CN101793154A

CN101793154A - 利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法

Info

Publication number: CN101793154A
Application number: CN 201010133687
Authority: CN
Inventors: 郑保才; 程文斌; 孟庆明; 何超; 辛振省; 胡国伟; 韩磊
Original assignee: China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Current assignee: China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明公开了利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，是为解决在长大富水隧道存在大股高压裂隙水，水量集中且水压较大时，现有注浆技术存在跑浆现象严重，封堵效果不明显的问题。包括以下步骤：(1)在岩壁集中涌水处附近1m以内完整的岩壁上钻设与集中涌水处裂隙相通的分流孔；(2)堵塞隧道表面集中涌水处裂隙周围渗水岩隙；(3)在集中涌水处两侧5～10m的距离钻设与集中涌水处裂隙相通的注浆孔；(4)径向注浆；(5)注浆孔注浆；(6)分流孔注浆。本发明利用隧道围岩自身的地质条件及参数，合理布置分流孔和注浆孔，解决了由于高压裂隙水导致的跑浆等问题，能显著降低施工成本和保证施工安全，封堵高压股状裂隙水效果明显。

Description

利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法

技术领域

本发明涉及土木工程中隧道施工领域，具体涉及利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法。

背景技术

随着目前国内铁路等基础设施建设的大规模展开，在岩溶及地质复杂地区修建长大隧道已势在必行，而复杂地质条件诸如岩溶水、裂隙水、软弱围岩等已成为影响隧道施工质量安全所面临的主要问题。

目前，注浆技术在处理一些诸如地下结构防渗、堵水、改善隧道围岩力学性能等方面发挥着巨大作用。但是由于现有的注浆技术仅注重注浆材料和注浆机械，使得在长大富水隧道开挖过程中存在大股的高压裂隙水，水量集中且水压较大时，利用现有的水泥浆、双液浆径向注浆技术时，存在跑浆现象严重，封堵效果不明显的问题，不能满足现场工程需要，严重影响隧道施工质量安全，而目前依然没有一种理想的对高压裂隙水的注浆堵水方法。

发明内容

本发明是为了解决在长大富水隧道存在大股的高压裂隙水，水量集中且水压较大时，利用现有的注浆技术注浆时，存在跑浆现象严重，封堵效果不明显的问题，而提供了一种利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，包括以下步骤：

(1)钻设分流孔：在隧道岩壁集中涌水处附近1m以内完整的岩壁上钻设与集中涌水处裂隙相通的分流孔；

(2)堵塞隧道表面集中涌水处裂隙周围的渗水岩隙；

(3)钻设注浆孔：用地质罗盘测出集中涌水处裂隙与隧道壁的交角α，在集中涌水处两侧5～10m的距离处钻设与集中涌水处裂隙相通的注浆孔，注浆孔的位置设在分流孔下方，相邻两个注浆孔的间距为1～2m，且满足H+L＞S×V，

式中：

H-注浆孔深度；L-注浆孔与裂隙交点沿裂隙到岩层表面的距离；

S-注浆孔内所注浆液凝结时间；V-水流速度；

(4)径向注浆：在隧道轴向方向距集中涌水处最远的注浆孔外侧2～3m内无水处进行径向注浆(即垂直于隧道壁方向注浆)，从而在集中涌水处裂隙两侧形成止水帷幕；

(5)注浆孔注浆：根据注浆孔孔深H，首先对注浆孔孔深H小的注浆孔进行注浆，然后对注浆孔的孔深H大的注浆孔注浆；

(6)分流孔注浆：采用高膨胀性化学浆液进行注浆。

进一步地，所述分流孔直径为0.5～0.9m。

所述堵塞表面岩隙时使用快凝膨胀水泥。

所述注浆孔孔深为3～5m。

所述注浆孔、分流孔孔口安装孔口管，用堵漏剂锚固孔口管，在孔口管外端安装控制阀门。

所述注浆孔注浆，分流孔注浆时，注浆压力＝水压+1.5～3mpa。

本发明充分利用隧道围岩自身的地质条件及参数，合理布置分流孔和注浆孔，解决由于高压裂隙水导致的跑浆等问题，能显著降低施工成本和保证施工安全，封堵高压股状裂隙水效果明显。

附图说明

图1为注浆孔布置示意图

图2为钻设分流孔和注浆孔示意图

图3为孔深小的注浆孔注浆示意图

图4为孔深大的注浆孔注浆示意图

图5为分流孔注浆示意图

图中：1-集中涌水处裂隙、2-分流孔、3-注浆孔、4-注浆孔。

具体实施方式

实施例1

(1)钻设分流孔：如图2所示，在岩壁集中涌水处附近1m以内完整的岩壁上钻设与集中涌水处裂隙相通的分流孔，分流孔根据水量大小，直径为50mm(也可以是60mm，90mm)，孔深3m(也可以是4m、5m)，分流孔孔口安装孔口管，孔口管选用与分流孔匹配的钢管，孔口管外端设螺丝扣，安装孔口管前用麻坯将丝扣一头缠紧缠牢，用大锤将孔口管砸进井壁内，采用堵漏剂锚固孔口管，在外端安装控制阀门；

(2)堵塞隧道表面渗水岩隙：利用快凝膨胀水泥堵塞集中涌水处裂隙表面岩隙，减少涌水面积，把股水控制在分流孔内；

(3)钻设注浆孔：如图1和图2所示，用地质罗盘测出集中涌水处裂隙与隧道的交角α，在集中涌水处两侧5～10m的距离钻设与集中涌水处裂隙相通的注浆孔，相邻注浆孔间距1m，且满足H+L＞S×V，

式中：

S-浆液凝结时间；V-水流速度；

注浆孔孔口安装孔口管，孔口管选用与注浆孔和分流孔匹配的钢管，孔口管外端设螺丝扣，安装孔口管前用麻坯将丝扣一头缠紧缠牢，用大锤将孔口管砸进井壁内，采用堵漏剂锚固孔口管，在外端安装控制阀门；

(4)径向注浆：在隧道轴向方向距集中涌水处最远的注浆孔外侧2m(也可以是2.5m，3m)内无水处进行径向注浆，从而在集中涌水处裂隙两侧形成止水帷幕；

(5)注浆孔注浆：如图3和图4所示，根据注浆孔孔深H，首先对注浆孔孔深H小的注浆孔进行注浆，然后对注浆孔的孔深H大的注浆孔注浆，注浆压力＝水压+1.5～3mpa；

将注浆管路与孔口管连接好，在注浆过程中，打开其余孔口管球阀，以便观察浆液扩散情况，当其余孔口管出浆时关闭其球阀；开始注浆要用低压，然后逐渐加压；

水泥单浆单孔注浆压力达到终压，注入量为5L/min，延续20min即可结束该孔的注浆工作；

(6)分流孔注浆：如图5所示，采用高膨胀性化学浆液进行注浆。

实施例2

吕梁山隧道DK137+100～+400左右线隧道

地质情况：

DK137+100～+110处，岩层较完整，在+110处发育一条横贯左右线的裂隙，隧道开挖后，裂隙内出水量较大。DK137+110～+150处，为水平岩层，岩层层厚0.5～1.0m，层理间也存在出水；在+150处，发育填充性溶管一处，开挖时，出露大量黄泥；DK137+150～200段，为节理裂隙发育带，围岩被节理裂隙切割为块状，地下水随岩石间流出；DK137+200处发育裂隙；DK137+200～+230处为为水平岩层，岩层层厚0.5～1.0m，层理间也存在出水。DK137+230处发育横向裂隙一道，DK137+230～+250范围内岩石较完整，DK137+250～+400，每3～5m均为发育横向裂隙，裂隙内均有出水；该区段水压在0.8mpa。

堵水方案：

a、开挖后，进行压水实验，用地质罗盘测定集中涌水处裂隙与隧道的交角α，根据揭示围岩情况，及时量测绘制地质素描图，对裂隙、岩层走向逐一量测，分析围岩裂隙和层理与地下水发育的关系。

b、根据揭示围岩情况，及时调整支护参数，DK137+145～+205段立设格栅钢架，裂隙出水处，及时打设分流孔，集中引流地下水。

c、然后将堵塞隧道表面集中涌水处裂隙周围的渗水岩隙；

d、钻设注浆孔：在集中涌水处两侧5～10m的距离处钻设与集中涌水处裂隙相通的注浆孔，注浆孔的位置设在分流孔下方，相邻两个注浆孔的间距为1m，且满足H+L＞S×V，

式中：

S-注浆孔内所注浆液凝结时间；V-水流速度；

e、把DK137+100～+250作为一个堵水段落进行堵水，堵水工作安排在仰拱施工之后。

f、该段由两端向中间进行堵水，从仰拱向上进行堵水，先左线后右线进行堵水。

g、首先采取股状涌水治理方法进行DK137+100～+150、DK137+200～+250段水平层理以及横向裂隙的出水。使用材料主要是采用高膨胀性化学浆液、化学浆液、快凝水泥进行封堵；

h、然后对DK137+140～+150、DK137+200～+210两段进行全隧道径向注浆注浆深度5～10m(深入整体岩层1.5m)。在这一段落的两段形成止水环，把有水地段控制到它们之间，也减小前后串水的现象。

i、对DK137+150～+200段进行径向注浆，注浆材料先选取化学浆液，然后压注水泥—水玻璃双液浆，最后补充压注水泥浆液。注浆顺序是仰拱—边墙—拱部。

j、左线堵水注浆完成后进行右线注浆，注浆方法与右线一致。

k、将分流孔采用高膨胀性化学浆液进行注浆。

堵水效果：

该段采取此方案完成后，堵水效果达到了设计要求。在堵水过程中，左右线两处出现串水情况(在堵右线时，左线右边墙出现新的出水点)，前后出现串水，DK137+080处两个小裂隙出现新的出水点，发现后进行注浆封堵，封堵效果良好。

Claims

1.一种利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，其特征是包括以下步骤：

(2)堵塞隧道表面集中涌水处裂隙周围的渗水岩隙；

式中：

S-注浆孔内所注浆液凝结时间；V-水流速度；

(4)径向注浆：在隧道轴向方向距集中涌水处最远的注浆孔外侧2～3m内无水处进行径向注浆，从而在集中涌水处裂隙两侧形成止水帷幕；

(6)分流孔注浆：采用高膨胀性化学浆液进行注浆。

2.根据权利要求1所述利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，其特征是所述分流孔孔径为0.5～0.9m。

3.根据权利要求1或2所述利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，其特征是堵塞表面岩隙时使用快凝膨胀水泥。

4.根据权利要求1或2所述利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，其特征是所述注浆孔孔深为3～5m。

5.根据权利要求1或2所述利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，其特征是步骤(5)和步骤(6)在注浆时，注浆孔、分流孔孔口安装孔口管，用堵漏剂锚固孔口管，在孔口管外端安装控制阀门。

6.根据权利要求1或2所述利用隧道围岩地质参数和设置分流孔的注浆堵水方法，其特征是步骤(5)和步骤(6)在注浆时，注浆压力＝水压+1.5～3mpa。