CN114263165A - 一种岩溶段岩溶注浆的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岩溶注浆的施工方法，提出了一种新型的钻孔、注浆工艺，且相较于现有相关技术取消了钻孔、注浆施工过程中的压水实验，得出了新的钻孔和注浆方法，不仅成孔快而且质量有保证，极其适合目标段岩溶危害大、注浆处理面积较大的特点，该施工方法较适宜。

Description

一种岩溶段岩溶注浆的施工工艺

技术领域

本发明涉及注浆工艺的技术领域，具体而言，涉及一种岩溶段岩溶注浆的施工工艺。

背景技术

岩溶注浆施工是利用惰性材料形成的浆液，在一定压力作用下注入岩溶裂隙，溶洞中以及软塑黏土体孔隙中，通常先填充岩溶溶洞及岩溶裂隙，其次是封闭岩土界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系。若土体中存在着软弱夹层，再进行加固土体软弱夹层。由于通过注浆填充液凝固后具有的钢性和强度来改变岩层及土体的形状，使岩土的变形受到约束，强度得到提高，从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果。

随着我国城市地铁的迅速发展，在岩溶分布地区进行地铁建设越来越常见。岩溶地质对地铁的开挖和运营造成了严重威胁，岩溶的存在给隧道施工和运营造成了严重威胁。在城市地铁建设中，岩溶还对周边建筑产生严重危害。根据国内大量岩溶隧道施工经验和运营过程中出现的问题，岩溶处理应遵循“以疏为主，堵排结合，因地制宜，综合治理”的原则。现阶段我国常用的岩溶处理方法如下：1、开挖回填；2、压力注浆；3、结构物跨域。其中码富区间位于武汉长江一级阶地，岩溶、地下水与地铁工程关系密切。地铁施工可能使周边地面发生沉降，从而引起建(构)筑物、地下管线等变形、岩溶地面塌陷、不均匀地基等问题。结合区间地质条件，采用传统注浆施工工艺存在很大的施工风险，且岩溶段施工中容易出现注浆不足或过量等情况、溶洞内注浆无法持压、钻杆成孔过程中的施工安全性。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，本发明提供一种岩溶注浆的施工方法，提出了一种新型的钻孔、注浆工艺，且相较于现有相关技术取消了钻孔、注浆施工过程中的压水实验，得出了新的钻孔方法，不仅成孔快而且质量有保证，极其适合目标段岩溶危害大、注浆处理面积较大的特点，该施工方法较适宜。

有鉴于此，根据本发明的第一个目的提出了一种岩溶注浆的施工方法，包括如下步骤：

沿岩溶长度方向上的工作面，将所述岩溶路基划分为多个连续的施工区域；

在所述施工区域的隧道外设置隔离桩并在所述隧道两侧设置两排注浆帷幕，一排所述注浆帷幕位于所述隔离桩底，一排所述注浆帷幕位于所述隔离桩内侧；

所述隔离桩之间和所述隔离桩外设置旋喷桩连续帷幕至岩面实桩顶与所述隧道顶齐平；和

对所述隧道两侧的所述隔离桩之间的岩溶和溶洞进行注浆处理。

在一些实施例中，注浆处理包括依次进行的钻孔布置、所述钻孔内止浆塞施工，注浆和封孔。

在一些实施例中，注浆处理还包括注浆材料的制备，所述注浆材料为硅酸盐水泥，且硅酸盐水泥的搅拌时间为30s-200s。

在一些实施例中，所述钻孔布置包括，

先采用地质钻机利用钢套管进行钻孔至基岩，所述基岩内钻孔深度不小于0.5m；

更换钻杆和钻头后基岩内钻进成孔至设计深度；

拔出所述钻头和所述钻杆，安装PVC管至所述钢套管内部，并将所述钢套管移除。

在一些实施例中，所述注浆工艺包括，在所述PVC管内部设置入注浆管及止浆塞进行注浆，并用注浆流量仪定时记录注浆量。

在一些实施例中，所述注浆工艺具体为连通所述注浆管并将所述注浆管道与流量仪连接，控制注浆压力为0.1～0.3MPa，按照分段式注浆或全孔一次注浆的方式完成注浆，然后依次拔出所述止浆塞和所述PVC管。

在一些实施例中，达到以下任一一种的标准即可视为注浆完成；

在0.5MP压力下，所述注浆率不大于1.0L/min时，延续灌注30min结束注浆作业；

相邻钻孔内有浓浆液返出，结束注浆作业；或

若所述止浆塞压力达到10MP以上时，仍有浓浆从所述注浆管内、外返出，结束注浆作业。

在一些实施例中，注浆处理还包括二次或加密注浆孔位的确定；对灌浆量大、灌浆时间长的孔位、所述止浆塞无法拔出的孔位以及灌浆久不返浆的孔位进行二次注浆或增加注浆孔位。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明做进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例中提供的岩溶段注浆施工方法流程图。

图2是本发明实施例中提供的地质钻机土层钻孔示意图。

图3是图2完成土层钻孔后拔出钻头及钻杆示意图。

图4是本发明实施例中提供的地质钻机岩层钻进至设计深度示意图。

图5是本发明实施例中提供的PVC管置换钢套管示意图。

图6是图5中拔出钢套管示意图。

图7是本发明实施例中提供的下入止浆塞及注浆管的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

码富区间位于武汉长江一级阶地，传统注浆为采用钻杆直接注浆或成孔后将钻杆拔出下一次性塑料管注浆、封孔施工工艺，该工艺成孔后将粉细砂层和溶洞连通，拔出钻杆后上层砂石将跟随钻孔通道进入溶洞，直接发生岩溶塌陷(容易发生岩溶塌陷的时间段为：钻孔完成拔出钻杆至注浆管到位前)，造成人员、财产损失。在本标段的地质情况下采用传统注浆施工工艺存在施工隐患，主要为：①施工中容易出现注浆不足或过量等情况。②溶洞内注浆无法持压。③钻杆成孔过程中的施工安全性。

由于岩溶发育具有随机性，项目部施工前结合物探CT推测的情况，岩溶异常区具有多解性，施工前进行地质钻孔验证，探明溶洞分布及边界，并对探明的溶洞进行施工处理。区间隧道从岩溶区通过前需对岩溶段溶洞进行处理，岩溶处理施工过程中加强监测，采用动态设计，信息法施工。

首先，施工隧道两侧设置两排注浆帷幕，一排位于隔离桩底，一排位于隔离桩内侧，注浆孔纵向间距2m，两排注浆帷幕间距2m，注浆深度为岩面以下15m，施工完成后进行质量检测；其次盾构隧道外3m设置Φ800@1100的隔离桩，桩底为入岩≥1m控制，若桩底存在溶洞，则桩长应深至溶洞底下1m，施工完成后需进行桩的完整性检测；设置隔离桩桩间1根Φ800旋喷桩+桩外1排Φ800@500旋喷桩连续帷幕至岩面实桩顶与隧道顶齐平，施工完成后需进行质量检测；对隧道两侧隔离桩之间岩溶进行满铺式注浆处理，微～中等发育段溶洞利用注浆孔注浆。

施工工序原则上应按先做基岩中竖向注浆帷幕，后做岩面以上隔离桩墙的顺序进行。为加快施工进度可考虑在岩溶不发育地段先做岩面以上隔离桩墙，后做基岩中竖向注浆帷幕。但要注意防止灌注桩施工过程中诱发塌陷，施工过程中进行地面沉降隆起变形监测、地下水位监测、周边建构筑物监测以及现场的相关巡查工作。

对岩溶溶洞(含物探异常区经验证的溶洞)应按施工程序进行处理：现场生产性试验、钻孔注浆(边钻、边灌、边探边界)、终止注浆判定、注浆质量检查、缺陷补强、注浆质量验收。

具体的钻孔注浆方法流程如图1所示，其中钻孔工艺具体为：

针对微-中等发育段注浆孔间距为5mx5m梅花型布置，先采用地质钻机利用钢套管进行钻孔至基岩，钻进入基岩的深度不小于0.5m，再更换钻杆和钻头后所述基岩内钻进成孔至设计深度，后安装PVC管进行置换钢套管，具体如图2-7所示，本实施例中的成孔方法相较于现有技术，在拔出钻杆后并不直接移除钢套管，而是利用PVC管置换钢套管防止发生岩溶塌陷造成人员、财产损失。

注浆材料及设备

注浆水泥采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥，其品质必须符合GB175-2020规范的有关标准。注浆现场宜设置集中制浆站，各注浆机组应测定来浆密度，根据需要调制使用。集中制浆站的制浆能力应满足注浆高峰期所有注浆机组用浆需要。注浆浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。使用普通搅拌机时，搅拌时间不小于3min；使用高速搅拌机时，搅拌时间不小于30s。

钻孔

钻孔深度应达到设计图纸、通知、文件规定的孔深或高程。注浆孔应伸入溶洞底板以下不小于1.0m，填石孔应伸入溶洞顶板以下空洞内不小于1.0m。当终孔段遇性状较差、规模较大的岩溶或裂隙密集发育带等地质缺陷时，应加深钻孔，伸入其下部完整岩体内0.5m。

土层中可采用各式适宜的钻机钻孔，注浆孔钻孔直径φ89mm，吹砂孔钻孔直径φ200mm，要求套管材料耐压强度应不小于最大注浆压力的1.5倍。土层中钻孔要求尽量少用水、泥浆和其它钻孔润滑液。

钻孔过程中应采用可靠的防斜措施，保证孔向准确，孔斜偏差值不得大于孔深的1％。钻孔时应对钻孔中发现的各种情况如涌水、失水、外漏、塌孔、掉块、卡钻、断裂构造、岩溶发育、岩性变化等详细记录，并反映在钻孔综合成果表中，作为分析注浆质量的基本资料。

注浆工艺

注浆深度为岩面以下10m。岩溶处理一般在地面施做，为避免对地下管线造成破坏，当钻孔位置和地下管线冲突、钻孔施工有困难时，可适当调整其位置。每一个溶洞注浆施工前，施工单位应埋设地面沉降和隆起变形监测点，注浆过程中应该进行变形监测，如果周边有重要建筑物或者管线，施工中应加密变形监测，如果变形累计超过30mm，应立即停止施工，查明原因后采取相应的处理措施。

溶洞注浆建议采用纯水泥浆液，水灰比采用0.5:1以达到填充溶洞目的。溶洞注浆压力按0.1～0.3MPa控制。注浆压力应随着注浆过程逐步提高，达到设计注浆压力并继续注浆30min以上。实际注浆压力根据生产性试验适当调整。

本实施例中注浆工艺采取孔内注浆封闭器+注浆流量仪的循环方法，对于岩溶发育区中的灌注量很大的孔段，采用低压、限流措施，必要时进行间歇和待凝。水泥稳定浆液初凝时间为4h，终凝时间8～10h。间歇时间一般不超过4h，以防堵塞注浆管道。待凝时间16h即可。其中利用注浆流量仪记录注浆，具体为：连通注浆管，将注浆管道与流量仪进行连接好，开始注浆，注浆全部完成，拔出止浆塞。

可选的，注浆方法可采用分段式注浆即底部溶洞注浆浆完成后，将止浆塞提至上部溶洞继续注浆；或采用全孔一次注浆即无需上提止浆塞，直接注浆终孔。

当注浆施工过程中发现严重串孔、冒浆、漏浆不起压等情况，应根据具体情况采取低压、浓浆、间歇注浆、灌纯水泥浆、加速凝剂等方法进行处理，必要时，可采用花管注浆，花管长度1m-2m，花孔直径8mm，间距为10cm。

注浆结束标准应满足以下三条之一：1)在0.5MP压力下，注浆孔段注入率不大于1.0L/min时，延续灌注30min后可结束注浆作业；2)相邻钻孔有浓浆液返出，可结束注浆作业；3)若止浆塞压力达到10MP以上时，仍有浓浆从注浆管内、外返出，可结束注浆作业。

需要说明的是出现以下情况需要二次或加密钻孔注浆：注浆量大、注浆时间长的孔位；止浆塞无法拔出的孔位；或注浆久不返浆的孔位等。

注浆封孔

所有注浆孔及其配套进行的检查孔等均应严格地进行封孔处理。所有注浆孔与检查孔注浆(或压水)结束后应紧接着进行注浆封孔。注浆封孔采用"压力注浆封孔法"，浆液采用水灰比为0.5:1的浓水泥浆。

注浆质量检查

对溶洞处理采用钻孔取芯为主，压水试验为辅的综合方法进行注浆质量检查。对洞径大于2m的溶洞必须进行质量检查，对洞径小于2m的溶洞按数量的10％进行溶洞注浆质量检查，每个需质量检查的溶洞加固区根据溶洞发育规模，由监理工程师布置1～3个质量检查孔。并同时对注浆的扩散半径进行质量检查。

钻孔取芯后做抗压试验，注浆固结体28d的无侧限抗压强度不小于0.2MPa。溶洞加固处理后质量检查孔压水试验透水率应不大于10Lu，合格率应达85％以上，其余不合格孔段的透水率最大值应不超过15Lu，且不集中。不满足上述检查标准时，应对受检查的溶洞加固区进行注浆补强施工，监理工程师可根据现场实际情况适量增加质量检查孔。质量检查孔的压力检查工作应在单元工程注浆结束7d后进行。质量检查孔压水结束后应按本技术要求进行压力注浆封堵。

本实施例中根据标段区间岩溶危害大、注浆处理面积较大的特点，为达到最佳施工效果，找出最适合岩溶段岩溶注浆的施工工艺，施工现场在注浆试验段总结的基础上，取消了施工过程中的压水实验，确定了相关注浆参数。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种岩溶注浆的施工工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

沿岩溶长度方向上的工作面，将所述岩溶路基划分为多个连续的施工区域；

在所述施工区域的隧道外设置隔离桩并在所述隧道两侧设置两排注浆帷幕，一排所述注浆帷幕位于所述隔离桩底，一排所述注浆帷幕位于所述隔离桩内侧；

所述隔离桩之间和所述隔离桩外设置旋喷桩连续帷幕至岩面实桩顶与所述隧道顶齐平；和

对所述隧道两侧的所述隔离桩之间的岩溶和溶洞进行注浆处理。

2.根据权利要求1所述的施工工艺方法，其特征在于，注浆处理包括钻孔布置、所述钻孔内止浆塞施工，注浆和封孔。

3.根据权利要求2所述的施工工艺方法，其特征在于，注浆处理还包括注浆材料的制备，所述注浆材料为硅酸盐水泥且硅酸盐水泥的搅拌时间为30s-200s。

4.根据权利要求2所述的施工工艺方法，其特征在于，所述钻孔布置包括，

先采用地质钻机利用钢套管进行钻孔至基岩，所述基岩内钻孔深度不小于0.5m；

更换钻杆和钻头后所述基岩内钻进成孔至设计深度；

拔出所述钻头和所述钻杆，安装PVC管至所述钢套管内部，并将所述钢套管移除。

5.根据权利要求4所述的施工工艺方法，其特征在于，所述注浆工艺包括，在所述PVC管内部设置入注浆管及所述止浆塞进行注浆，并用注浆流量仪定时记录注浆量。

6.根据权利要求5所述的施工工艺方法，其特征在于，所述注浆工艺具体为连通所述注浆管并将所述注浆管道与流量仪连接，控制注浆压力为0.1～0.3MPa，按照分段式注浆或全孔一次注浆的方式完成注浆，然后依次拔出所述止浆塞和所述PVC管。

7.根据权利要求6所述的施工工艺方法，其特征在于，达到以下任一一种的标准即可视为注浆完成；

在0.5MP压力下，所述注浆率不大于1.0L/min时，延续灌注30min结束注浆作业；

相邻钻孔内有浓浆液返出，结束注浆作业；或

若所述止浆塞压力达到10MP以上时，仍有浓浆从所述注浆管内、外返出，结束注浆作业。

8.根据权利要求2所述的施工工艺方法，其特征在于，注浆处理还包括二次或加密注浆孔位的确定。

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