【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道及地下工程施工，尤其涉及富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法。
技术介绍
1、伴随着经济社会发展，对交通运输的需求越来越大，随着地上交通设施逐渐完善，对地下工程建设的需求量增大。地铁隧道修建过程中经常穿越富水软弱地层，是影响地铁建设安全的主要地质灾害源之一，在施工扰动及地下水作用下极易诱发隧道塌方、涌水溃砂等工程灾害事故，采取超前帷幕注浆对保证隧道安全施工有重要作用，目前超前帷幕注浆主要有施工工艺复杂、施工周期长、施工成本高等问题。众多隧道建设中都面临开挖进程慢，支护困难，运营维护成本高等问题。此种问题在软弱地层尤为常见，通过对富水软弱地质灾害调查分析后认为，在开挖前是否采取安全措施对隧道开挖过程中稳定性影响较大。
2、隧道地层开挖进行中，如在隧道内进行钻孔处理，施工中的扰动会增加隧道围岩再次失稳，因此要在施工前进行分序超前帷幕注浆，目前隧道内可施工钻孔的深度、钻孔可控精度以及钻孔可控范围难以达到要求，且隧道内空间狭小，限制了钻探设备、注浆设备、供电设备的数量，施工环境相对恶劣，难以同时进行多孔钻孔、多孔注浆，注浆效率较低。现有帷幕注浆技术对对工艺和材料要求较高。对于以往的多序帷幕注浆施工，在施工过程中极易出现跑浆、串浆现象；未根据具体地层情况采用不同浆液以更好加固地层；未根据超前物探来对掌子面进行薄弱区分区；对于富水地层，未在注浆装置上采用止水球阀；因此根据关键参数，如每一段钻孔深度、钻孔间距、分区顺序、注浆孔序等进行分区、分序注浆及开挖，考虑多序注浆之间的动态影响规律，合理涉及注浆
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术提出富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
2、1. 一种富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤一：利用隧道开挖段上各种管线之间的空隙及地层地质情况，将隧道开挖范围的掌子面分为拱顶开挖区域、拱肩开挖区域、中心开挖区域三个部分；
4、步骤二：测量放线，标记注浆孔位置，确定帷幕注浆段长度，第一段10-15 m，第二段10-20 m，三段10-25 m；
5、步骤三：在隧道开挖方向上方等距离布设监测点，监测点最外侧为第三段注浆浆液的最大扩散半径，布设间距为2-4 m，用以监测钻孔过程中地表隆起变形情况；
6、步骤四：根据监测到的地表隆起变形情况及单段帷幕注浆段加固长度，同时将设计好的注浆伸缩管调至第一段相应长度，随即对孔口管段钻孔，安装孔口管及止水阀门；
7、步骤五：在隧道开挖掌子面水平方向，首先在隧道掌子面进行超前水平钻探测，超前水平钻设置于隧道中心，以确定地质涌水情况，根据超前水平钻的出水量及地下水温，分区测试掌子面总出水量，检验是否满足带水施工；
8、步骤六：用钻机对掌子面进行分区斜向钻孔，倾斜角为15°-20°，首先在拱顶由中间向两侧钻孔，其次在拱肩由中间向两侧钻孔，最后在中心由中间向两侧钻孔；
9、步骤七：首先对拱顶注浆孔，采用三序跳孔原则，每一序次分三阶段注浆，对注浆孔进行水泥-水玻璃混合双液注浆，用以劈裂地层，形成劈裂加固浆脉，随即后退注浆管，采用普通硫铝酸盐水泥进行浆液渗透扩散加固地层，再次后退注浆管，采用聚氨酯速凝型浆液进行快速堵孔注浆，用以封闭注浆孔防止外喷浆液；
10、步骤八：待第一序次注浆完毕，通过 p- q- t监测情况，综合考虑水压力、水流量及地层软弱程度，注浆终压一般为静水压力的2.0～2.5倍，注浆量由三系数法确定， q=孔隙率×钻孔体积，从而确定第一序次浆液扩散范围，同时开始第二序次注浆孔注浆，根据监测参数，动态调整注浆量及注浆压力；
11、步骤九：待第二序次注浆完毕，通过 p- q- t监测情况，综合考虑水压力、水流量及地层软弱程度，钻孔深度每增加5 m，注浆终压随之增加0.01 mpa，以确定第二序次浆液扩散范围，注浆量同样由上述方法确定，同时开始第三序次注浆孔注浆，根据监测参数，动态调整注浆量及注浆压力；
12、步骤十：待第一段帷幕注浆段注浆完成后，再次用钻机对隧道开挖掌子面进行复钻至第一段深的相应深度，同样采用三序跳孔原则，每一序次分三阶段注浆，对注浆孔进行注浆加固；
13、步骤十一：进行分区、分序前进式帷幕注浆效果检查，注浆合格就结束对该孔的注浆，并开始对其他钻孔的进行注浆，注浆不合格就再次进行分段前进式超前帷幕注浆；
14、步骤十二：待所有注浆孔注浆完毕之后，对隧道掌子面整体注浆效果检查，检查合格即完成注浆施工，否则进行补孔注浆；
15、步骤十三：隧道开挖、支护；
16、步骤十四：对隧道开挖进行下一阶段施工准备，并重复步骤一~十三。
17、进一步的，成孔时钻机采用地质钻机，根据隧道掌子面分区情况分序钻孔；所述孔口管通过法兰固定于钻孔孔口处，法兰与钢制钻杆配套连接，钻杆与法兰所在的孔口处安装有热水防突器，钢制钻杆通过单丝接头固定连接球阀，丝口处连接有泄压装置。
18、进一步的，注浆前将单液浆先行制备好，双液浆采用两个注浆管，在注浆孔末端混合，浆液采用低速搅拌机制作，双液浆的体积比为2：1，水灰比为1：1。
19、进一步的，分区即根据地质情况分为拱顶开挖区域、拱肩开挖区域、中心开挖区域三个部分；分段即根据隧道开挖长度分为三段，一段10-15 m，二段10-20 m，三段20-30 m；分序即按照“由外到内，先下后上，分序施工，间隔跳孔”不同序次注浆施工。
20、进一步的，包括多个注浆孔圈，后序注浆孔圈在前序注浆孔圈的内侧，一序次注浆孔在注浆范围内最外层，一序次注浆孔圈的内侧设置有二序次注浆孔圈，二序次注浆孔圈的内侧设置有三序次注浆孔圈，具体注浆孔圈的数量根据实际工况来确定，每个注浆孔圈上有多序次注浆孔，每序次注浆孔有多个注浆孔，前序注浆孔在后序注浆孔的两边，每个注浆孔圈上的注浆孔中心形成的轨迹与开挖隧道轮廓线一致。
21、进一步的，二序、三序孔注浆与一序孔三阶段注浆方式及浆液类型相同。
22、进一步的，后序注浆终压比前序注浆终压低、浆液初凝时间长，首先在隧道最外层注浆孔圈内形成注浆帷幕，防止内层注浆孔圈浆液向两侧扩散。
23、进一步的，采用c30-c40混凝土封闭隧道开挖掌子面，浇筑10-30 cm厚。
24、进一步的，分序动态注浆按约束型注浆，结合具体地层特点，采用分段前进式注浆，根据超前水平钻孔的涌水量测试结果，作为注浆量与分段的标准。
25、进一步的，①钻孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：成孔时钻机采用地质钻机，根据隧道掌子面分区情况分序钻孔；所述孔口管通过法兰固定于钻孔孔口处，法兰与钢制钻杆配套连接，钻杆与法兰所在的孔口处安装有热水防突器，钢制钻杆通过单丝接头固定连接球阀，丝口处连接有泄压装置。
3.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：注浆前将单液浆先行制备好，双液浆采用两个注浆管，在注浆孔末端混合，浆液采用低速搅拌机制作，双液浆的体积比为2：1，水灰比为1：1。
4. 如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：分区即根据地质情况分为拱顶开挖区域、拱肩开挖区域、中心开挖区域三个部分；分段即根据隧道开挖长度分为三段，一段10-15 m，二段10-20 m，三段20-30 m；分序即按照“由外到内，先下后上，分序施工，间隔跳孔”不同序次注浆施工。
5.如权利要求1
6.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：二序、三序孔注浆与一序孔三阶段注浆方式及浆液类型相同。
7.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：后序注浆终压比前序注浆终压低、浆液初凝时间长，首先在隧道最外层注浆孔圈内形成注浆帷幕，防止内层注浆孔圈浆液向两侧扩散。
8. 如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：采用C30-C40混凝土封闭隧道开挖掌子面，浇筑10-30 cm厚。
9.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：分序动态注浆按约束型注浆，结合具体地层特点，采用分段前进式注浆，根据超前水平钻孔的涌水量测试结果，作为注浆量与分段的标准。
10. 如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：①钻孔涌水量不大于5 m3/h时，钻孔至终孔后注浆，注浆压力≥10 MPa，注浆量≥20 m3/h；②钻孔涌水量5～10 m3/h时，分段距离10～15 m，注浆压力≥15 MPa，注浆量≥25 m3/h；③钻孔涌水量10～30 m3/h时，分段距离10～20 m，注浆压力≥20 MPa，注浆量≥30 m3/h；④钻孔涌水量大于30 m3/h时，停止钻孔，进行注浆，注浆压力≥25 MPa，注浆量≥40 m3/h，具体根据现场情况钻孔涌水量确定。
...【技术特征摘要】
1.一种富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：成孔时钻机采用地质钻机，根据隧道掌子面分区情况分序钻孔；所述孔口管通过法兰固定于钻孔孔口处，法兰与钢制钻杆配套连接，钻杆与法兰所在的孔口处安装有热水防突器，钢制钻杆通过单丝接头固定连接球阀，丝口处连接有泄压装置。
3.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：注浆前将单液浆先行制备好，双液浆采用两个注浆管，在注浆孔末端混合，浆液采用低速搅拌机制作，双液浆的体积比为2：1，水灰比为1：1。
4. 如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：分区即根据地质情况分为拱顶开挖区域、拱肩开挖区域、中心开挖区域三个部分；分段即根据隧道开挖长度分为三段，一段10-15 m，二段10-20 m，三段20-30 m；分序即按照“由外到内，先下后上，分序施工，间隔跳孔”不同序次注浆施工。
5.如权利要求1所述的富水软弱地层隧道多序帷幕注浆参数动态调控及开挖方法，其特征在于：包括多个注浆孔圈，后序注浆孔圈在前序注浆孔圈的内侧，一序次注浆孔在注浆范围内最外层，一序次注浆孔圈的内侧设置有二序次注浆孔圈，二序次注浆孔圈的内侧设置有三序次注浆孔圈，具体注浆孔圈的数量根据实际工况来确定，每个注浆孔圈上有多序次注浆孔，每序次注浆孔有多个注浆孔，前序注浆孔在后序注浆孔的两边，每个注浆孔...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。