CN114135294A - 一种红砂岩隧道超前注浆加固方法 - Google Patents

一种红砂岩隧道超前注浆加固方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114135294A
CN114135294A CN202110977020.4A CN202110977020A CN114135294A CN 114135294 A CN114135294 A CN 114135294A CN 202110977020 A CN202110977020 A CN 202110977020A CN 114135294 A CN114135294 A CN 114135294A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grouting
tunnel
red sandstone
reinforcement method
advanced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110977020.4A
Other languages
English (en)
Inventor
马国梁
肖杨
袁正鑫
何想
周鹏
刘汉龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN202110977020.4A priority Critical patent/CN114135294A/zh
Publication of CN114135294A publication Critical patent/CN114135294A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
    • E21D9/002—Injection methods characterised by the chemical composition used
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor

Abstract

本发明的目的是提出一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，以解决红砂岩隧道开挖中围岩受扰动易软化的问题。利用微生物诱导碳酸钙沉淀技术，通过超前导管注入微生物水泥浆液进行隧道超前注浆加固，以防止红砂岩在开挖过程中发生泥化，加快施工进度，减小施工风险等。

Description

一种红砂岩隧道超前注浆加固方法
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，具体是一种红砂岩隧道超前注浆加固施工方法。
背景技术
微生物注浆法是近年来提出的一种新型岩土加固技术，主要方法主要有包括微生物诱导碳酸钙沉淀，反硝化，硫还原等。其中微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially-inducedcalcite precipitation,MICP)技术是研究最多的一种反应过程，具有广泛的应用潜力，包括：地基加固，防渗，砂土地基液化防治，二氧化碳封存，增强石油开采，及固定污染物等。
红砂岩(第三系粉细砂岩)在我国湖南、广东、山西、江西、四川及甘肃等广泛分布。在干燥状态下红砂岩具有很高的强度，但是在遇水后容易发生泥化，红砂岩完全失去胶结。这种特性对红砂岩地层开挖造成极大的困难，导致施工进度缓慢，施工风险高等。
目前红砂岩隧道开挖超前注浆主要采用水泥注浆，但是由于水泥浆液粘性大，注入后需要很大压力才能保证浆液在红砂岩地层中的扩散满足要求。此外，红砂岩隧道施工还可以采用冻结法施工,冻结法施工需要耗费大量能源。这使得红砂岩隧道施工周期延长，施工费用高昂。
发明内容
本发明的目的是提供一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，以解决红砂岩隧道开挖中围岩受扰动易软化的问题。利用微生物诱导碳酸钙沉淀技术，通过超前导管注入微生物水泥浆液进行隧道超前注浆加固，以防止红砂岩在开挖过程中发生泥化，加快施工进度，减小施工风险等。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的：在红砂岩体掘进隧道的过程中：
1〕每掘进1.0～1.4米时，在礃子面打入注浆花管和出浆管。
2〕向注浆花管注入菌液与尿素混合溶液，注浆结束后养护1～2小时。
3〕向注浆花管注入氯化钙和尿素混合溶液，注浆结束后养护10～12小时。
4〕向注浆花管注入菌液、氯化钙和尿素混合溶液，注浆结束后养护10～12小时。
重复上述步骤，直至完成隧道的掘进施工。
进一步，所述步骤1〕中，注浆花管和出浆管分布在礃子面与隧道壁相交的轮廓线上。
进一步，注浆花管和出浆管交替打入。
进一步，隧道壁以内是已经掘进的隧道或待开挖的红砂岩体、以外是隧道周围的红砂岩体。注浆花管和/或出浆管向隧道的掘进方向倾斜地打入隧道周围的红砂岩体，且与隧道壁呈10～15°。
进一步，所述注浆花管是中空管道，其一端为封闭的尖端、另一端为注入口。所述注浆花管的管身具有若干开孔，靠近注入口0.5米范围内不设注浆孔。优选的，所述注浆花管长度为2～3米，内径为1～2厘米，厚度为0.5～1毫米，花管管身按照梅花形打孔，孔径5～10毫米，孔间距2～4厘米。
进一步，所述注浆管的间距为0.5～0.8米。
进一步，步骤2〕中，向注浆花管注入菌液与尿素混合液时，注入压力为50～200kPa，注入量为加固区体积的0.3～0.6倍。
混合液中，细菌浓度OD600＝0.5～1.0。
混合液中，尿素浓度为0.2～0.5mol/L。
进一步，步骤3〕中，向注浆花管注入氯化钙和尿素混合溶液时，注入压力为50～200kPa，注入量为加固区体积的0.3～0.6倍。
混合溶液中，尿素浓度为氯化钙浓度的1～1.5倍，氯化钙浓度0.5～1.5mol/L。
进一步，步骤4〕中，向注浆花管注入菌液、氯化钙和尿素混合液时，注入压力为50～200kPa，注入量为加固区体积的0.3～0.6倍。
混合液中，细菌浓度OD600＝0.5～1.0。
混合液中，尿素浓度为氯化钙浓度的1～1.5倍，氯化钙浓度0.5～1.5mol/L。
本发明中，所述氯化钙可以选用工业无水氯化钙，尿素可以选用农业尿素。
进一步，所述菌液为巴氏生孢八叠球菌，是一种高效产脲酶菌。优选的，菌种在液体培养基中扩大培养，液体培养基成分包含：20g/L工业大豆蛋白胨，10g/L氯化铵，12mg/L一水硫酸锰，24mg/L六水氯化镍。pH值用1mol/L的尿素调节至9.0-9.5。细菌培养至浓度OD600＝1.0～2.0，尿素分解能力为5～15mmol尿素/分钟。
本发明与现有的红砂岩隧道超前加固方法相比，其优点在于：
1)微生物水泥的粘滞系数较小几乎与水相同，因此所需注浆压力较小，对红砂岩隧道基岩扰动较小；
2)此外微生物注浆加固红砂岩强度可控，可根据室内试验结果设计相应的加固程度，既有利于围岩稳定，又有利于隧道开挖，使隧道开挖更加经济、便捷、安全。
附图说明
图1为本发明使用的注浆花管；
图2为本发明注浆花管沿洞周布置形式；
图3为本发明注浆花管沿剖面布置形式；
图4为本发明使用的注浆设备；
图5为本发明施工过程示意图。
图中：注浆花管(1)、注浆孔(101)、预留段(102)、出浆管(2)、注浆管孔(4)、出浆管孔(5)、注浆区域(6)、空压机(7)、压力表(8)、储存反应液压力罐(9)、反应液(10)、空气(11)、连接管(12)、储存菌液压力罐(13)、菌液(14)、搅拌器(15)、流量阀(16)、管道(17)、红砂岩体(18)、礃子面(19)、轮廓线(S19)、隧道(20)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于，在红砂岩体18掘进隧道20的过程中：
1〕每掘进1.2米时，在礃子面19打入注浆花管1和出浆管2。
参见图1，所述注浆花管1是中空管道，其一段为封闭的尖端、另一端为注入口。所述注浆花管1的管身具有若干开孔(注浆孔101)、)，靠近注入口0.5米范围为预留段102，预留段102内不设注浆孔。
注浆花管1和出浆管2分布在礃子面19与隧道壁相交的轮廓线S19上。
参见图2，隧道壁以内是已经掘进的隧道20或待开挖的红砂岩体18、以外是隧道20周围的红砂岩体18。参见图3，注浆花管1和/或出浆管2向隧道20的掘进方向倾斜地打入隧道20周围的红砂岩体18，且与隧道壁呈10～15°。
注浆花管1和出浆管2交替打入。所述注浆管1的间距为0.6米。
2〕向注浆花管1注入菌液与尿素混合溶液，注浆结束后养护1～2小时。
向注浆花管1注入菌液与尿素混合液时，注入压力为100kPa，注入量为加固区体积的0.5倍。
混合液中，细菌浓度OD600＝0.8。
混合液中，尿素溶液浓度为0.2mol。
3〕向注浆花管1注入氯化钙和尿素混合溶液，注浆结束后养护10-12小时。
向注浆花管1注入氯化钙和尿素混合溶液时，注入压力为100kPa，注入量为加固区体积的0.5倍。。
混合溶液中，尿素浓度为氯化钙浓度的1.2倍。氯化钙浓度1mol/L。
4〕向注浆花管1注入菌液，氯化钙和尿素混合溶液，注浆结束后养护10-12小时。
向注浆花管1注入菌液、氯化钙和尿素混合液时，注入压力为100kPa，注入量为加固区体积的0.5倍。
混合液中，细菌浓度OD600＝0.8。
混合液中，尿素浓度为氯化钙浓度的1.2倍。氯化钙浓度1mol/L。
重复上述步骤，直至完成隧道20的掘进施工。
实施例2：
本实施例的主要技术方案同实施例1，进一步，参见图4，本发明使用的注浆设备包括空压机7、压力表8、储存反应液压力罐9、反应液10、空气11、连接管12、储存菌液压力罐13、菌液14、搅拌器15、流量阀16和管道17。菌种在液体培养基中扩大培养，液体培养基成分包含：20g/L工业大豆蛋白胨，10g/L氯化铵，12mg/L一水硫酸锰，24mg/L六水氯化镍；pH值用1mol/L的尿素调节至9.0-9.5。细菌培养至浓度OD600＝1.0-2.0，尿素分解能力为5-15mmol尿素/min；所述储存菌液的压力罐中菌液体积与储存反应液的压力罐中反应液体积比在0.25-1之间。

Claims (10)

1.一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于，在红砂岩体(18)掘进隧道(20)的过程中：
1〕每掘进1.0～1.4米时，在礃子面(19)打入注浆花管(1)和出浆管(2)；
2〕向注浆花管(1)注入菌液与尿素混合溶液，注浆结束后养护1-2小时；
3〕向注浆花管(1)注入氯化钙和尿素混合溶液，注浆结束后养护10-12小时；
4〕向注浆花管(1)注入菌液，氯化钙和尿素混合溶液，注浆结束后养护10-12小时；
重复上述步骤，直至完成隧道(20)的掘进施工。
2.根据权利要求1所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：所述步骤1〕中，注浆花管(1)和出浆管(2)分布在礃子面(19)与隧道壁相交的轮廓线(S19)上。
3.根据权利要求2所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：注浆花管(1)和出浆管(2)交替打入。
4.根据权利要求2所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：注浆花管(1)和/或出浆管(2)向隧道(20)的掘进方向倾斜地打入隧道(20)周围的红砂岩体(18)，且与隧道壁呈10～15°。
5.根据权利要求2所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：所述注浆花管(1)是中空管道，其一段为封闭的尖端、另一端为注入口；所述注浆花管(1)的管身具有若干开孔，靠近注入口0.5米范围内不设注浆孔。
6.根据权利要求1所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：所述注浆管(1)的间距为0.5～0.8米。
7.根据权利要求1所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：步骤2〕中，向注浆花管(1)注入菌液与尿素混合液时，注入量为加固区体积的0.3～0.6倍。
8.根据权利要求1所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：步骤3〕中，向注浆花管(1)注入氯化钙和尿素混合溶液时，注入量为加固区体积的0.3～0.6倍。
9.根据权利要求1所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：步骤4〕中，向注浆花管(1)注入菌液、氯化钙和尿素混合液时，注入量为加固区体积的0.3～0.6倍。
10.根据权利要求1所述的一种红砂岩隧道超前注浆加固方法，其特征在于：所述菌液含巴氏生孢八叠球菌，是一种高效产脲酶菌。
CN202110977020.4A 2021-08-24 2021-08-24 一种红砂岩隧道超前注浆加固方法 Pending CN114135294A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110977020.4A CN114135294A (zh) 2021-08-24 2021-08-24 一种红砂岩隧道超前注浆加固方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110977020.4A CN114135294A (zh) 2021-08-24 2021-08-24 一种红砂岩隧道超前注浆加固方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114135294A true CN114135294A (zh) 2022-03-04

Family

ID=80393646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110977020.4A Pending CN114135294A (zh) 2021-08-24 2021-08-24 一种红砂岩隧道超前注浆加固方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114135294A (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045333A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Life Engineering International:Kk 炭酸塩によるセメント工法
KR20130134058A (ko) * 2012-05-30 2013-12-10 한국과학기술원 무기계 그라우팅 재료의 제조방법과 무기계 그라우팅 재료를 이용한 콘크리트 균열 보수방법
CN106837237A (zh) * 2016-07-18 2017-06-13 重庆交通大学 一种含弱结构体煤岩层固化成孔方法
US20180119185A1 (en) * 2012-07-17 2018-05-03 Arizona Board of Regents on behalf of Arizona Stat e University Cementation Methods
CN108008110A (zh) * 2017-10-26 2018-05-08 重庆大学 一种基于温度条件的微生物固化砂土优化方法
CN108086298A (zh) * 2017-12-11 2018-05-29 重庆大学 一种加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩及其施工方法
CN108590219A (zh) * 2018-05-07 2018-09-28 浙江大学 一种基于micp的古海塘修复方法
CN108677921A (zh) * 2018-03-28 2018-10-19 江苏大学 一种基于微生物注浆技术的抗浮锚杆超前加固钻孔护壁方法
CN111287770A (zh) * 2020-03-05 2020-06-16 中煤能源研究院有限责任公司 一种微生物注浆加固煤体防治煤壁片帮的方法
KR20200091540A (ko) * 2019-01-22 2020-07-31 쏘일락이엔지(주) 바이오 그라우팅 선처리 단계 및 섬유보강 그라우트 주입 후처리 단계로 구성되는 차수 그라우팅 공법
US20200318141A1 (en) * 2017-10-31 2020-10-08 Nanyang Technological University Bioslurry-induced water barrier and process of forming thereof
US20200347724A1 (en) * 2020-02-26 2020-11-05 Southwest Petroleum University Microorganism curing anti-seepage device based on capsule transmission and control
CN111910626A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 卓辉（福建）建设工程有限公司 一种土层锚杆施工工艺
CN112855073A (zh) * 2021-02-04 2021-05-28 河南理工大学 一种石门揭煤过程中利用微生物固化煤层的装置及方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045333A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Life Engineering International:Kk 炭酸塩によるセメント工法
KR20130134058A (ko) * 2012-05-30 2013-12-10 한국과학기술원 무기계 그라우팅 재료의 제조방법과 무기계 그라우팅 재료를 이용한 콘크리트 균열 보수방법
US20180119185A1 (en) * 2012-07-17 2018-05-03 Arizona Board of Regents on behalf of Arizona Stat e University Cementation Methods
CN106837237A (zh) * 2016-07-18 2017-06-13 重庆交通大学 一种含弱结构体煤岩层固化成孔方法
CN108008110A (zh) * 2017-10-26 2018-05-08 重庆大学 一种基于温度条件的微生物固化砂土优化方法
US20200318141A1 (en) * 2017-10-31 2020-10-08 Nanyang Technological University Bioslurry-induced water barrier and process of forming thereof
CN108086298A (zh) * 2017-12-11 2018-05-29 重庆大学 一种加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩及其施工方法
CN108677921A (zh) * 2018-03-28 2018-10-19 江苏大学 一种基于微生物注浆技术的抗浮锚杆超前加固钻孔护壁方法
CN108590219A (zh) * 2018-05-07 2018-09-28 浙江大学 一种基于micp的古海塘修复方法
KR20200091540A (ko) * 2019-01-22 2020-07-31 쏘일락이엔지(주) 바이오 그라우팅 선처리 단계 및 섬유보강 그라우트 주입 후처리 단계로 구성되는 차수 그라우팅 공법
US20200347724A1 (en) * 2020-02-26 2020-11-05 Southwest Petroleum University Microorganism curing anti-seepage device based on capsule transmission and control
CN111287770A (zh) * 2020-03-05 2020-06-16 中煤能源研究院有限责任公司 一种微生物注浆加固煤体防治煤壁片帮的方法
CN111910626A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 卓辉（福建）建设工程有限公司 一种土层锚杆施工工艺
CN112855073A (zh) * 2021-02-04 2021-05-28 河南理工大学 一种石门揭煤过程中利用微生物固化煤层的装置及方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG, Y ET AL: "Seepage control in sand using bioslurry", CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, pages 342 - 349 *
梁仕华;牛九格;房采杏;戴君;: "微生物固化砂土的研究进展", 工业建筑, vol. 48, no. 07, pages 1 - 9 *
董博文等: "基于微生物诱导碳酸钙沉淀的天然海水加固钙质砂效果评价", 岩土力学, vol. 42, no. 4, pages 1104 - 1114 *
钱春香等: "微生物水泥研究与应用进展", 材料工程, vol. 43, no. 8, pages 92 - 103 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105350517B (zh) 一种微生物循环注浆加固地基的方法
CN106837237B (zh) 一种含弱结构体煤岩层固化成孔方法
CN110241809B (zh) 一种微生物加固无粘性土的固化剂及其加固方法
CN106884424A (zh) 一种在粉细砂地层进行微生物固化的装置及施工方法
CN109881660B (zh) 一种微生物固化联合防渗墙的海工建筑物基础冲刷防护施工方法
CN113882407B (zh) 一种基于微生物矿化作用的滑坡防治方法
CN110344877A (zh) 在多孔介质充填的采空区内存储二氧化碳气体的方法
CN106906821A (zh) 一种微生物砂桩成桩装置及方法
CN109184255A (zh) 一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法
CN112855072A (zh) 利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置及方法
CN113107489A (zh) 一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法
CN214697785U (zh) 一种石门揭煤过程中利用微生物固化煤层的装置
CN112855073B (zh) 一种石门揭煤过程中利用微生物固化煤层的装置及方法
CN114135294A (zh) 一种红砂岩隧道超前注浆加固方法
CN111910626A (zh) 一种土层锚杆施工工艺
CN205314085U (zh) 一种用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统
CN113235579B (zh) 一种冻结微生物土搅拌桩
CN112127899B (zh) 一种砾岩地层隧洞拱圈固结灌浆的方法
CN112302669B (zh) 一种复杂环境条件下地铁盾构到达辅助施工方法及结构
CN111396052B (zh) 一种脲酶微生物矿化加固煤柱的方法
CN107938640A (zh) 一种用于砂层地基的微生物固化处理装置及其施工工艺
CN207619968U (zh) 一种用于砂层地基的微生物固化处理装置
CN110835921A (zh) 用于工程建筑中封堵渗漏的方法及注浆装置
CN111691903B (zh) 一种管幕法支护结构的施工方法
CN112081125A (zh) 潜水砂卵石地层基坑封底结构及施工工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination