CN114183170A - 一种岩溶注浆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种岩溶注浆施工方法，包括如下步骤：对岩溶注浆施工的前期准备；根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式；根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理；根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆；进行注浆处理；对岩溶注浆处理结构的检测。本发明的技术方案可以保障隧道施工的材料质量以及所处环境的安全性和结构的稳定性，并且还可以保障施工进度，提高施工安全性和施工质量。

Description

一种岩溶注浆施工方法

技术领域

本发明涉及岩溶注浆技术领域，具体涉及一种岩溶注浆施工方法。

背景技术

岩溶问题是隧道工程的一大患，岩溶对隧道的工程影响主要表现在隧道周边变形、失稳问题，常常导致隧道开挖中的局部崩塌、掉块及落石；另一方面岩溶涌水也是岩溶对隧道的主要工程影响之一，它不仅影响施工安全，而且直接危及人员和机械设备的安全，在我国西部及西南地区修建的隧道往往会遇到岩溶问题。岩溶地区一般特点是地形起伏，在低洼处易形成积水盆地，地表水长时间的溶蚀、侵蚀形成了形状各异的岩溶洼地或槽谷，地表水不断向岩体内富集转为地下水，地表水与地下水的反复循环形成了落水洞、漏斗等岩溶管道。在岩溶管道中的地下水向附近更低的水系寻找排泄出口以降低势能，而决定地下水径流途径的则是岩层产状、褶皱、断层、节理等。

但是，现有的岩溶注浆施工方法的施工形成的结构稳定性不强，容易造成坍塌，从而使得施工质量以及安全性不高，影响施工进度。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种岩溶注浆施工方法，旨在提高施工质量和安全性。

本发明所要解决的上述问题通过以下技术方案以实现：

一种岩溶注浆施工方法，包括如下步骤：

对岩溶注浆施工的前期准备；

根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式；

根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理；

根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆；

进行注浆处理；

对岩溶注浆处理结构的检测。

优选的，所述岩溶注浆施工的前期准备的步骤中，包括以下步骤：

检测注浆所用的所有设备的状态；

对岩浆注浆所处的施工场地进行引水处理和排水处理；

测量并标记岩浆注浆所需的注浆孔的位置及其基本参数。

优选的，所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，包括如下步骤：

当溶洞的高度不大于1m且溶洞处于无填充状态和半填充状态以及全填充状态时，采用水泥浆进行静压式灌浆；

当溶洞的高度在1-3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用水泥砂浆间歇式静压灌浆；

当溶洞的高度大于3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用碎石填投，再进行注浆。

优选的，在所述当溶洞的高度在1-3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用水泥砂浆间歇式静压灌浆的步骤中，包括如下步骤：

当第二次注浆过后，所述水泥砂浆并没形成凝固状或者形成凝固状的占比率较低时，在水泥砂浆中加入速凝剂进行协助凝固。

优选的，在所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，还包括如下步骤：

当溶洞与溶洞之间连通程度大于预设值以及溶洞中的岩溶水的量大于预设值时，采用双液浆先对溶洞进行封边处理后，再进行对溶洞的内部注浆处理。

优选的，所述根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理的步骤中，包括以下步骤：

当所述隧道处于灰岩时，所述隧道外表面轮廓大于3m以及所述隧道底部5m内需要进行填充加固处理；也是就是说，所述隧道的底部3-5内需要加固处理以及所述隧道的侧端和顶端，需要填充加固处理；

当所述隧道底部5-10m处存有溶洞，并且该溶洞的稳定岩面板高度小于3m或者覆跨比小于1的溶洞，需要进行填充加固处理。

优选的，在所述根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆的步骤中，包括如下步骤：

根据制浆设备容量称取定量溶解介质，注入制浆设备内，然后根据水灰比称取对应重量的水泥，开启制浆设备，边搅拌边加入水泥。搅拌第一预设时间后，观察浆液无明显的沉淀后将水泥浆倒入储浆桶。

优选的，在所述进行注浆处理的步骤中，包括以下步骤：

进入岩溶区进行施工，核实地勘；

注浆孔的确定；

进行注浆工序；

对注浆过程的工况分析；

检测注浆质量。

优选的，在所述注浆孔的确定的步骤中，包括以下步骤：

当钻孔揭示溶洞高度不大于1m时，在已经揭露溶洞的勘探处布置钻孔数量为1个；

当钻孔揭示溶洞高度在1-3m时，围绕着在已经揭露溶洞的勘探处钻孔再布置两个钻孔，以使得该三个钻孔呈三角形分布，并且钻孔之间的间距为1.7-2.2m；

当钻孔揭露溶洞高度大于3m时，围绕着在已经揭露溶洞的勘探处钻孔再布置钻孔，以使得钻孔呈梅花型分布，并且钻孔之间的间距为1.7-2.2m。

优选的，在所述对注浆过程的工况分析的步骤中，包括以下步骤：

观察注浆过程中是否出现注浆中断、大量漏浆、串浆和地表冒浆；分析注浆中断、大量漏浆、串浆和地表冒浆中的一种或者多种情况的原因。

有益效果：本发明的技术方案通过根据钻孔揭示溶洞的高度确定填充材料和注浆材料以及根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理可以保障隧道施工的材料质量以及所处环境的安全性和结构的稳定性，从而使得施工的安全性和质量提高；该方式还通过在对岩溶注浆施工的前期准备过后，再根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料；紧接着根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理；在经过判断确定是否需要预处理过后，再确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆；然后进行注浆处理；最后再对岩溶注浆处理结构进行检测；从而还可以加快施工进度，合理运用材料以及调配施工人员。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明所述的一种岩溶注浆施工方法一实施例的流程示意图。

图2是本发明所述的一种岩溶注浆施工方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种岩溶注浆施工方法。

如图1所示，在本发明一实施例中，该岩溶注浆施工方法；包括如下步骤：

S1、对岩溶注浆施工的前期准备；

S2、根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式；

S3、根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理；

S4、根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆；

S5、进行注浆处理；

S6、对岩溶注浆处理结构的检测。

本发明的技术方案通过根据钻孔揭示溶洞的高度确定填充材料和注浆材料以及根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理可以保障隧道施工的材料质量以及所处环境的安全性和结构的稳定性，从而使得施工的安全性和质量提高；该方式还通过在对岩溶注浆施工的前期准备过后，再根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料；紧接着根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理；在经过判断确定是否需要预处理过后，再确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆；然后进行注浆处理；最后再对岩溶注浆处理结构进行检测；从而还可以加快施工进度，合理运用材料以及调配施工人员。

具体地，在所述S1中，所述岩溶注浆施工的前期准备的步骤，包括以下步骤：

检测注浆所用的所有设备的状态；检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转，合理设置水泥棚和搅拌站及附属设施；

对岩浆注浆所处的施工场地进行引水处理和排水处理；施工现场做好排水设施，做好地表水引排及临时排水工作，防止地表水下渗；

测量并标记岩浆注浆所需的注浆孔的位置及其基本参数；根据岩溶注浆所需的注浆孔所处于平面布置图及设计孔位布置形式、间距、加固范围，测量放出加固范围及每一钻孔点位，并测量、记录对应的孔口地面高程，用标桩标识，并对孔位用白灰圈点。通过对岩溶注浆正式进行前的充分准备工序可以保障施工运行的有序性和流畅性，同时还可以提高施工进度和效率，降低成本。

其中，在本实施方式中，填充材料包括碎石和水泥砂浆中的一个或者两者，注浆材料包括水泥浆和双液浆以及化学浆液中的一种或者多种。水泥砂浆是由水泥、细骨料和水，即水泥+砂+水，根据需要配成的砂浆。化学灌浆是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。

具体地，在所述S2中，溶洞的基本参数包括溶洞的高度值和溶洞填充程度值。

具体地，在所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，包括如下步骤：

当溶洞的高度不大于1m且溶洞处于无填充状态和半填充状态以及全填充状态时，采用水泥浆进行静压式灌浆；

当溶洞的高度在1-3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用水泥砂浆间歇式静压灌浆；

当溶洞的高度大于3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用碎石填投，再进行注浆工序。

具体地，在所述当溶洞的高度在1-3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用水泥砂浆间歇式静压灌浆的步骤中，包括如下步骤：

当第二次注浆过后，所述水泥砂浆并没形成凝固状或者形成凝固状的占比率较低时，在水泥砂浆中加入速凝剂；保障水泥砂浆的凝固成型速度，保障施工进度。

其中，速凝剂为掺入混凝土中能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。主要种类有无机盐类和有机物类。粉状固体，其掺用量仅占混凝土中水泥用量2％-3％，却能使混凝土在5min内初凝，速凝剂12min内凝结。

其中，静压注浆也称压力灌浆；其实质是借助于压力(主要是液压、气压)或电化学原理，通过注浆管把能凝结固化的浆液注入地层中。浆液以填充、渗透或挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置。经一定时间后，浆液凝结充塞孔隙或裂缝，将原来松散的颗粒胶结成一个结构强度大、防渗性能好的一个整体。注浆材料主要采用水泥-水玻璃双液浆，水泥采用-普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.4-3.3,波美度30-40度,浆液粘度80s-90s,注浆体水泥掺量不小于7％。

具体地，在所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，还包括如下步骤：

当溶洞与溶洞之间连通程度大于预设值以及溶洞中的岩溶水的量大于预设值时，采用双液浆先对溶洞进行封边处理后，再进行对溶洞的内部注浆处理。

具体地，在所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，还包括如下步骤：

当溶洞的岩溶水的流动量大于预设值时，采用化学浆液进行封堵。

具体地，在所述S3中，预处理在本实施方式中是指加固处理。

具体地，在所述S3中，所述根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理的步骤中，包括以下步骤：

当所述隧道处于灰岩时，所述隧道外表面轮廓大于3m以及所述隧道底部5m内需要进行填充加固处理；也是就是说，所述隧道的底部3-5内需要加固处理以及所述隧道的侧端和顶端，需要填充加固处理；

当所述隧道底部5-10m处存有溶洞，并且该溶洞的稳定岩面板高度小于3m或者覆跨比小于1的溶洞，需要进行填充加固处理。

其中，灰岩几乎由纯的方解石构成，其它成分的总含量常在5％以下，其中较为常见的是粘土矿物、石英粉砂、铁质微粒、海绿石、有机质等。在与砂岩过渡的灰岩中可含较多陆源碎屑，白云石化也可使白云石含量增加。一般来说，先形成的地层在下，后形成的地层在上，越靠近地层的上部的岩层形成的年代越近。那么稳定基岩就是岩层在大部分时期内是稳定的岩层，不会出现岩层的移动，比较稳定。

具体地，在所述S4中，在所述根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆的步骤中，包括如下步骤：

根据制浆设备容量称取定量溶解介质，注入制浆设备内，然后根据水灰比称取对应重量的水泥，开启制浆设备，边搅拌边加入水泥。搅拌第一预设时间后，观察浆液无明显的沉淀后将水泥浆倒入储浆桶。

其中，溶解介质在一些实施方式中选用水；第一预设时间为3-5min。

在一些实施方式中，水泥浆制浆原料：合格的水、PO42.5水泥。应先加水后加水泥及外加剂，拌和10～20min，将浆液流入过滤筛进行两次过滤，存放浆液池。如果裂隙及溶洞过大需用双液注浆时，要掺入水玻璃。并且水玻璃的指标必须符合下列规定：波美率在30～45Be、模数2.4～3.4。

具体地，如图2所示，在S5中，在所述进行注浆处理的步骤中，包括以下步骤：

S51、进入岩溶区进行施工，核实地勘；

S52、注浆孔的确定；

S53、进行注浆工序；

S54、对注浆过程的工况分析；

S55、检测注浆质量。

具体地，在所述注浆孔的确定的步骤中，包括以下步骤：

当钻孔揭示溶洞高度不大于1m时，在已经揭露溶洞的勘探处布置钻孔数量为1个；

当钻孔揭示溶洞高度在1-3m时，围绕着在已经揭露溶洞的勘探处钻孔再布置两个钻孔，以使得该三个钻孔呈三角形分布，并且钻孔之间的间距为1.7-2.2m；其中优选2.0m。

当钻孔揭露溶洞高度大于3m时，围绕着在已经揭露溶洞的勘探处钻孔再布置钻孔，以使得钻孔呈梅花型分布，并且钻孔之间的间距为1.7-2.2m；其中优选2.0m。其中，在一些实施方式中，如果溶洞为有限边界，最外一圈的钻孔未见溶洞，则该钻孔不需注浆，同时将向内收缩一孔为边孔，进行注浆处理。

具体地，在所述进行注浆工序的步骤中，包括如下步骤：

根据注浆扩散半径和岩层填充率，单钻孔注浆量的计算方式:

Q＝πD^2/4·L·n·α·η；Q-注浆量；D-注浆范围；L-注浆段长；n-土层孔隙率、岩层裂隙率；α-浆液在岩石裂隙中的充填系数；η-浆液消耗率。

具体地，在所述对注浆过程的工况分析的步骤中，包括以下步骤：

观察注浆过程中是否出现注浆中断、大量漏浆、串浆和地表冒浆；分析注浆中断、大量漏浆、串浆和地表冒浆中的一种或者多种情况的原因。

发生注浆中断时：1)找出注浆中断的原因，尽快解决，及早恢复注浆；

2)如果不能立即恢复注浆或灌注浓浆有埋管危险时，应立即冲洗芯管，而后再恢复注浆；

3)当恢复注浆后，注入率明显减少，并在短时间内停止吸浆时，应采取补救措施。

发生大量漏浆时，一般采用以下原则进行处理：

1)采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法进行灌注，间歇时间6-8小时；

2)必要时，可采用砂浆或其他充填材料先堵大空隙再采用上述方法1)处理；

3)缩短浆液凝固时间，采用水泥--水玻璃或其他速凝材料，进行灌注。

发生串浆：如串浆孔具备注浆条件，可以同时进行注浆，但应一泵注一孔，否则应将串浆孔用塞塞住，待注浆孔注浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和注浆。

发生地表冒浆时，采用低压或自流式注浆，同时提高浆液浓度，必要时加细沙等材料，待冒浆通路堵塞之后，再逐步提高注浆压力，按正常注浆压力注浆，也可采用间歇注浆的办法处理。

具体地，在所述检测注浆质量的步骤中，包括如下步骤：对注浆孔进行注浆性能检测和对有地基处的承载性能的检测。

其中，对注浆孔进行是否漏注检测：首先是单孔和全部注浆孔均满足注浆结束标准，无漏注现象，然后通过取芯法、渗透系数测试法、标贯法进行综合评价。

其中，对有地基处的承载性能的检测：1)注浆前后试验数据比较，检验性钻孔不应小于注浆孔总数的5％，且不小于3点，对于复杂场地岩溶地基应适当增加检测点数；

2)充填加固要求每个溶洞均要检测1次，钻孔布置宜距离充填注浆孔200-300mm；

3)注浆效果渗透性评定的压水检查，其试验点数量不少于注浆孔数的2％且单体工程不少于3个点并满足设计要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

对岩溶注浆施工的前期准备；

根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式；

根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理；

根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆；

进行注浆处理；

对岩溶注浆处理结构的检测。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，所述岩溶注浆施工的前期准备的步骤中，包括以下步骤：

检测注浆所用的所有设备的状态；

对岩浆注浆所处的施工场地进行引水处理和排水处理；

测量并标记岩浆注浆所需的注浆孔的位置及其基本参数。

3.根据权利要求1所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，包括如下步骤：

当溶洞的高度不大于1m且溶洞处于无填充状态和半填充状态以及全填充状态时，采用水泥浆进行静压式灌浆；

当溶洞的高度在1-3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用水泥砂浆间歇式静压灌浆；

当溶洞的高度大于3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用碎石填投，再进行注浆。

4.根据权利要求3所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，在所述当溶洞的高度在1-3m且溶洞处于无填充状态和半填充状态时，采用水泥砂浆间歇式静压灌浆的步骤中，包括如下步骤：

当第二次注浆过后，所述水泥砂浆并没形成凝固状或者形成凝固状的占比率较低时，在水泥砂浆中加入速凝剂进行协助凝固。

5.根据权利要求1或3所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，在所述根据钻孔揭示溶洞的基本参数确定填充材料和注浆材料以及施工方式的步骤中，还包括如下步骤：

当溶洞与溶洞之间连通程度大于预设值以及溶洞中的岩溶水的量大于预设值时，采用双液浆先对溶洞进行封边处理后，再进行对溶洞的内部注浆处理。

6.根据权利要求1所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，所述根据隧道所处于环境的位置判断并确定隧道是否需要进行预处理的步骤中，包括以下步骤：

当所述隧道处于灰岩时，所述隧道外表面轮廓大于3m以及所述隧道底部5m内需要进行填充加固处理；也是就是说，所述隧道的底部3-5内需要加固处理以及所述隧道的侧端和顶端，需要填充加固处理；

当所述隧道底部5-10m处存有溶洞，并且该溶洞的稳定岩面板高度小于3m或者覆跨比小于1的溶洞，需要进行填充加固处理。

7.根据权利要求1所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，在所述根据确定的所述填充材料和所述注浆材料进行配制制浆的步骤中，包括如下步骤：

根据制浆设备容量称取定量溶解介质，注入制浆设备内，然后根据水灰比称取对应重量的水泥，开启制浆设备，边搅拌边加入水泥；搅拌第一预设时间后，观察浆液无明显的沉淀后将水泥浆倒入储浆桶。

8.根据权利要求1所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，在所述进行注浆处理的步骤中，包括以下步骤：

进入岩溶区进行施工，核实地勘；

注浆孔的确定；

进行注浆工序；

对注浆过程的工况分析；

检测注浆质量。

9.根据权利要求8所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，在所述注浆孔的确定的步骤中，包括以下步骤：

当钻孔揭示溶洞高度不大于1m时，在已经揭露溶洞的勘探处布置钻孔数量为1个；

当钻孔揭示溶洞高度在1-3m时，围绕着在已经揭露溶洞的勘探处钻孔再布置两个钻孔，以使得该三个钻孔呈三角形分布，并且钻孔之间的间距为1.7-2.2m；

当钻孔揭露溶洞高度大于3m时，围绕着在已经揭露溶洞的勘探处钻孔再布置钻孔，以使得钻孔呈梅花型分布，并且钻孔之间的间距为1.7-2.2m。

10.根据权利要求8所述的一种岩溶注浆施工方法，其特征在于，在所述对注浆过程的工况分析的步骤中，包括以下步骤：

观察注浆过程中是否出现注浆中断、大量漏浆、串浆和地表冒浆；分析注浆中断、大量漏浆、串浆和地表冒浆中的一种或者多种情况的原因。

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