CN207177933U - 一种高压大流量地下水超前封堵结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压大流量地下水超前封堵结构。本实用新型的目的是提供一种高压大流量地下水超前封堵结构，以有效应对高压、大流量且稳定的地下水，降低治理风险和成本。本实用新型的技术方案是：一种高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：在距掌子面设定距离处布置止浆墙，止浆墙上布设有若干超前帷幕的灌浆孔，止浆墙上由中心向外布置内环、中间环和外环三圈所述灌浆孔，其中外环灌浆孔钻孔倾角与洞轴线成约15～20°夹角，中间环灌浆孔孔钻孔倾角与洞轴线成5～10°夹角；所述灌浆孔内采用的灌浆材料为纯水泥砂浆或者纯水泥及水玻璃。本实用新型适用于岩溶地区修建的地下工程，例如水工隧洞、交通隧道、输水输气工程等。

Description

一种高压大流量地下水超前封堵结构

技术领域

本实用新型涉及一种高压大流量地下水超前封堵结构。适用于岩溶地区修建的地下工程，例如水工隧洞、交通隧道、输水输气工程等。

背景技术

我国岩溶地区分布广泛，可溶岩层分布面积约占国土总面积的1/3，其中以西南部的云、贵、桂和川、鄂、湘部分地区岩溶最为发育。近年来，随着水电工程、高速铁路、输水输气工程的大规模建设，在岩溶地区修建的地下工程也越来越多，由于岩溶发育的复杂性和不确定性，在工程施工时难免会遇到高压突涌水问题，高压突涌水对施工安全、施工质量及周围环境影响很大，严重时还将影响运营和环境安全，如何经济、合理地治理好地下水问题，往往关系到工程成败。

根据岩溶的特征、表现形式及环境条件，对于不同类型、不同流量、不同压力、不同部位的地下水主要有疏、堵、排、绕等多种方法，其中堵就是对于可能或已经涌出掌子面的岩溶水或充填物进行封堵，改善围岩的力学性能，提高围岩的抗渗和承载能力，保证隧道施工安全和运营的安全。

根据周围地下环境的要求，一般采取“以堵为主，限量排放”的防排水设计准则。“堵”是为了控制流量，“排”是为了减小作用在衬砌结构上水压力。因此在制定地下水治理原则时，需要根据所处环境，充分考虑地下工程周边的地下水环境效应，针对不同地下水发育状况采取不同的处理策略。

地下水的封堵措施主要通过灌浆加固，改善围岩力学特性、降低围岩渗透特性来实现的。例如圆梁山隧道，采取“超前长管棚支护，小导管注浆加强”方案，以达到“安全稳妥，防止突泥”的目的，制定了“固砂堵水，稳定地层”的施工原则，采用“长短孔结合复式注浆”施工方案。歌乐山隧道在涌水压力 2.2MPa、累计长度2439米的岩溶富水段采用钻孔注浆、周边浅孔预注浆、全断面深孔帷幕注浆堵水等施工方法。明月山隧道采用周边注浆加固，掌子面前方实施全断面深孔预注浆堵水。锦屏二级深埋隧洞采用了分流减压封堵技术，在高压突发性喷涌水点附近，针对出水构造钻孔，形成多组分流减压孔，降低涌水点水量和压力，后对主涌水点进行封堵，分流减压孔安装孔口封闭器，再逐个有序进行分流减压孔封堵，最终达到高压突发性喷涌水封堵目的。

总之，尽管封堵喷涌水的方案已经掌握了多种，然而科技人员还在不断探索更加有效的技术手段。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种高压大流量地下水超前封堵结构，以有效应对高压、大流量且稳定的地下水，降低治理风险和成本。

本实用新型所采用的技术方案是：一种高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：在距掌子面设定距离处布置止浆墙，止浆墙上布设有若干超前帷幕的灌浆孔，止浆墙上由中心向外布置内环、中间环和外环三圈所述灌浆孔，其中外环灌浆孔钻孔倾角与洞轴线成约15～20°夹角，中间环灌浆孔孔钻孔倾角与洞轴线成5～10°夹角；所述灌浆孔内采用的灌浆材料为纯水泥砂浆或者纯水泥及水玻璃。

所述止浆墙距离掌子面约1倍洞径。

所述止浆墙厚0.8～1米。

所述灌浆孔终孔孔距为该处注浆扩散半径的1.7倍，排距为该处注浆扩散半径的1.5倍。

所述灌浆孔在止浆墙上的孔间距小于1米。

对于低于2MPa的压力水，所述灌浆孔内的灌浆压力取2～3倍的静水压力；

对于高于5MPa的压力水，所述灌浆孔内的灌浆压力取静水压力加2～ 3MPa；

对于2～5MPa之间的压力水，所述灌浆孔内的灌浆压力取小于7MPa。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出了一种高压大流量地下水超前封堵结构，可以在施工中实现对可能产生突涌水的地段进行预先处理，避免了揭穿岩溶水后再处理，防止了岩溶水的运移路径发生变化，避免了岩溶管道的进一步疏通和水量、水压的增大，减小了治理难度，保证了工程的施工环境和安全，降低了治理的风险和费用。

附图说明

图1为实施例中止浆墙上灌浆孔的布置示意图。

图2为实施例中灌浆孔的布置示意图。

具体实施方式

在高压、大流量地下水处理时，在开挖之前探明掌子面前方地质条件，对储水构造和突涌水点作提前预报。当预测到掌子面前方有大的储水构造或高压、大流量地下水的可能并判断会对施工安全造成威胁时，可采取本实施例提出的方案对地下水进行处理。

1、止浆墙2的布置

针对掌子面3构造裂隙发育的洞段，进行全周边布孔超前布孔设计，需要在掌子面3布置止浆墙2，止浆墙2距离掌子面3约1倍洞径，止浆墙2厚度为 0.8～1米，在止浆墙3上布设灌浆孔1，止浆墙上由中心向外布置内环、中间环和外环三圈所述灌浆孔(见图1)，孔间距不超过1米的标准来设计钻孔间距。

2、灌浆孔1的布置

外环灌浆孔钻孔倾角与洞轴线成约15～20°夹角，中间环灌浆孔钻孔倾角与洞轴线径向成约5～10°夹角，每次灌浆长度不超过30米，见图2。

3、灌浆扩散半径

灌浆扩散半径是一定工艺条件下，浆液在地层中扩散程度的数学统计的描述值，是确定灌浆孔排数、孔距和排距布置等的重要参数。但是由于地层的不均匀性，浆液扩散往往是不规则的，注浆扩散半径难以准确计算。一般注浆扩散半径与地层渗透系数、孔隙尺寸、注浆压力、浆液注入能力等因素有关。同时考虑到各注浆孔浆液结石有效的搭接，帷幕灌浆终孔孔距(三圈相邻灌浆孔之间的间距)常取为注浆扩散半径的1.7倍，排距(同圈相邻灌浆孔之间的间距) 为注浆扩散半径的1.5倍(梅花形布置)进行布孔。

4、超前帷幕灌浆材料

采用以纯水泥砂浆为主要灌浆材料，其中用纯水泥进行单液浆帷幕注浆，其可注性好，可大大地提高注浆加固效果；纯水泥+水玻璃双液浆对局部小的渗漏水具有很好的封堵效果，有效地保证了在地下水被大范围揭露前的安全施工。

5、灌浆压力的控制

①对于低于2MPa的压力水，灌浆孔内的灌浆压力取2～3倍的静水压力；

②对于高于5MPa的压力水，灌浆孔内的灌浆压力取静水压力加2～3MPa；

③在2～5MPa之间的压力水，灌浆孔内的灌浆压力可灵活选取，但不宜超过7MPa。

Claims (6)

1.一种高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：在距掌子面(3)设定距离处布置止浆墙(2)，止浆墙(2)上布设有若干超前帷幕的灌浆孔(1)，止浆墙(2)上由中心向外布置内环、中间环和外环三圈所述灌浆孔(1)，其中外环灌浆孔钻孔倾角与洞轴线成约15～20°夹角，中间环灌浆孔孔钻孔倾角与洞轴线成5～10°夹角；所述灌浆孔(1)内采用的灌浆材料为纯水泥砂浆或者纯水泥及水玻璃。

2.根据权利要求1所述的高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：所述止浆墙(2)距离掌子面(3)约1倍洞径。

3.根据权利要求1或2所述的高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：所述止浆墙(2)厚0.8～1米。

4.根据权利要求1所述的高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：所述灌浆孔(1)终孔孔距为该处注浆扩散半径的1.7倍，排距为该处注浆扩散半径的1.5倍。

5.根据权利要求1或4所述的高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：所述灌浆孔(1)在止浆墙上的孔间距小于1米。

6.根据权利要求1所述的高压大流量地下水超前封堵结构，其特征在于：

对于低于2MPa的压力水，所述灌浆孔(1)内的灌浆压力取2～3倍的静水压力；

对于高于5MPa的压力水，所述灌浆孔(1)内的灌浆压力取静水压力加2～3MPa；

对于2～5MPa之间的压力水，所述灌浆孔(1)内的灌浆压力取小于7MPa。