CN116104502B - 用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法。该方法包括在隧道沿线确定待加固的目标隧道区间；基于预设探测策略集合中的探测策略，对采空区进行探测，以得到与采空区相关联的参数信息；至少基于参数信息，确定针对用于加固目标隧道区间的加固桩布设方案并且基于加固桩布设方案进行初期注浆；在初期注浆过程中继续在钻孔内动态地探测采空区破碎范围，以确定是否存在与采空区破碎范围相关联的偏离信息；在确定到存在偏离于指示邻近采空区破碎范围的信息时，调整初期注浆方案；以及基于经调整的初期注浆方案对采空区继续注浆。以此方式，能够结合多种探测手段揭露地质情况，更加高效充分地加固和强化采空区围岩结构。

Description

用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法

技术领域

本发明一般地涉及建筑工程技术领域，特别地涉及用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法。

背景技术

随着我国轨道交通的发展和高铁技术的进步，越来越多铁路隧道需要穿越不良地质，其中不乏穿越煤矿采空区的情况。在这种情况下，隧道施工过程中可能会出现涌水突泥、隧道沉降开裂、瓦斯突出等问题。加之采空区有可能存在越界开采或超采的情况，且大多数已经关闭无法进入矿井内进行实测，如果不提前采取相应措施将会造成不可挽回的工程事故。

现有针对采空区及其上覆地层的注浆加固手段，受限于监测手段的单一，较容易出现注浆不充分，造成不能使采空区影响区域内形成良好的整体结构，影响加固效果，为隧道工程埋下隐患。而且，目前的方案在加固过程中不能充分利用现有结构构造来动态地调整施工方案，从而应对施工过程中出现的特殊状况。因此形成一套针对山岭隧道穿越煤矿采空区情况下，能够结合多种探测手段揭露地质情况，更加高效充分地加固和强化采空区围岩结构的综合加固技术变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法。该方法包括在所述隧道沿线确定待加固的目标隧道区间，所述目标隧道区间至少部分地跨越所述采空区；基于预设探测策略集合中的一个或多个探测策略，在所述目标隧道区间底部对所述采空区进行探测，以得到与所述采空区相关联的参数信息，所述参数信息包括指示邻近所述采空区破碎范围的信息；至少基于所述参数信息，确定针对用于加固所述目标隧道区间的加固桩布设方案并且基于所述加固桩布设方案进行初期注浆，在所述加固桩布设方案中多个所述加固桩布置在多个钻孔中并且其中至少部分所述加固桩穿过所述采空区破碎范围；在所述初期注浆过程中继续在所述钻孔内动态地探测所述采空区破碎范围，以确定是否存在与所述采空区破碎范围相关联的偏离信息，其中所述偏离信息偏离于指示邻近所述采空区破碎范围的信息；在确定到存在偏离于指示邻近所述采空区破碎范围的信息时，调整初期注浆方案；以及基于经调整的所述初期注浆方案对所述采空区继续注浆。

在一些实施例中，所述方法还包括：所述目标隧道区间采用交叉中隔墙法开挖而得到，并且在开挖过程中控制***短进尺开挖；以及采用管棚进行超前支护，并且采用全环型钢钢架对所述目标隧道区间进行所述初期支护。

在一些实施例中，所述预设探测策略集合至少包括瞬变电磁法、钻探法、综合测井法、孔内电视法、跨孔CT法及采样测试法；和/或所述参数信息还包括针对所述采空区的位置、深度、范围以及围岩情况；和/或所述加固桩包括钢花管或袖阀钢管中的一种或多种。

在一些实施例中，至少基于所述参数信息，确定针对用于加固所述目标隧道区间的加固桩布设方案并且基于所述加固桩布设方案进行初期注浆包括：在所述初期注浆前对每个所述钻孔进行压水试验，以确定所述目标隧道区间所处岩层的渗透参数，所述渗透参数包括单位吸水量或渗透系数值中的一者或多者；基于所述渗透参数，确定浆液材料、浆液浓度或水固比、注浆压力、注浆速度以及浆液扩散范围中的一者或多者；基于所述浆液材料、所述浆液浓度、所述注浆压力、所述注浆速度以及所述浆液扩散范围中的一者或多者，确定所述初期注浆方案；以及利用所述初期注浆方案进行所述初期注浆。

在一些实施例中，在所述初期注浆前对每个所述钻孔进行压水试验包括：压水前观测压水孔及相邻钻孔的水位；压水过程中观测相邻钻孔水位变化；以及压水后观测压水钻孔和相邻钻孔的水位及其下降的速度。

在一些实施例中，所述单位吸水量基于以下等式W=Q/LS得到，其中：W为岩层单位吸水量，Q为压入流量并且S为试验压力水头，L为压水段长。

在一些实施例中，基于经调整的所述初期注浆方案对所述采空区继续注浆包括：当注浆压力达到设计终压值并且稳定持续10分钟不进浆的情况下，结束注浆过程。

在一些实施例中，所述方法还包括：在注浆过程结束后预设天数后利用钻孔取样、压水试验、瞬变电磁法、综合测井中的一种或多种方法对注浆效果进行检查，直至检查结果达到设计要求。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述初期支护变形稳定后对所述采空区进行二次衬砌，所述二次衬砌采用加强钢筋混凝土结构，所述加强钢筋混凝土结构被配置为增加预留变形量及衬砌内轮廓并且其变形缝被加密，并且其中所述加强钢筋混凝土结构还被配置为采用轨道结构，以使得在二次衬砌施工中能够提升监控量测频率。

在一些实施例中，基于所述加固桩布设方案进行初期注浆包括：利用清水对每个所述钻孔空隙或裂缝进行不低于预设时间的清洗。

本发明的各个实施例至少可以起到如下有益效果：能够充分利用利用各种检测手段的组合进行探测，充分揭露采空区地质情况，避免注浆过程中注浆不充分所造成的潜在隐患，能够在采空区影响区域内形成良好的整体结构；方法能够充分利用施工过程中的结构，采用探灌结合的手段，在施工中利用加固桩钻孔进一步探明岩层破碎情况，及时对注浆加固方案进行动态调整，保证加固效果和施工安全；在充分揭露采空区地质情况的前提下，加固桩能够穿过采空区破碎范围注浆，并且穿过深度能够根据探测到的参数进行调整，保证填充后采空区下部的稳定；压水试验能够冲洗钻孔及岩层空隙（裂隙、溶隙或空隙）通道，有利于浆液扩散和与围岩胶结，提高注浆效果。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出了本发明的若干实施例，其中：

图1为根据本发明示例性实施例的下位式采空区示意图；

图2为根据本发明示例性实施例的采空区基底加固注浆孔平面布置图；

图3为根据本发明示例性实施例的采空区基底加固注浆断面图；

图4为根据本发明示例性实施例的注浆交圈示意图；

图5为根据本发明示例性实施例的钢花管构造图；

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

在本发明的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

应当理解，在上下文中，“隧道”、“区间隧道”和“隧道区间”表达相同或近似的概念，并且在特定场景下“区间隧道”和“隧道区间”可以是“隧道”的子集或者等同于整个“隧道”，因此可以在特定场景下互换使用。

如前所提及，针对采空区及其上覆地层的注浆加固手段，受限于监测手段的单一，较容易出现注浆不充分，造成不能使采空区影响区域内形成良好的整体结构，影响加固效果，为隧道工程埋下隐患。而且，目前的方案在加固过程中不能充分利用现有结构构造来动态地调整施工方案，从而应对施工过程中出现的特殊状况。此外，目前的加固方案在无法充分揭露采空区地质情况的前提下，加固桩通常不能针对性地穿过采空区的破碎范围，造成填充后的采空区下部不够稳定，埋下施工安全隐患。

针对以上问题，本发明提供了一种用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方案，能够通过地质预报及监测对采空区所在位置、深度、范围、围岩情况进行探查，根据工程情况调整加固桩布置位置及注浆配比后，对隧底由仰拱填充面向下进行注浆加固。该方案更加高效充分地加固和强化采空区围岩结构，充填采动覆岩断裂带和弯曲带岩体离层、裂缝，使之形成刚度大、整体性好的岩板结构，有效抵抗采空区塌陷的向上发展，保证隧道运营安全。而且，该方案能够充分利用施工过程中的结构，采用探灌结合的手段，在施工中利用加固桩钻孔进一步探明岩层破碎情况，及时对注浆加固方案进行动态调整，保证加固效果和施工安全；在充分揭露采空区地质情况的前提下，加固桩能够穿过采空区破碎范围注浆，并且穿过深度能够根据探测到的参数进行调整，保证填充后采空区下部的稳定；压水试验能够冲洗钻孔及岩层空隙（裂隙、溶隙或空隙）通道，有利于浆液扩散和与围岩胶结，提高注浆效果。

下面将结合附图1至附图5对本发明的示例实施方式进行详细介绍。

图1为根据本发明示例性实施例的下位式采空区示意图。在一些实施例中，如图1所示，采空区方位可以位于隧道的下方位置，具体地可以位于以隧道中心点为圆心的向下的扇形的位置。这样一来，在隧道施工过程中，为了保证施工安全，则需要对该采空区进行精准探测，并依据探测结果进行注浆加固。其中，采空区附近的隧道可以称为待加固的目标隧道区间，换言之，目标隧道区间可以至少部分地跨越采空区。

需要说明，图1中下位式采空区的位置仅仅是示例性的，采空区还可以位于相对于隧道的其他位置，例如偏左侧的位置或偏右侧的位置，本发明对此不作限制。

在一些实施例中，对于如图1所示的采空区，可以基于预设探测策略集合中的一个或多个探测策略，在目标隧道区间底部对采空区进行探测，以得到与采空区相关联的参数信息，该参数信息包括指示邻近采空区破碎范围的信息。预设探测策略集合例如可以包括瞬变电磁法、钻探、综合测井、孔内电视、跨孔CT及采样测试等，并且参数信息例如可以包括采空区的位置、深度、范围以及围岩情况等。采空区破碎范围的信息例如可以是指隧底破碎层规模情况、破碎层性质等能够体现破碎层性质的信息。

在一些实施例中，在探测之前，可以对隧道进行初期支护。在一个实施例中，隧道施工可以选择交叉中隔墙法或控制***开挖，以保证围岩稳定性和施工安全，并采用管棚超前支护，初期支护可以采用全环型钢钢架。在其他实施例中，还可以采用台阶法或者双侧壁导坑法进行施工，其初期支护可以采用与交叉中隔墙法不同的方式，本发明对此不作限制。

在一些实施例中，可以至少基于参数信息，确定针对用于加固目标隧道区间的加固桩布设方案并且基于加固桩布设方案进行初期注浆，在加固桩布设方案中多个加固桩布置在多个钻孔中并且其中至少部分加固桩穿过采空区破碎范围。在一个实施例中，加固桩例如可以是钢花管或袖阀钢管中的一种或多种。

在一个实施例中，具体地，当加固桩为钢管桩时，可以根据探测情况，设计钢管桩布置方案。布置原则如可以为：钢管采用梅花形交错布置；施工通道端头一定范围内，为便于尽快形成止浆墙，可以加密布设，其余部位可以根据工况及探测结果适当调整布设密度。为保证填充后采空区下部的稳定，钢管可以穿过采空区破碎范围，穿过深度由采空区高度及煤柱强度决定，例如可以取为2m，为了加固后结构的整体稳定，钢管最外侧几排桩可以以小角度设成斜桩。

在一些实施例中，可以对采空区进行初期注浆。在一个实施例中，具体地，在初期注浆前可以对钻孔进行压水试验，以确定目标隧道区间所处岩层的渗透参数。在一个实施例中，渗透参数例如可以包括单位吸水量或渗透系数值中的一者或多者。随后，可以基于渗透参数，确定浆液材料、浆液浓度或水固比、注浆压力、注浆速度以及浆液扩散范围中的一者或多者，并且基于浆液材料、浆液浓度、注浆压力、注浆速度以及浆液扩散范围中的一者或多者，确定初期注浆方案。最后，可以利用初期注浆方案进行初期注浆。

在一个具体实施例中，在初期注浆前可以对每个钻孔都进行压水试验，从而冲洗钻孔及岩层空隙（裂隙、溶隙或空隙）通道，有利于浆液扩散和与围岩胶结，提高注浆效果。随后，可以计算岩层的单位吸水量或渗透系数K值，了解岩层的渗透性，以选择浆液材料及其浓度和压力。进一步，可以判断浆液扩散的范围，并且作为单孔注浆设计和质量评价的依据。在一个实施例中，每孔初期注浆前可以用清水冲洗钻孔，冲洗的时间可以不小于10min。在遇水性能易恶化的岩层中，注浆前可以不进行空隙、裂隙的冲洗或仅进行简易压水试验。

在一个实施例中，可以采用W=Q/LS计算单位吸水量W=Q/LS，其中式中：W可以是岩层单位吸水量（率）（L/min.m），Q可以是压入流量（L/min），S可以是试验压力水头（m），并且L可以是压水段长（m）。

在一个实施例中，在进行压水试验时，可以在压水前观测压水孔及相邻钻孔的水位，在压水过程中观测相邻钻孔水位变化，并且在压水后观测压水钻孔和相邻钻孔（与压水钻孔沟通时）的水位及其下降的速度，从而使得得到压水试验过程数据，并保证压水试验时施工安全。

在一个实施例中，钻孔达到设计深度后，可以进行初期注浆，完成后可以进行检验，填充率不小于70%，浆液配合比和注浆压力可以根据现场试验确定和调整。

在一些实施例中，浆液的水固比可以采用7个浓度比级。根据工程目的、施工现场的具体情况，可以选用其中3个或4个浓度比级。当采空区充水时可以采用浓度较大的3或4个浓度比级，不然则可以从浓度较稀的比级开始。这样的浆液选用方式充分考虑了工程实际，能够做到针对不同的破碎带和破碎层采用针对性的浆液，从而实现治理效果和工程经济的平衡。

在一些实施例中，可以在初期注浆过程中继续在钻孔内动态地探测采空区破碎范围，以确定是否存在与采空区破碎范围相关联的偏离信息，其中偏离信息偏离于指示邻近采空区破碎范围的信息。随后，在确定到存在偏离于指示邻近采空区破碎范围的信息时，可以调整初期注浆方案。最后，可以基于经调整的初期注浆方案对采空区继续注浆。这样一来，能够充分利用施工过程中的结构，在施工中利用加固桩钻孔进一步探明岩层破碎情况，及时对注浆加固方案进行动态调整，保证加固效果和施工安全。

在一个实施例中，具体地，钢管桩可以采用探灌结合方法施工。也就是说，施工中可以利用钢管桩钻孔进一步探明隧底破碎层规模情况、破碎层性质等，当发现与设计不一致时可以及时调整加固方案，确保施工安全和加固效果。钻孔及注浆过程可以进行详细记录，以便对注浆压力和进浆速度进行综合分析。

在一个实施例中，当注浆压力达到设计终压值并且稳定持续10min不进浆的情况下，可以结束注浆施工。在另一实施例中，钢管桩施工完成后28天可以对注浆效果进行检查，按现场情况选用钻孔取样、压水试验、瞬变电磁法、综合测井等方法，检查结果均达到规定要求则评价为注浆效果良好，结果达到注浆设计要求。

在一个实施例中，在初期支护变形稳定后可以对采空区进行二次衬砌，二次衬砌可以采用加强钢筋混凝土结构，加强钢筋混凝土结构可以被配置为增加预留变形量及衬砌内轮廓并且其变形缝被加密，并且其中加强钢筋混凝土结构还可以被配置为采用轨道结构，从而使得结构可以更好地应对变形问题，并且在二次衬砌施工中可以提升监控量测频率，以使得变形被一直控制在安全范围内。

下文将结合图2至图5来介绍根据本发明的方案的示例性具体工程实例。其中，图2为根据本发明示例性实施例的该工程实例中采空区基底加固注浆孔平面布置图，图3为根据本发明示例性实施例的该工程实例的中采空区基底加固注浆断面图，图4为根据本发明示例性实施例的该工程实例中注浆交圈示意图，并且图5为根据本发明示例性实施例的该工程实例中钢花管构造图。

该工程实例属于某城市在建单洞双线山岭隧道，隧道洞身YCK14+425～YCK14+855段穿过某煤矿采空区，在隧道线路下方保护范围内可能存在+150m水平巷道，隧底距采空区底板最大高差约45m。此采空区影响段使用本加固工法，在现场施工单位完成采空区影响段的开挖及初期支护后，对采空区影响段进行相应的基底探测工作，准确定位了里程YDK14+768-YDK14+773段高程+260附近存在高约2m充填粉细砂的老煤窑巷道，由此划定本目标隧道区间中需要注浆支护的区域（YDK14+760-YDK14+780）。根据探测情况设计了合理的钢管布置及注浆方案后，施工单位按工法步骤顺序完成了注浆加固。后经钻孔取样、压水试验检查，充填效果良好，后续隧底沉降监测也均满足采空区加固安全要求。

在该工程实例中，具体地，隧道可以选择交叉中隔墙法施工，控制***开挖，开挖采用短进尺，每循环预进尺1.2m。药卷直径为Φ32mm，掏槽孔、辅助孔、底板孔、周边孔孔径均为Φ40mm。每循环进尺为1.2m，布孔深度均为1.5m。

在该实施例中，炮孔布置由于岩石坚固系数低，可以选择掏槽眼个数为4个。其中，周边孔的间距应小于一般孔距，常取500mm-700mm，例如可以取500mm。采用楔形掏槽，掏槽孔深可以是1.7m；辅助眼孔间距可以是0.6m～0.8m，抵抗线可以是0.6m～0.65m，孔深可以是1.5m。周边眼孔间距可以是0.5m，抵抗线可以是0.6m，孔深可以是1.5m，周边眼光面***；施工钻爆设计循环进尺可以是1.2m。施工过程可以采用管棚超前支护，初期支护可以采用全环型钢钢架。

在该实施例中，初期支护完成后，可以于隧道底部施作钻孔，进行基底探测。采用钻探、综合测井、孔内电视、跨孔CT及采样测试等综合手段探明采空区具体情况，包括位置、深度、范围、围岩情况等。

其中，对于瞬变电磁法，测网布置除地质专业有特别规定外，在隧道的中线及左右6m位置各布置一条测线，最大探测深度为隧道底板以下50m。做好探测测线、探测方向等原始记录，并绘制各测线的多测道剖面图和视电阻率剖面图。实测的感应电位经过数据预处理，然后对预处理后的数据进行反演处理，最后得到视电阻率断面等值线图，判断需注浆的空洞位置。

对于钻探法，在初期支护完成后，可以于隧道底部施作钻孔并取芯，钻探严格按有关操作规程和规范执行，钻进方法可以采用全孔取芯回转钻进工艺，钻头可以采用金刚石钻头或硬质合金钻头；对完整地层可采用普通单层岩芯管钻头；对软硬互层、破碎松散层可采用双层岩芯管钻头；对需验明采空区覆岩破坏类型特征层位的重点部位，可以采用双层岩芯管连续取芯，钻孔用于后续探测。

对于综合测井法，为保证施工要求，根据规范，在综合测井前对主机、绞车控制器、绞车、探管等进行测试和校验，使仪器性能满足工作要求。按施工设计要求，各钻孔在终孔后立即进行综合测井工作。全孔测量电位电阻率、自然伽玛、密度、声速等参数曲线，并测量井径、井斜，采样间隔可以选用0.05m。

对于孔内电视法，为确保良好的检测效果，在下探头前进行洗孔工作，保证孔壁干净。如孔内有水需保持水质清澈，如果水质浑浊，可添加适量明矾使水澄清或将孔内水抽干。下入探头，通过地面监视器查看孔内图像，观测地层岩性的变化、岩体结构状况、裂隙的产状及其充填物性质等内容。

对于跨孔CT法，可以在两个钻孔中分别下入发射机和接收机，采用定点发射方式进行观测，即把发射机固定在钻孔中某一深度上不动，而在另一个钻孔中移动接收机进行测量。利用层析成像反演算法，将不同岩性导致的电磁波能量上的差异分布转变成二维介质分布图像，进而推断地下的结构情况。

在该实施例中，如图2、图3和图4所示，布置钢管桩可以采取中76钢花管基底注浆，注浆间距例如可以为1.5mx1.5m梅花形布置（参见图2和图4），最外侧4排桩可以按1°、3°、5°、10°设置成斜桩（参见图3），注浆深度至+260巷道坑底高程以下不小于1m。钢管材料例如可以采用ø76mm、壁厚4.5mm热轧无缝钢管。如图5所示，管壁可以钻注浆孔，孔径可以是8mm-10mm，孔间距可以是10cm-20cm，呈梅花形布置。钢管桩前端可以加工成锥形形成椎头，尾部长度不小于150cm，作为不钻孔的预留止浆段。

在该实施例中，对采空区初期注浆时，可以优选地对每个钻孔进行压水试验，其目的在于可以冲洗钻孔及岩层空隙（裂隙、溶隙或空隙）通道，有利于浆液扩散和与围岩胶结，提高注浆效果。随后，可以计算岩层的单位吸水量或渗透系数K值，了解岩层的渗透性，以选择浆液材料及其浓度和压力。进一步，可以判断浆液扩散的范围，并且作为单孔注浆设计和质量评价的依据。每孔注浆前可以用清水冲洗钻孔，冲洗的时间应不小于10min。在遇水性能易恶化的岩层中，注浆前可不进行空隙、裂隙的冲洗或简易压水试验。

在该实施例中，在钻孔达到设计深度后可以进行注浆，完成后检验，填充率不小于70%，浆液配合比和注浆压力根据现场试验确定。浆液的水固比例如可以采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.7:1、0.6:1等7个浓度比级。具体地，可以根据工程目的、施工现场的具体情况，选用其中3个或4个浓度比级。当采空区充水时可以采用浓度较大的3或4个浓度比级，反之则从浓度较稀的比级开始。

在该实施例中，钢管桩采用如前文所述的探灌结合方法施工，即施工中应利用钢管桩钻孔进一步探明隧底破碎层规模情况、破碎层性质等，当发现与设计不一致时应及时提出，以便处理，确保安全，钻孔及注浆过程均需详细记录，对注浆压力和进浆速度进行综合分析。注浆结束条件：当注浆压力达到设计终压值并稳定持续10min不进浆的情况下可结束注浆。

最后，可以对注浆效果进行检查。注浆结束终凝后对注浆效果检查，按现场情况选用钻孔取样、压水试验、瞬变电磁法、综合测井等方法，检查结果均达到规定要求才可认为注浆效果良好。

在该实施例中，采用瞬变电磁法时，按注浆前的测线布置方案，在隧道的中线及左右靠近洞壁位置各布置一条测线，得到视电阻率断面等值线图，与前次探测结果进行对比评价，判断空洞裂隙是否达到填充要求。

在该实施例中，采用钻孔取样法时，钢管桩施工完成后28天应对注浆效果进行检查，间隔5.0m钻孔取芯检查注浆是否饱满，并且对岩芯进行无侧限抗压强度测试，要求注浆加固后复合地基承载力满足加固要求。

在该实施例中，在采用压水试验法时，可以通过检查孔进行压水试验，确保在1.0MPa压力下，进水量不大于2L/min。

在该实施例中，在采用综合测井法时，可以按注浆前测量方案检测孔内的各参数曲线，判断浆液填充效果。

最后，对待加固区间隧道进行二次衬砌。采空区二次衬砌可以等待初支变形稳定后进行浇筑，二衬采用加强钢筋混凝土结构，并且加大预留变形量及衬砌内轮廓，加密设置变形缝，采用能适应一定变形的轨道结构，施工中期间加大监控量测频率。

由此，利用了根据本发明的加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方案实现了对该城市在建单洞双线山岭隧道的加固治理。

综上，根据本发明的实施例能够通过地质预报及监测对采空区所在位置、深度、范围、围岩情况进行探查，根据工程情况调整加固桩布置位置及注浆配比后，对隧底由仰拱填充面向下进行注浆加固。该方案更加高效充分地加固和强化采空区围岩结构，充填采动覆岩断裂带和弯曲带岩体离层、裂缝，使之形成刚度大、整体性好的岩板结构，有效抵抗采空区塌陷的向上发展，保证隧道运营安全。而且，该方案能够充分利用施工过程中的结构，采用探灌结合的手段，在施工中利用加固桩钻孔进一步探明岩层破碎情况，及时对注浆加固方案进行动态调整，保证加固效果和施工安全；在充分揭露采空区地质情况的前提下，加固桩能够穿过采空区破碎范围注浆，并且穿过深度能够根据探测到的参数进行调整，保证填充后采空区下部的稳定；压水试验能够冲洗钻孔及岩层空隙（裂隙、溶隙或空隙）通道，有利于浆液扩散和与围岩胶结，提高注浆效果。

虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种用于加固穿越煤矿采空区山岭隧道的方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述隧道沿线确定待加固的目标隧道区间，所述目标隧道区间至少部分地跨越所述采空区；

基于预设探测策略集合中的一个或多个探测策略，在所述目标隧道区间底部对所述采空区进行探测，以得到与所述采空区相关联的参数信息，所述参数信息包括指示邻近所述采空区破碎范围的信息；

至少基于所述参数信息，确定针对用于加固所述目标隧道区间的加固桩布设方案并且基于所述加固桩布设方案进行初期注浆，在所述加固桩布设方案中多个所述加固桩布置在多个钻孔中，至少部分所述加固桩穿过所述采空区破碎范围并且穿过深度能够根据探测到的参数信息进行调整；

在所述初期注浆过程中继续在所述钻孔内动态地探测所述采空区破碎范围，以确定是否存在与所述采空区破碎范围相关联的偏离信息，其中所述偏离信息为偏离于指示邻近所述采空区破碎范围的信息；

在确定到存在偏离于指示邻近所述采空区破碎范围的信息时，调整初期注浆方案；以及

基于经调整的所述初期注浆方案对所述采空区继续注浆，并且当注浆压力达到设计终压值并且稳定持续10分钟不进浆的情况下，结束注浆过程；

其中至少基于所述参数信息，确定针对用于加固所述目标隧道区间的加固桩布设方案并且基于所述加固桩布设方案进行初期注浆包括：

在所述初期注浆前对每个所述钻孔进行压水试验，以确定所述目标隧道区间所处岩层的渗透参数，所述渗透参数包括单位吸水量或渗透系数值中的一者或多者；

基于所述渗透参数，确定浆液材料、浆液浓度或水固比、注浆压力、注浆速度以及浆液扩散范围中的一者或多者；

基于所述浆液材料、所述浆液浓度、所述注浆压力、所述注浆速度以及所述浆液扩散范围中的一者或多者，确定所述初期注浆方案；以及

利用所述初期注浆方案进行所述初期注浆。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述目标隧道区间采用交叉中隔墙法开挖而得到，并且在开挖过程中控制***短进尺开挖；以及

采用管棚进行超前支护，并且采用全环型钢钢架对所述目标隧道区间进行初期支护。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设探测策略集合至少包括瞬变电磁法、钻探法、综合测井法、孔内电视法、跨孔CT法及采样测试法；和/或

所述参数信息还包括针对所述采空区的位置、深度、范围以及围岩情况；和/或

所述加固桩包括钢花管或袖阀钢管中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述初期注浆前对每个所述钻孔进行压水试验包括：

压水前观测压水孔及相邻钻孔的水位；

压水过程中观测相邻钻孔水位变化；以及

压水后观测压水钻孔和相邻钻孔的水位及其下降的速度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单位吸水量基于以下等式W=Q/LS得到，其中：W为岩层单位吸水量，Q为压入流量并且S为试验压力水头，L为压水段长。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在注浆过程结束后的预设天数后利用钻孔取样、压水试验、瞬变电磁法、综合测井中的一种或多种方法对注浆效果进行检查，直至检查结果达到设计要求。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在初期支护变形稳定后对所述采空区进行二次衬砌，所述二次衬砌采用加强钢筋混凝土结构，所述加强钢筋混凝土结构被配置为增加预留变形量及衬砌内轮廓并且其变形缝被加密，并且其中所述加强钢筋混凝土结构还被配置为采用轨道结构，并且在二次衬砌施工中提升监控量测频率。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述加固桩布设方案进行初期注浆包括：

利用清水对每个所述钻孔空隙或裂缝进行不低于预设时间的清洗。

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