CN112982371A - 一种大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，主要包括竖向防渗层、顶部防渗层、底部防渗层和用于施工防渗层的灌浆廊道。通过在大型地下洞室开挖前预先施工灌浆廊道，在地下洞室四周施工环形封闭的竖向防渗层，在上部和下部施工顶部防渗层和底部防渗层，并使相邻防渗层紧密衔接，达到超前封闭周边岩体、减小大型地下洞室施工期和运行期渗水量的目的。本发明通过在大型洞室开挖前，预先在大型洞室周围岩体形成环形封闭的竖向防渗层，并与顶部和底部防渗层结合，超前封闭周边岩体，减少围岩渗水，保障工程安全，降低对地下水环境的影响。

Description

一种大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法

技术领域

本发明涉及一种大型地下洞室开挖前的防渗方法，尤其是在富水或地下承压水发育地区大型地下洞室开挖前对洞室周边岩体进行超前灌浆封闭的防渗方法。

背景技术

随着国民经济建设的快速发展，水利工程、水电工程、交通工程等行业大量采用地下隧洞方案，且隧洞规模不断朝深埋、超长等方向发展。目前，国内各行业在富水地区修建的长大隧洞断面规模大部分在100m²以下，隧洞堵水和防渗一般采用在洞内掌子面超前灌浆和混凝土衬砌挡水等措施；对于大型泵站(或水电站)地下厂房，洞室断面积均在800m²以上，根据大型地下洞室的开挖施工步序，无法采用掌子面灌浆的措施实现超前堵水和防渗的目的，尤其对处于承压水地区或强透水地区的大型地下洞室，为了保证施工的安全，必须在完成超前堵水防渗施工后，才能进行大型地下洞室的开挖，因此研究一种大型地下洞室超前灌浆防渗的方法是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，在大型地下洞室开挖之前，预先对洞室周边岩体进行超前封闭防渗处理，降低施工期和运行期围岩渗水量，加快施工进度，保证洞室安全，同时满足水环境保护要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，包括以下步骤：

步骤一，大型地下洞室开挖前，在大型地下洞室上部岩体中先施工环形灌浆廊道，环形灌浆廊道的水平投影位于大型地下洞室周边外侧；

步骤二，在环形灌浆廊道内向下进行竖向灌浆施工，在待开挖的地下洞室四周岩体内形成环形封闭的竖向防渗层，竖向防渗层的底高程位于地下洞室底板以下；在环形灌浆廊道内进行斜向灌浆施工，在待开挖的地下洞室顶部岩体形成顶部防渗层；

步骤三，开挖大型地下洞室上部，当开挖至距底板不少于2m高度时，在地下洞室内进行底部灌浆，在待开挖的地下洞室底板下的岩体形成底部防渗层，然后进行大型地下洞室底板的开挖；顶部防渗层与竖向防渗层相邻处、底部防渗层与竖向防渗层相邻处均紧密衔接，以超前封闭周边岩体、减小地下洞室施工期和运行期渗水量。

所述步骤一中，沿着地下洞室的轴线方向还施工有纵向灌浆廊道，纵向灌浆廊道的两端与环形灌浆廊道相通并位于同一高程，在纵向灌浆廊道内进行竖向和斜向灌浆施工，在待开挖的地下洞室顶部岩体形成顶部防渗层。

所述环形灌浆廊道和纵向灌浆廊道的混凝土底板和衬砌也为顶部防渗层的一部分。

所述竖向防渗层为垂直或有一定的角度，深入地下洞室底板以下不少于3m；顶部防渗层和底部防渗层水平或有一定角度。

所述竖向防渗层、顶部防渗层和底部防渗层采用帷幕灌浆、固结灌浆或截水墙的施工方法形成。

所述环形灌浆廊道和纵向灌浆廊道的底板距离大型地下洞室洞顶的垂直距离不少于5m，竖向防渗层距离地下洞室侧壁的水平距离不少于3m。

本发明的有益效果是：可大大减少大型地下洞室施工期和运行期的围岩渗水量，加快施工进度，保障工程安全，降低对地下水环境的影响，同时拓宽了大型地下洞室在复杂水文地质条件下布置的适用范围。

附图说明

图1是本发明所述大型地下洞室和灌浆廊道布置的平面示意图；

图2是图1中A-A横剖面示意图；

图3是图1中B-B纵剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～3所示，本发明的大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，包括以下步骤：

步骤一，大型地下洞室1开挖前，在大型地下洞室1上部岩体中先施工环形灌浆廊道2，环形灌浆廊道2的水平投影位于大型地下洞室1周边外侧；

步骤二，在环形灌浆廊道2内向下进行竖向灌浆施工，在待开挖的地下洞室1四周岩体内形成环形封闭的竖向防渗层4，竖向防渗层4的底高程位于地下洞室1底板以下；在环形灌浆廊道2内进行斜向灌浆施工，在待开挖的地下洞室1顶部岩体形成顶部防渗层5；

步骤三，开挖大型地下洞室1上部，当开挖至距底板不少于2m高度时，在地下洞室1内进行底部灌浆，在待开挖的地下洞室1底板下的岩体形成底部防渗层6，然后进行大型地下洞室1底板的开挖；顶部防渗层5与竖向防渗层4相邻处、底部防渗层6与竖向防渗层4相邻处均紧密衔接，以超前封闭周边岩体、减小地下洞室1施工期和运行期渗水量。

所述步骤一中，沿着地下洞室1的轴线方向还施工有纵向灌浆廊道3，纵向灌浆廊道3的两端与环形灌浆廊道2相通并位于同一高程，在纵向灌浆廊道3内进行竖向和斜向灌浆施工，在待开挖的地下洞室1顶部岩体形成顶部防渗层5。

所述环形灌浆廊道2和纵向灌浆廊道3的混凝土底板和衬砌也为顶部防渗层5的一部分。

所述竖向防渗层4为垂直或有一定的角度，深入地下洞室1底板以下不少于3m；顶部防渗层5和底部防渗层6水平或有一定角度。

所述竖向防渗层4、顶部防渗层5和底部防渗层6采用帷幕灌浆、固结灌浆或截水墙的施工方法形成。

所述环形灌浆廊道2和纵向灌浆廊道3的底板距离大型地下洞室1洞顶的垂直距离不少于5m，竖向防渗层4距离地下洞室1侧壁的水平距离不少于3m。

具体说明如下：在大型地下洞室1开挖前，预先通过对外通道7在大型洞室1顶部施工环形灌浆廊道2和纵向灌浆廊道3，并在环形灌浆廊道2内施工竖向防渗层4，在环形灌浆廊道2和纵向灌浆廊道3内施工顶部防渗层5；随后进行大型地下洞室1上部的开挖，并在大型洞室1开挖至底板前，预先在大型洞室1内施工底部防渗层6，然后进行其底板的开挖；在大型洞室1开挖边界附近的岩体内，顶部防渗层5和底部防渗层6与竖向防渗层4搭接处，采用水平或斜向灌浆等方式，保证其紧密衔接，形成封闭的防渗层，以达到超前封闭周边岩体、减小大型地下洞室施工期和运行期渗水量的目的。

本发明在位于承压水地区或强透水地区的大型地下洞室开挖之前，预先施工环形灌浆廊道和纵向灌浆廊道，并在环形灌浆廊道内施工竖向防渗层，在环形灌浆廊道和纵向灌浆廊道内施工顶部防渗层；大型地下洞室上部开挖后，预先在大型洞室内施工底部防渗层，然后进行大型洞室底板的开挖；所有防渗层均设置在大型地下洞室周边岩体内，环形封闭的竖向防渗层设置在大型洞室四周，顶部防渗层和底部防渗层分别设置在大型洞室的上部和下部，各种防渗层相邻处紧密衔接，以达到超前封闭周边岩体、减小大型地下洞室施工期和运行期渗水量的目的。大大减少了大型地下洞室施工期和运行期的围岩渗水，加快了施工进度，保障了工程安全，降低了对地下水环境的影响，同时拓宽了大型地下洞室在复杂水文地质条件下布置的适用范围。

下面结合具体实施例进行详细说明：

某大型地下厂房工程位于泉域地区，水源丰富，厂房区域围岩透水率较大，平均大于10Lu，厂房洞室位于地下水位以下，施工期和运行期存在严重的围岩渗水、涌水及其引起的围岩失稳问题。厂房洞室开挖前，预先在距厂顶20m处开挖了环形灌浆廊道和纵向灌浆廊道，廊道断面尺寸5m×5.5m；随后在灌浆廊道内对厂房顶拱围岩进行了高压固结灌浆，作为地下厂房洞室的顶部防渗层，灌浆孔排距3m；然后在环形灌浆廊道内对厂房周边岩体进行帷幕灌浆，作为地下厂房洞室的竖向防渗层，灌浆孔设置2排，排距3m，沿厂房周圈环形均匀布置，灌浆孔深入厂房底板以下6m；最后开始开挖厂房洞室上部，并在厂房洞室开挖至距离底板12m时，在厂房内对底板进行高压固结灌浆，灌浆孔间距3m，深入厂房底板以下6m；在厂房洞室开挖边界附近，顶部和底部固结灌浆和环形竖向防渗帷幕搭接处，采用斜向孔灌浆的方式，保证其紧密衔接，形成封闭连续的防渗层。施工期和运行期厂房未发生较大渗水和涌水。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (6)

1.一种大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，大型地下洞室(1)开挖前，在大型地下洞室(1)上部岩体中先施工环形灌浆廊道(2)，环形灌浆廊道(2)的水平投影位于大型地下洞室(1)周边外侧；

步骤二，在环形灌浆廊道(2)内向下进行竖向灌浆施工，在待开挖的地下洞室(1)四周岩体内形成环形封闭的竖向防渗层(4)，竖向防渗层(4)的底高程位于地下洞室(1)底板以下；在环形灌浆廊道(2)内进行斜向灌浆施工，在待开挖的地下洞室(1)顶部岩体形成顶部防渗层(5)；

步骤三，开挖大型地下洞室(1)上部，当开挖至距底板不少于2m高度时，在地下洞室(1)内进行底部灌浆，在待开挖的地下洞室(1)底板下的岩体形成底部防渗层(6)，然后进行大型地下洞室(1)底板的开挖；顶部防渗层(5)与竖向防渗层(4)相邻处、底部防渗层(6)与竖向防渗层(4)相邻处均紧密衔接，以超前封闭周边岩体、减小地下洞室(1)施工期和运行期渗水量。

2.根据权利要求1所述大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，其特征在于，所述步骤一中，沿着地下洞室(1)的轴线方向还施工有纵向灌浆廊道(3)，纵向灌浆廊道(3)的两端与环形灌浆廊道(2)相通并位于同一高程，在纵向灌浆廊道(3)内进行竖向和斜向灌浆施工，在待开挖的地下洞室(1)顶部岩体形成顶部防渗层(5)。

3.根据权利要求2所述大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，其特征在于，所述环形灌浆廊道(2)和纵向灌浆廊道(3)的混凝土底板和衬砌也为顶部防渗层(5)的一部分。

4.根据权利要求1或2所述大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，其特征在于，所述竖向防渗层(4)为垂直或有一定的角度，深入地下洞室(1)底板以下不少于3m；顶部防渗层(5)和底部防渗层(6)水平或有一定角度。

5.根据权利要求1所述大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，其特征在于，所述竖向防渗层(4)、顶部防渗层(5)和底部防渗层(6)采用帷幕灌浆、固结灌浆或截水墙的施工方法形成。

6.根据权利要求1或2所述大型地下洞室采用超前灌浆封闭的防渗方法，其特征在于，所述环形灌浆廊道(2)和纵向灌浆廊道(3)的底板距离大型地下洞室(1)洞顶的垂直距离不少于5m，竖向防渗层(4)距离地下洞室(1)侧壁的水平距离不少于3m。

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