加固，逐层推进，三次成孔、三次注浆，第一回次向下钻孔Ф110，10m深；第二回次自上向下钻Ф110孔，15.3m深；第三回次自上向下钻Ф110孔，20.3m深，注浆前，对开挖基坑面先铺设一层土工布，灌注0.3m厚的C30混凝土硬化地面，进行注浆，最终形成20m深、3m宽的深孔止水帷幕，切断基坑内外的岩溶通道。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114294022A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 | 一种防水密闭墙的漏水封堵方法 |
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-
2021
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