CN116816389A - 隧道富水岩溶塌腔处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工方法领域，尤其是一种操作简单，进度快，成本低且安全度高的隧道富水岩溶塌腔处理方法，包括如下处理步骤：a、快速喷射堵漏剂封闭塌腔面；b、超前地质预报；c、引排水处理；d、施作止浆墙；e、超前帷幕注浆堵水：根据涌水量、水压等情况，综合确定注浆孔布置，注浆方式采用前进式分段注浆；f、洞内塌腔处理；g、监控量测:岩溶的坍塌空腔处理完成后，进行溶洞段监控量测观测，分析溶洞段断面围岩变化情况，判断溶洞处治措施有效程度。本方法处理富水岩溶塌腔，操作简单，进度快，成本低且安全度高，尤其适用于隧道富水岩溶塌腔处理之中。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工方法领域，尤其是一种隧道富水岩溶塌腔处理方法。
背景技术
岩溶区地质条件复杂，在岩溶发育地区修建长大公路隧道工程，会遇到各种大小不一、形态各异的溶洞。施工过程中若处理不当，极易造成塌方、突泥涌水、洞身失稳等工程灾害，给隧道施工、运营安全造成威胁。当隧道开挖过程中遭遇大型富水岩溶破碎带需要处理时，所采用的填充物多为软塑状土，含原岩风化碎块，隧道开挖后填充物呈滑落流出状态，并有明显水流喷射或溢出，在施工时发生突破型岩溶灾害的可能性较大，采用现有常规注浆封堵溶洞处治，很难保证塌腔及掌子面的稳定性，不易确保隧道施工的安全、质量和进度。
因此，现有的施工工艺，由于未能结合隧道富水岩溶塌腔的环境特点，所采用的处理方法往往处理时间长，并且材料浪费严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单，进度快，成本低且安全度高的隧道富水岩溶塌腔处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：隧道富水岩溶塌腔处理方法，包括如下处理步骤：a、快速喷射堵漏剂封闭塌腔面：当隧道拱顶、拱腰处出现坍塌空腔，且出水量不大时，迅速采用超速凝堵漏材料将坍塌空腔的塌腔面封闭；掌子面的后面采用回填洞渣完成回填，并在塌方体下部设置施工平台，平台高度与掌子面影响段反压洞渣齐平，回填完成后喷射20cm厚C30混凝土，保证平台的稳定性；b、超前地质预报：坍塌空腔的塌腔面封闭完成后，采用物探法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况；c、引排水处理：利用施工平台搭设钢管脚手架，安装大口径钢管，对塌腔内出水进行初步归流，使大部分涌水沿导流管排出；d、施作止浆墙：在掌子面施工得到止浆墙，有效封闭掌子面,防止掌子面发生进一步的突涌情况；e、超前帷幕注浆堵水：根据涌水量、水压等情况，综合确定注浆孔布置，注浆方式采用前进式分段注浆；f、洞内塌腔处理，包括如下步骤：一、塌腔内排水：塌腔封闭稳定后，安装排水管，排水管的出水端设置土工布防止泥沙堵管，从而将溶腔内的水通过环向排水管排出；二、超前支护：在坍塌空腔的范围内，搭设双排超前注浆小导管，注浆小导管采用Φ42无缝钢管，下排短导管外插角10°至15°，上排长导管外插角20°至35°；三、塌方影响段初期支护加固注浆：在溶洞影响段初期支护上架设钢拱架；四、腔内回填泡沫轻质混凝土：通过注浆小导管将拌制而成的泡沫轻质混凝土灌注至坍塌空腔内，当注浆量逐渐减少且注浆压力趋于稳定时，再持续lOmin即可停止注浆，采用C30混凝土进行封孔作业；五、铺设防水层：采用无纺土工布以及高分子自粘性防水卷材复合防水层，对坍塌空腔的外层进行处理；六、施作二衬：坍塌空腔的塌方段二次衬砌采用加强钢筋混凝土结构；g、监控量测:岩溶的坍塌空腔处理完成后，进行溶洞段监控量测观测，分析溶洞段断面围岩变化情况，判断溶洞处治措施有效程度。
进一步的是，步骤d中，在止浆墙的混凝土浇筑的同时，在涌水部位设临时集水沟以汇集未从导流管流出的散水，并设引流钢管将水引出止浆墙外。将水引出止浆墙外可以降低散水对止浆墙的影响，保证止浆墙的顺利浇注。
进一步的是，步骤f中，排水管为Φ30cmHDPE双臂波纹排水管。
进一步的是，步骤f中，下排短导管长3m，下排短导管之间间距为0.5m。
进一步的是，步骤f中，上排长导管长5m，上排长导管之间间距为0.5m。
进一步的是，步骤f中，在溶洞影响段初期支护上架设钢拱架时，钢拱架采用I20，间距为50cm，挂设φ8钢筋网片，网格间距20×20cm，径向打设φ22砂浆锚杆，长4m，间距1.2×1.2m，梅花形布置。
进一步的是，步骤f中，通过注浆小导管将拌制而成的泡沫轻质混凝土灌注至坍塌空腔内，灌注厚2m。
本发明的有益效果是：一、采用双排超前小导管注浆，大锁脚加固钢拱架整体连接，满足塌腔处理需要，避免采用长大管棚加固的长时间处理和材料浪费；二、溶腔内回填轻质混凝土，减轻自重，且该材料具有耐久性强、填充自密实性、较高的可压缩性和延展性、密度和强度可调节性；三、采用无纺土工布以及高分子自粘性防水卷材复合防水层对塌腔外层进行处理，有效解决了防水板铺设时破损和不密贴造成衬砌结构二次渗水。本方法处理富水岩溶塌腔，操作简单，进度快，成本低且安全度高，尤其适用于隧道富水岩溶塌腔处理之中。
附图说明
图1是岩溶塌腔及掌子面封闭示意图。
图2是全断面帷幕注浆预注浆立面示意图。
图3是全断面帷幕注浆预注浆剖面示意图。
图4是岩溶塌腔支护处理示意图。
图5是双排小导管布置示意图。
图中标记为：拱顶初期支护1、坍塌空腔2、止浆墙3、掌子面4、止水岩盘41、临时集水沟5、回填洞渣6、C30混凝土7、注浆孔8、上阶段注浆孔81、下阶段注浆孔82、超前注浆堵水区9、第一注浆孔环91、第二注浆孔环92、第三注浆孔环93、I20钢拱架10、下排短导管101、上排长导管102、初期支护11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图5所示的隧道富水岩溶塌腔处理方法，由于采用快速封闭塌腔面和掌子面、溶腔注浆减排、排水降压的方式，以及通过塌腔内泡沫轻质混凝土回填，双排超前小导管注浆、砂浆锚杆加固等综合处理措施，很好的实现了操作简单，进度快，成本低和安全度高的有益效果。当隧道开挖过程中遭遇大型富水岩溶破碎带时，采用如下处理方式：1、快速喷射堵漏剂封闭塌腔面。(1)当隧道拱顶、拱腰处出现坍塌空腔段，且出水量不大时，迅速采用超速凝堵漏材料将塌腔面封闭。(2)掌子面后面采用洞渣回填，并在塌方体下部设置施工平台，平台高度与掌子面影响段反压洞渣齐平，回填完成后喷射20cm厚C30混凝土，保证平台的稳定性。2、超前地质预报。塌腔面封闭完成后，采用物探法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况。3、引排水处理：利用施工平台搭设钢管脚手架，安装大口径钢管，对塌腔内出水进行初步归流，使大部分涌水沿导流管排出。(1)为了不改变地下水的流动规律，溶腔水的处理采用相互连通方式。通过多种地质手段，探明隧道周围溶管水的发育方向，通过在边墙适当部位增加辅助通道将溶管连通，开设过水通道，不改变地下水总的流动趋势。(2)由于溶管水一般含有大量泥砂，并且可能受大气降雨影响，因此这样的辅助管道一方面应有较大的过水断面，另一方面应有一定的坡度，防止泥砂淤积。4、施作止浆墙：在掌子面施做止浆墙，有效封闭掌子面,防止掌子面发生进一步的突涌情况。止浆墙可分两段施工：第一段浇筑起归流作用，第二段浇筑起堵水作用；为便于施工，在止浆墙混凝土浇筑的同时，可在涌水部位设临时集水沟以汇集未从导流管流出的散水，并设引流钢管将水引出止浆墙外。5、超前帷幕注浆堵水，根据涌水量、水压等情况综合确定注浆孔布置，注浆方式采用前进式分段注浆。全断面(帷幕)超前预注浆施工工艺：(1)每循环超前预注浆前须设置100cm厚止浆墙。(2)成孔注浆采用前进式分段注浆，套管安装完成后，每钻进5～7米即开始注浆，注浆达到设计要求后开始下一阶段钻孔注浆。注浆时采用套管柱塞方式，同时特别是超过20米的深孔须将长压注浆管***到预定位置，提高孔底部的压注效果和压注效率。(3)采取反复注入、稀浆与浓浆交替、压力控制与注入浆量控制相结合的措施，注浆压力从低到高逐渐加压。初始注浆压力建议采用1.2倍静水压力，注浆时间根据浆量的注入速率进行灵活调整。(4)每循环注浆完毕开挖施工后，预留6米左右作为下阶段注浆止浆段。6、洞内塌腔处理：(1)塌腔内排水。塌腔封闭稳定后，安装Φ30cmHDPE双臂波纹排水管(出水端设置土工布防止泥沙堵管)，将溶腔内的水通过环向排水管排出。(2)超前支护，并在塌腔范围内搭设双排超前注浆小导管，注浆小导管采用Φ42无缝钢管，下排短导管长3m,外插角10°-15°，上排长导管长5m,外插角20°-35°，环向间距为0.5m。(3)塌方影响段初期支护加固注浆，在溶洞影响段初支上架设钢拱架，钢拱架采用I20，间距为50cm。挂设φ8钢筋网片，网格间距20*20cm，径向打设φ22砂浆锚杆，长4m，间距1.2×1.2m，梅花形布置。(4)腔内回填泡沫轻质混凝土，通过注浆管将拌制而成的泡沫轻质混凝土灌注至空腔内，灌注厚2m。当注浆量逐渐减少且注浆压力趋于稳定时持续lOmin即可停止注浆，采用C30混凝土进行封孔作业。(5)铺设防水层：采用无纺土工布+高分子自粘性防水卷材复合防水层对塌腔外层进行处理。(6)施作二衬：塌方段二次衬砌采用加强钢筋混凝土结构。7、监控量测:岩溶塌腔处理完成后，进行溶洞段监控量测观测，分析溶洞段断面围岩变化情况，判断溶洞处治措施有效程度。
Claims (7)
1.隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于，包括如下处理步骤：
a、快速喷射堵漏剂封闭塌腔面：当隧道拱顶、拱腰处出现坍塌空腔(2)，且出水量不大时，迅速采用超速凝堵漏材料将坍塌空腔(2)的塌腔面封闭；掌子面(4)的后面采用回填洞渣(6)完成回填，并在塌方体下部设置施工平台，平台高度与掌子面(4)影响段反压洞渣齐平，回填完成后喷射20cm厚的C30混凝土(7)，保证平台的稳定性；
b、超前地质预报：坍塌空腔(2)的塌腔面封闭完成后，采用物探法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况；
c、引排水处理：利用施工平台搭设钢管脚手架，安装大口径钢管，对塌腔内出水进行初步归流，使大部分涌水沿导流管排出；
d、施作止浆墙(3)：在掌子面(4)施工得到止浆墙(3)，有效封闭掌子面(4),防止掌子面(4)发生进一步的突涌情况；
e、超前帷幕注浆堵水：根据涌水量、水压等情况，综合确定注浆孔布置，注浆方式采用前进式分段注浆；
f、洞内塌腔处理，包括如下步骤：
一、塌腔内排水：塌腔封闭稳定后，安装排水管，排水管的出水端设置土工布防止泥沙堵管，从而将溶腔内的水通过环向排水管排出；
二、超前支护：在坍塌空腔(2)的范围内，搭设双排超前注浆小导管，注浆小导管采用Φ42无缝钢管，下排短导管(101)外插角10°至15°，上排长导管(102)外插角20°至35°；
三、塌方影响段初期支护加固注浆：在溶洞影响段初期支护(11)上架设钢拱架；
四、腔内回填泡沫轻质混凝土：通过注浆小导管将拌制而成的泡沫轻质混凝土灌注至坍塌空腔(2)内，当注浆量逐渐减少且注浆压力趋于稳定时，再持续lOmin即可停止注浆，采用C30混凝土进行封孔作业；
五、铺设防水层：采用无纺土工布以及高分子自粘性防水卷材复合防水层，对坍塌空腔(2)的外层进行处理；
六、施作二衬：坍塌空腔(2)的塌方段二次衬砌采用加强钢筋混凝土结构；
g、监控量测:岩溶的坍塌空腔(2)处理完成后，进行溶洞段监控量测观测，分析溶洞段断面围岩变化情况，判断溶洞处治措施有效程度。
2.如权利要求1所述的隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于：步骤d中，在止浆墙(3)的混凝土浇筑的同时，在涌水部位设临时集水沟(5)以汇集未从导流管流出的散水，并设引流钢管将水引出止浆墙(3)外。
3.如权利要求1或2所述的隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于：步骤f中，排水管为Φ30cmHDPE双臂波纹排水管。
4.如权利要求1或2所述的隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于：步骤f中，下排短导管(101)长3m，下排短导管(101)之间间距为0.5m。
5.如权利要求1或2所述的隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于：步骤f中，上排长导管(102)长5m，上排长导管(102)之间间距为0.5m。
6.如权利要求1或2所述的隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于：步骤f中，在溶洞影响段初期支护(11)上架设钢拱架时，钢拱架采用I20，间距为50cm，挂设φ8钢筋网片，网格间距20×20cm，径向打设φ22砂浆锚杆，长4m，间距1.2×1.2m，梅花形布置。
7.如权利要求1或2所述的隧道富水岩溶塌腔处理方法，其特征在于：步骤f中，通过注浆小导管将拌制而成的泡沫轻质混凝土灌注至坍塌空腔(2)内，灌注厚2m。
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