一种适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法与流程

    专利2026-06-20  2


    本发明属于隧道施工,具体涉及一种适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法。


    背景技术:

    1、随着我国交通网络逐渐遍布各个地区,越来越多的穿山公路、铁路相继投入建设,尤其是穿越高原线的公路、铁路,必须要进行穿山隧道的施工。在穿山隧道的施工过程中,会遇到多种地质问题,由于隧道沿线以高寒高海拔、大高差和强烈的构造应力作用为典型地质背景,内外动力地质作用均十分强烈,不良地质发育,隧道洞身不良地质主要为高地应力(软岩大变形)。

    2、对于高原线埋深较大的隧道,在构造应力作用下隧道深埋段易于形成高地应力,围岩为板岩夹变砂岩、灰岩等,其中主要岩性板岩为软质岩,隧道埋深过大地段,其洞身段存在高地应力,易发生软岩大变形,而在断裂附近,存在断层角砾与断层泥,极易产生软岩大变形。

    3、目前先开挖后支护的方法很难满足实际隧道施工的需要,尤其在遇到含水的软弱夹层时很难施加有效支护致使出现软岩大变形现象,给施工及使用带来极大安全问题。此外,支护施工方式很少有与现场监测联合使用,使得超前钻孔注浆处于“黑箱”状态,难以判断注浆的有效性,为后续施工带来一定隐患。

    4、因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,以解决目前先开挖后支护方法很难满足实际隧道施工需求,且难以判断注浆有效性的问题。

    2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    3、一种适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,所述注浆施工方法包括以下步骤:

    4、步骤s10,对隧道前方进行超前地质探测,确定不良地质的厚度和位置,其中,不良地质为软弱富水破碎带、软弱夹层的地质;

    5、步骤s20,封闭工作面施作止浆墙,在止浆墙与初期支护接触面施作锚杆或钢管,锚杆或钢管打入围岩,并深入止浆墙;

    6、步骤s30,根据隧道实际情况设计注浆孔的位置、间距和数量,待止浆墙强度达到设计强度的70%、且检查止浆墙及周边无渗漏水时,根据设计进行钻孔得到注浆孔;

    7、步骤s40,向注浆孔内进行超前注浆,同时以步骤一中钻杆取芯后的钻孔作为排水孔进行排水,当浆液填充率达到80%以上,注浆量、注浆终压达到要求时,结束超前注浆,拆除止浆墙,继续开挖隧道。

    8、本发明可选实施例中,步骤s10具体为,使用隧道地震勘探法对隧道前方100-200m范围内的岩石进行探测,在探测到不良地质后,基于探测结果确定超前钻杆的长度,使用超前钻杆进行钻杆取芯,确定不良地质的厚度和位置。

    9、本发明可选实施例中,步骤s10中,钻杆取芯位于隧道掌子面的中心偏下位置,使用超前钻杆进行钻杆取芯,确定不良地质的厚度和位置具体为:

    10、通过完整岩芯与破碎岩芯的相互对比以及距离测量得到不良地质与隧道掌子面的距离,即为不良地质的厚度和位置。

    11、本发明可选实施例中,步骤s30中,注浆孔采用环形布孔,分别布置内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔;内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔的开孔直径均不小于108mm,终孔直径均不小于90mm。

    12、本发明可选实施例中,内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔均为向外倾斜的盲孔,且内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔相互平行设置。

    13、本发明可选实施例中,步骤s40包括:

    14、步骤s41,使用注浆泵、水泥浆液和内层注浆管对内层注浆孔进行跳孔注浆操作,同时使用负压抽水泵和排水管通过排水孔进行排水;

    15、步骤s42,当内层注浆孔内的浆液填充率达到80%以上,注浆量、注浆终压达到要求时,使用注浆泵、水泥浆液和外层注浆管对外层注浆孔进行跳孔注浆操作;

    16、步骤s43,当外层注浆孔内的浆液填充率达到80%以上,注浆量、注浆终压达到要求时,使用注浆泵、化学浆液和中层注浆管对中层注浆孔进行跳孔注浆,同时使用负压抽水泵和排水管通过未注浆的注浆孔进行排水,之后使用化学浆液对剩余的中层注浆孔进行补充注浆;

    17、步骤s44,当中层注浆孔内的浆液填充率达到80%以上,注浆量、注浆终压达到要求时,结束超前注浆,拆除止浆墙,继续开挖隧道。

    18、本发明可选实施例中,步骤s41和步骤s42中水泥浆液的水灰比均为0.5-0.8;步骤s43中化学浆液为水玻璃和聚氨酯按质量比1:1混合而成。

    19、本发明可选实施例中,所述注浆管和所述排水管均设置有呈梅花式分布的若干开孔,且开孔均位于注浆管的伸入不良底层的部分。

    20、本发明可选实施例中,骤s40中,在注浆孔内安装注浆管之后,注浆操作之前还包括:将注浆管与止浆墙连接牢固以防止窜浆。

    21、本发明可选实施例中,步骤s10中,钻杆取芯后的钻孔数量为三个,三个钻孔均位于注浆孔的内侧。

    22、有益效果:

    23、本发明以隧道地震勘探(tsp)方法为基础,钻杆取芯探测手段为辅,结合开挖与非开挖探测手段,对不良地质带进行精准探测,大大降低监测成本,是实现超前预处理的有效途径,针对隧道遇到的不良地质有很好的适用性,以实现对隧道围岩性质的超前预报。

    24、本发明综合考虑不良地质情况,对富水软弱岩层进行超前加固-排水处理,提高岩石的整体性以及抗渗能力,减少了富水断层破碎带等不良地质带来围岩大变形的可能性,为后续开挖、施工、使用等环节打好坚实的基础。



    技术特征:

    1.一种适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,所述注浆施工方法包括以下步骤:

    2.如权利要求1所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s10具体为,使用隧道地震勘探法对隧道前方100-200m范围内的岩石进行探测,在探测到不良地质后,基于探测结果确定超前钻杆的长度,使用超前钻杆进行钻杆取芯,确定不良地质的厚度和位置。

    3.如权利要求2所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s10中,钻杆取芯位于隧道掌子面的中心偏下位置,使用超前钻杆进行钻杆取芯,确定不良地质的厚度和位置具体为:

    4.如权利要求1所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s30中,注浆孔采用环形布孔,分别布置内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔;

    5.如权利要求4所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔均为向外倾斜的盲孔,且内层注浆孔、中层注浆孔和外层注浆孔相互平行设置。

    6.如权利要求4所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s40包括:

    7.如权利要求6所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s41和步骤s42中水泥浆液的水灰比均为0.5-0.8;步骤s43中化学浆液为水玻璃和聚氨酯按质量比1:1混合而成。

    8.如权利要求6所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,所述注浆管和所述排水管均设置有呈梅花式分布的若干开孔,且开孔均位于注浆管的伸入不良底层的部分。

    9.如权利要求6所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s40中,在注浆孔内安装注浆管之后,注浆操作之前还包括:将注浆管与止浆墙连接牢固以防止窜浆。

    10.如权利要求1-9中任一项所述的适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,其特征在于,步骤s10中,钻杆取芯后的钻孔数量为三个,三个钻孔均位于注浆孔的内侧。


    技术总结
    本发明提供一种适用于高原富水地层软岩大变形隧道的注浆施工方法,包括以下步骤:对隧道前方进行超前地质探测,确定不良地质的厚度和位置;封闭工作面施作止浆墙,在止浆墙与初期支护接触面施作锚杆或钢管;根据隧道实际情况设计注浆孔,待止浆墙强度满足要求且检查无渗漏水时,钻孔得到注浆孔;进行超前注浆,同时以钻杆取芯后的钻孔作为排水孔进行排水,当注浆效果满足要求时,结束超前注浆,拆除止浆墙,继续开挖隧道。本发明对富水软弱岩层进行超前预测、超前加固‑排水处理,提高岩石的整体性以及抗渗能力,减少了富水断层破碎带等不良地质带来围岩大变形的可能性,为后续开挖、施工、使用等环节打好坚实的基础。

    技术研发人员:杜美,储巨球,方祥,何灿灿,刘龙飞,刘亮,耿和希,松著贤,李志俊,陈剑锋,常文江,荣传新,谢鲍,程桦,王雪松,黎明镜
    受保护的技术使用者:中铁四局集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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