CN114263163A - 高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法及施工方法，包括以下步骤：布设注浆孔；钻注浆管孔；穿越砂砾岩层埋设注浆管道；划分注浆区，分区注浆。所述注浆所使用的注浆材料包括粗骨料和防冻剂；粗骨料为89%的石块、10%的沙土、1%土。本实施例穿越砂砾岩层进行埋设注浆管道，使用特殊的注浆材料进行分区注浆，使浆液在砂砾岩层介质中渗透扩散，浆液在颗粒骨架孔隙中进行有效充填，能够填补砂砾岩层土壤空隙，最终浆液与砂砾岩层形成较为均质的注浆加固体，有效提高了砂砾岩层的整体力学性能及抗渗性能，加固了涵洞的围岩强度，可防止引水涵洞涌水溃砂灾害，利于后期引水涵洞施工顺利进行。

Description

高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法及施工方法

技术领域

本发明涉及注浆加固技术领域，尤其涉及高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法及施工方法。

背景技术

引水涵洞通常指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，设于路基下修筑于路面以下的排水孔道，通过这种结构可以让水从公路的下面流过。

引水涵洞在灌溉系统中也作引水渠用。大通煤矿矿山塌陷区为高寒区，土质为砂土岩层，引水涵洞经常穿越富水软弱砂砾岩层。岩体砂砾石层颗粒级配不均匀，渗透性差多构成隔水层，隔水层的形成会导致潜水和承压水的形成。地下水对隧道会带来岩土的综合软化效应、对围岩产生孔隙水压力和渗透压力等危害。尤其当隧道穿越断层破碎带时，对隧道施工建设以及运营养护的安全产生了很大的影响。比如引水涵洞开挖时容易坍塌，又如在引水涵洞建设及使用过程中极易诱发涌水溃砂灾害。

发明内容

本申请为了防止引水涵洞涌水溃砂灾害，提高围岩整体力学性质及抗渗性能，提供一种高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，该方法包括以下步骤：

布设注浆孔；

钻注浆管孔；

穿越砂砾岩层埋设注浆管道；

划分注浆区，分区注浆。

本申请穿越砂砾岩层进行埋设注浆管道，使用注浆材料进行分区注浆，最后得到加固的砂砾岩层，能够填补砂砾岩层土壤空隙，加固涵洞的围岩强度，利于后期引水涵洞施工顺利进行。

特别的，所述注浆所使用的注浆材料包括粗骨料，粗骨料为89%的石块、10%的沙土、1%土。

可选的，由于地处高寒地区，在注浆材料中加入了防冻剂。

特别的，以重量份计，所述防冻剂包括乙二醇70份、尿素20份、三乙醇胶2.5份、十二烷基磺酸钠1.5份、高效减水剂100份和水200。

特别的，以重量份计，所述注浆材料包括水2份、水泥3份、粗骨料15份、粉煤灰1份、矿渣微粉1份、防冻剂0.15份。

本申请提供的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，采用所述的注浆加固方法加固涵洞的围岩强度；

步骤2，开挖引水涵洞。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本申请通过注浆，使浆液在砂砾岩层介质中渗透扩散，浆液在颗粒骨架孔隙中进行有效充填，最终浆液与砂砾岩层形成较为均质的注浆加固体，有效提高了砂砾岩层的整体力学性能及抗渗性能，加固了涵洞的围岩强度，利于后期引水涵洞施工顺利进行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。

图1为实施例中引水涵洞穿越的地质岩层分析图；

图2为实施例中注浆管的埋设示意图；

图3为注浆完成后的示意图；

图4为注浆孔的布设平面图；

图中：1-土层、2-砂石层、3-砂岩层、4-引水涵洞上部半径、5-引水涵洞上部角度、6-引水涵洞中心轴、7-衬砌层、8-注浆1#管、9-注浆2#管、10-注浆3#管、11-注浆4#管、12-注浆5#管、13-注浆6#管、14-注浆7#管、15-注浆8#管、16-注浆9#管、17-注浆完成1#管、18-注浆完成2#管、19-注浆完成3#管、20注浆完成4#管、21-注浆完成5#管、22-注浆完成6#管、23-注浆完成7#管、24-注浆完成8#管、25-注浆完成9#管、26-注浆完成砂石层、27-平面注浆单孔、28-引水涵洞左边缘线、29-引水涵洞右边缘线、30-1#注浆组、31-2#注浆组、32-3#注浆组、33-引水涵洞纵向中心线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例一

砂砾岩层通常包括砂石层和砂岩层，本实施例中引水涵洞穿越的高寒区砂砾岩层的地质岩层情况如图1所示，从上至下依次为土层1、砂石层2、砂岩层3。

该高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法主要包括布设注浆孔、钻注浆管孔、埋设注浆管、配置注浆材料、分注浆区注浆、注浆封口。

可选的，布设注浆孔遵循分序加密的布设方法，具体为：首先进行第一次序的钻孔注浆，然后在已经注浆的孔间进行第二次钻孔注浆。

如图2所示，分序加密的顺序，第一顺序为注浆1#管8、注浆3#管10、注浆5#管12、注浆7#管14、注浆9#管16；第二顺序为注浆2#管9、注浆4#管11、注浆6#管13、注浆8#管15。

特别的，本实施例中注浆孔之间的距离为80cm。钻注浆管孔主要采用300型地质钻机。土层1中钻进注浆时，先下套管保护，以Φ127金刚石钻头钻进，入土层13m左右后到达砂石层2，换成Φ108金刚石钻头，钻入1m入砂岩层3时换用Φ75金刚石钻头钻进。

注浆管钻孔完成后埋设注浆管，注浆管安装完成后对灌浆段进行洗孔和压水试验。可选的，洗孔压力为灌浆压力的80％，对灌浆段进行冲洗，当回水澄清后，再洗30min结束。冲洗结束后，进行压水试验，压水试验的段长同灌浆长度，压力为该段灌浆压力的80％。

可选的，注浆材料中的粗骨料为89%的石块、10%的沙土、1%土。该注浆材料可有效提高砂砾岩层的整体力学性能，利于更好的加固涵洞的围岩强度。

注浆材料还将加入一种高效液态混凝土防冻剂，以重量份计该高效液态混凝土防冻剂包括以下组分：乙二醇70份、尿素20份、三乙醇胶2.5份、十二烷基磺酸钠1.5份、高效减水剂100份、水200份。

可选的，注浆材料的原料包括：水、水泥、粗骨料、粉煤灰、矿渣微粉和防冻剂。特别的，以重量份计，注浆材料包括水2份、水泥3份、粗骨料15份、粉煤灰1份、矿渣微粉1份、防冻剂0.15份。其不仅具有抗冻性能好、低碱、无氮的特性，而且具有保塑性能良好。

注浆材料配置完成后，沿着引水涵洞纵向方向进行分注浆区注浆施工。特别的，如图4所示，以三排为一个施工组，分为1#注浆组30、2#注浆组31、3#注浆组。

注浆压力为0.3MPA，在压力达到0.5MPA停止注浆。

可选的，采用“分段压力灌浆封孔法”进行封孔。其中，封孔灌浆水灰比为0.5:1，灌浆压力为该孔最大灌浆压力为0.5MPA，在压力达到1.0MPA停止注浆。

如图3所示，注浆结束后，得到注浆完成1#管17、注浆完成2#管18、注浆完成3#管19、注浆完成4#管20、注浆完成5#管21、注浆完成6#管22、注浆完成7#管23、注浆完成8#管24、注浆完成9#管25、注浆完成砂石层26。

如图3所示，配置注浆材料中粗骨料为89%的石块、10%的沙土、1%土。注浆材料中还将加入一种高效液态混凝土防冻剂，该高效液态混凝土防冻剂由乙二醇等六种成分混合制成，各组分及其重量构成比为：乙二醇:尿素:三乙醇胶:十二烷基磺酸钠:高效减水剂:水70:20:2.5:1.5:100:200。其不仅具有抗冻性能好、低碱、无氮的特性，而且具有保塑性能良好。

如图4所示，施工中以三排平面注浆单孔27为一个施工组，将平面上的多个平面注浆单孔27分为1#注浆组30、2#注浆组31、3#注浆组32。施工过程中沿着引水涵洞纵向方向进行注浆施工，注浆压力为0.3MPA，在压力达到0.5MPA停止注浆。注浆封口时，采用“分段压力灌浆封孔法”进行封孔，封孔灌浆水灰比为0.5:1，灌浆压力为该孔最大灌浆压力为0.5MPA，在压力达到1.0MPA停止注浆。

本实施例穿越砂砾岩层进行埋设注浆管道，以三排注浆管为一个注浆区，使用特殊的注浆材料进行分区注浆，使浆液在砂砾岩层介质中渗透扩散，浆液在颗粒骨架孔隙中进行有效充填，能够填补砂砾岩层土壤空隙，最终浆液与砂砾岩层形成较为均质的注浆加固体，有效提高了砂砾岩层的整体力学性能及抗渗性能，加固了涵洞的围岩强度，利于后期引水涵洞施工顺利进行。

实施例二

本实施例公开一种高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，采用实施例一中的注浆加固方法加固涵洞的围岩强度；

步骤2，开挖引水涵洞。

如图1所示，引水涵洞宽度为4m，引水涵洞高度为5m，引水涵洞上部角度5为145°，引水涵洞上部半径4为2/sin72.5°。

引水涵洞的衬砌层7采用喷射枪喷射混凝土的方法进行灌注。采用的水泥标号为325，用粉煤灰和矿渣微粉复掺。使用此复掺混凝土进行灌注时，衬砌层将拥有更好地耐久性。

为提高抗冻性能，衬砌层7的材料里面加入了高效液态混凝土防冻剂，高效液态混凝土防冻剂由乙二醇等六种成分混合制成，各组分及其重量构成比为：乙二醇:尿素:三乙醇胶:十二烷基磺酸钠:高效减水剂:水70:20:2.5:1.5:100:200。可选的，水泥:粉煤灰:矿渣微粉:防冻剂为6:2:2:0.3。

本实施例穿越砂砾岩层进行埋设注浆管道，以三排注浆管为一个注浆区，使用特殊的注浆材料进行分区注浆，使浆液在砂砾岩层介质中渗透扩散，浆液在颗粒骨架孔隙中进行有效充填，能够填补砂砾岩层土壤空隙，最终浆液与砂砾岩层形成较为均质的注浆加固体，有效提高了砂砾岩层的整体力学性能及抗渗性能，加固了涵洞的围岩强度，可防止引水涵洞涌水溃砂灾害，避免引水涵洞开挖时坍塌，利于保证引水涵洞施工顺利进行。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：包括以下步骤：

布设注浆孔；

钻注浆管孔；

穿越砂砾岩层埋设注浆管道；

划分注浆区，分区注浆。

2.根据权利要求1所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：所述布设注浆孔采用分序加密方法。

3.根据权利要求1所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：所述注浆所使用的注浆材料包括粗骨料，粗骨料为89%的石块、10%的沙土、1%土。

4.根据权利要求所述的1或3高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：注浆材料中加入了防冻剂。

5.根据权利要求4所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：所述防冻剂包括乙二醇、尿素、三乙醇胶、十二烷基磺酸钠、高效减水剂和水。

6.根据权利要求5所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：以重量份计，所述防冻剂包括乙二醇70份、尿素20份、三乙醇胶2.5份、十二烷基磺酸钠1.5份、高效减水剂100份和水200。

7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的注浆加固方法，其特征在于：以重量份计，所述注浆材料包括水2份、水泥3份、粗骨料15份、粉煤灰1份、矿渣微粉1份、防冻剂0.15份。

8.高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，采用如权利要求1-7中任一项所述的注浆加固方法加固涵洞的围岩强度；

步骤2，开挖引水涵洞。

9.根据权利要求8所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的施工方法，其特征在于：引水涵洞的衬砌层的材料包括水泥、粉煤灰和矿渣微粉。

10.根据权利要求8或9所述的高寒区引水涵洞穿越砂砾岩层的施工方法，其特征在于：引水涵洞的衬砌层材料中加入了所述防冻剂。

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