CN112780314B - 一种隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，包括左幅隧道和右幅隧道、位于左幅隧道或右幅隧道内的钻机工作台、止浆墙、贯穿在止浆墙上的排水管以及设置在止浆墙与隧道围岩之间的锚固钢筋，左幅隧道和右幅隧道之间设置有具有阀门的连通口；止浆墙上由外至内分别开设有多个呈环形分布的外圈注浆孔、内圈注浆孔以及中心注浆孔，相邻外圈注浆孔、相邻内圈注浆孔以及相邻中心注浆孔之间均具有间隙。该结构可靠，方法简单，施工便捷，通过在交错隧道中采取单侧堵水，另一侧泄水辅助堵水的方法结构有效解决了在岩层破碎带中进行隧道施工时的水害治理问题，有效的进行堵水操作，保证工程可以按计划顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构。
背景技术
我国水资源赋存丰富，地表水、地下潜水、地下暗河及承压水分布广泛。在隧道工程正常开采和开挖过程中，经常会受到不同程度的水害侵扰问题，威胁工人生命安全，造成巨大经济损失，如何进行有效堵水，保证隧道施工的安全进行，是一个不容忽视的问题。现有在针对隧道在岩层破碎带掘进时遇到破碎带水害时注浆堵水困难，导致注浆堵水效果差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，包括左幅隧道和右幅隧道、位于左幅隧道或右幅隧道内的钻机工作台、止浆墙、贯穿在止浆墙上的排水管以及设置在止浆墙与隧道围岩之间的锚固钢筋，左幅隧道和右幅隧道之间设置有具有阀门的连通口；
止浆墙上由外至内分别开设有多个呈环形分布的外圈注浆孔、内圈注浆孔以及中心注浆孔，相邻外圈注浆孔、相邻内圈注浆孔以及相邻中心注浆孔之间均具有间隙。
进一步，钻机工作台两侧与止浆墙之间以及钻机工作台靠近止浆墙的侧面与止浆墙之间均有间隙，通过所述间隙形成排水沟。
进一步，钻机工作台端面设置有呈倾斜结构的钻机坡道，且钻机坡道与水平面之间的夹角不大于25°。
进一步，排水管上设置有控水阀门。
进一步，止浆墙***设置有砂袋层，隧道拱顶设置有管棚支护结构。
本发明还提供了一种隧道交错穿越岩层破碎带的注浆方法，包括以下步骤：
S1：探测左幅隧道与右幅隧道的地层情况，判断出地层的地质信息；
S2：打通左幅隧道和右幅隧道的连通口，并在该连通口上安装阀门；
S3：在左幅隧道的岩层破碎带处施作止浆墙；
S4：对所述止浆墙进行全断面注浆孔打孔；
S5：完成打孔后，分别对全断面注浆孔进行全断面注浆；
S6：全断面注浆完成后在隧道拱部120°范围内施作管棚支护。
S7：对隧道进行正常开挖。
进一步，S3中所述止浆墙采用C30混凝土浇筑，厚度2.5m，高度7.5m；且在止浆墙浇筑前预足够数量的Φ108排水管，通过排水管将水引排至止浆墙外。
进一步，S3中所述止浆墙周边采用锚固钢筋与周边围岩连接锚固，锚固钢筋环向间距1.5m，长度3.0m，***止浆墙和围岩各1.5m。
进一步，S5中进行注浆操作时，采用前进式分段注浆与集束水平袖阀管束分段注浆相结合，其中前进式注浆分段长度5-8m；水平袖阀管束分段注浆注浆中先钻孔至终孔，然后在孔内下入2-3根Φ25水平袖阀管，实现分段注浆。
进一步，S6中所述管棚支护采用Φ108×5无缝钢管制作，节长3m，每两节管棚采用40cm长Φ76×4.5管内插作为接头进行焊接，管棚前端加工成锥形封闭，沿管壁每50cm钻设一对φ10mm溢浆孔。
本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构及其注浆方法，该结构可靠，方法简单，施工便捷，通过在交错隧道中采取单侧堵水，另一侧泄水辅助堵水的方法结构有效解决了在岩层破碎带中进行隧道施工时的水害治理问题，有效的进行堵水操作，保证工程可以按计划顺利进行。
附图说明
图1为隧道与破碎带几何关系侧视图；
图2为隧道与破碎带几何关系俯视图；
图3为本发明施工流程图；
图4为止浆墙与初支连接示意图；
图5为注浆纵断面图；
图6为注浆开孔图；
图7为管棚支护结构纵剖图；
图8为管棚支护结构开孔图；
图1至图8中所示附图标记分别表示为：1-左幅隧道，2-右幅隧道，3-钻机工作台，4-止浆墙，5-排水管，6-锚固钢筋，7-外圈注浆孔，8-内圈注浆孔，9-中心注浆孔，10-钻机坡道，11-砂袋层，12-管棚支护结构，13-隧道围岩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图4所示，隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，包括左幅隧道1和右幅隧道2、位于左幅隧道1或右幅隧道2内的钻机工作台3、止浆墙4、贯穿在止浆墙4上的排水管5以及设置在止浆墙4与隧道围岩之间的锚固钢筋6，左幅隧道1和右幅隧道2之间设置有具有阀门的连通口。止浆墙4采用C30混凝土浇筑，厚度2.5m，高度7.5m。止浆墙4浇筑前预足够数量的Φ108排水管5，引水管焊接法兰盘，引水管数量以将水引排至止浆墙4外，不影响止浆墙4浇筑即可。止浆墙4周边采用两环Φ32钢筋与周边围岩连接锚固，锚固钢筋6环向间距1.5m，长度3.0m，***止浆墙4和围岩各1.5m。提高止浆墙4的连接结构强度。钻机操作平台长度9m，采用C25混凝土浇筑20cm厚，平台顶面距离拱顶5.0m，便于钻机移动。排水管5上设置有控水阀门，止浆墙4***设置有砂袋层11。
如图5至图6所示，止浆墙4上由外至内分别开设有多个呈环形分布的外圈注浆孔7、内圈注浆孔8以及中心注浆孔9，相邻外圈注浆孔7、相邻内圈注浆孔8以及相邻中心注浆孔9之间均具有间隙。浆液扩散半径2.0m，终孔间距小于3.3m，共设16m补充断面、27.5m终孔断面2个注浆断面，共84个注浆孔，施工时在薄弱位置可适当补孔注浆。注浆浆液材料为普通硅酸盐水泥，HPC+普通水泥单液浆浆液配比水灰比0.7～1.0:1，优化比例根据钻孔地质及出水情况进行选择。普通水泥-水玻璃双液浆普通水泥-水玻璃双液浆浆液配比水灰比0.7～1:1，优化比例根据钻孔地质及出水情况进行选择。普通水泥-水玻璃双液浆浆液配比体积比1:1。
该结构可靠，方法简单，施工便捷，通过在交错隧道中采取单侧堵水，另一侧泄水辅助堵水的方法结构有效解决了在岩层破碎带中进行隧道施工时的水害治理问题，有效的进行堵水操作，保证工程可以按计划顺利进行。
钻机工作台3两侧与止浆墙4之间以及钻机工作台3靠近止浆墙4的侧面与止浆墙4之间均有间隙，通过间隙形成排水沟。
为了便于钻机的移动，本发明中，钻机工作台3端面设置有呈倾斜结构的钻机坡道10，且钻机坡道10与水平面之间的夹角不大于25°。
如图7至图8所示，隧道拱顶设置有管棚支护结构12，所述管棚支护结构上开设有开孔。
本发明还提供了一种隧道交错穿越岩层破碎带的注浆方法，包括以下步骤：
S1：探测左幅隧道1与右幅隧道2的地层情况，判断出地层的地质信息；
S2：打通左幅隧道1和右幅隧道2的连通口，并在该连通口上安装阀门；
S3：在左幅隧道1的岩层破碎带处施作止浆墙4；S3中止浆墙4周边采用锚固钢筋6与周边围岩连接锚固，锚固钢筋6环向间距1.5m，长度3.0m，***止浆墙4和围岩各1.5m。止浆墙4采用C30混凝土浇筑，厚度2.5m，高度7.5m；且在止浆墙4浇筑前预足够数量的Φ108排水管5，通过排水管5将水引排至止浆墙4外。
S4：对止浆墙4进行全断面注浆孔打孔；
S5：完成打孔后，分别对全断面注浆孔进行全断面注浆；进行注浆操作时，采用前进式分段注浆与集束水平袖阀管束分段注浆相结合，其中前进式注浆分段长度5-8m；水平袖阀管束分段注浆注浆中先钻孔至终孔，然后在孔内下入2-3根Φ25水平袖阀管，实现分段注浆。
S6：全断面注浆完成后在隧道拱部120°范围内施作管棚支护。管棚支护采用Φ108×5无缝钢管制作，节长3m，每两节管棚采用40cm长Φ76×4.5管内插作为接头进行焊接，管棚前端加工成锥形封闭，沿管壁每50cm钻设一对φ10mm溢浆孔。管棚注浆采用早强硫铝酸盐水泥单液浆，配比同超前注浆，注浆压力不大于3MP。每循环注浆中注浆终压应取3.0～5.0MPa，根据不同环境适宜调整。注浆孔的直径有Φ90、Φ115两种。方法中注浆速度在10～90L/min。
S7：对隧道进行正常开挖。
在堵水施工中设置5个检用于补充注浆及效果检查，检查方法：按总注浆孔的5％设置检查孔，检查孔应在均布的原则下，结合注浆资料的分析布设；检查孔应无涌泥，不塌孔，渗水量应小于2L/min或小于设计涌水量，否则应予补注。采用孔内成像仪器观察检查孔成孔情况及浆液分布情况。所述孔口管L＝2.0m，φ108mm，壁厚5mm。单孔注浆量计算符合Q＝πR2(1+β)，式中：Q为单孔单段注浆量；R为浆液扩散半径(m)；H为注浆分段长度(m)；n为地层空隙率(裂隙度)；α为地层空隙或裂隙填充率；β为浆液损失率。
总注浆量及单孔单段注浆量作为本循转全断面注浆的参考注浆量，在由外至内的注浆过程中，实际单孔单段注浆量会减小。实际注浆量以现场实际消耗为准。单孔注浆结束标志：注浆压力达到设计注浆终压，并维持5-10min，即可结束该孔注浆。注浆过程当实际注浆量达到设计注浆量1.5倍，压力未达到设计终压，可调节浆液凝结时间，使得压力到达设计终压，结束注浆。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (5)
1.一种隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，包括左幅隧道(1)和右幅隧道(2)，其特征在于，还包括位于所述左幅隧道(1)或右幅隧道(2)内的钻机工作台(3)、止浆墙(4)、贯穿在所述止浆墙(4)上的排水管(5)以及设置在所述止浆墙(4)与隧道围岩之间的锚固钢筋(6)，所述左幅隧道(1)和右幅隧道(2)之间设置有具有阀门的连通口；
所述止浆墙(4)上由外至内分别开设有多个呈环形分布的外圈注浆孔(7)、内圈注浆孔(8)以及中心注浆孔(9)，相邻所述外圈注浆孔(7)、相邻所述内圈注浆孔(8)以及相邻所述中心注浆孔(9)之间均具有间隙。
2.根据权利要求1所述的隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，其特征在于，所述钻机工作台(3)两侧与止浆墙(4)之间以及所述钻机工作台(3)靠近止浆墙(4)的侧面与所述止浆墙(4)之间均有间隙，通过所述间隙形成排水沟。
3.根据权利要求1所述的隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，其特征在于，所述钻机工作台(3)端面设置有呈倾斜结构的钻机坡道(10)，且所述钻机坡道(10)与水平面之间的夹角不大于25°。
4.根据权利要求1至3任一项所述的隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，其特征在于，所述排水管(5)上设置有控水阀门。
5.根据权利要求4所述的隧道交错穿越岩层破碎带注浆结构，其特征在于，所述止浆墙(4)***设置有砂袋层(11)，隧道拱顶设置有管棚支护结构(12)。
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