專利名稱：利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程中隧道施工領(lǐng)域，具體涉及利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分
流孔的注漿堵水方法。
背景技術(shù)：
隨著目前國內(nèi)鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模展開，在巖溶及地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)修建長 大隧道已勢在必行，而復(fù)雜地質(zhì)條件諸如巖溶水、裂隙水、軟弱圍巖等已成為影響隧道施工 質(zhì)量安全所面臨的主要問題。 目前，注漿技術(shù)在處理一些諸如地下結(jié)構(gòu)防滲、堵水、改善隧道圍巖力學(xué)性能等方 面發(fā)揮著巨大作用。但是由于現(xiàn)有的注漿技術(shù)僅注重注漿材料和注漿機械，使得在長大富 水隧道開挖過程中存在大股的高壓裂隙水，水量集中且水壓較大時，利用現(xiàn)有的水泥漿、雙 液漿徑向注漿技術(shù)時，存在跑漿現(xiàn)象嚴重，封堵效果不明顯的問題，不能滿足現(xiàn)場工程需 要，嚴重影響隧道施工質(zhì)量安全，而目前依然沒有一種理想的對高壓裂隙水的注漿堵水方 法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決在長大富水隧道存在大股的高壓裂隙水，水量集中且水壓較大 時，利用現(xiàn)有的注漿技術(shù)注漿時，存在跑漿現(xiàn)象嚴重，封堵效果不明顯的問題，而提供了一 種利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注槳堵水方法，包括以下步驟 (1)鉆設(shè)分流孔在隧道巖壁集中涌水處附近lm以內(nèi)完整的巖壁上鉆設(shè)與集中涌
水處裂隙相通的分流孔； (2)堵塞隧道表面集中涌水處裂隙周圍的滲水巖隙； (3)鉆設(shè)注漿孔用地質(zhì)羅盤測出集中涌水處裂隙與隧道壁的交角a ，在集中涌 水處兩側(cè)5 10m的距離處鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相通的注漿孔，注漿孔的位置設(shè)在分流 孔下方，相鄰兩個注漿孔的間距為1 2m，且滿足H+L > SXV，
式中 H-注漿孔深度；L-注漿孔與裂隙交點沿裂隙到巖層表面的距離；
S-注漿孔內(nèi)所注漿液凝結(jié)時間；V-水流速度； (4)徑向注漿在隧道軸向方向距集中涌水處最遠的注漿孔外側(cè)2 3m內(nèi)無水處 進行徑向注漿(即垂直于隧道壁方向注漿)，從而在集中涌水處裂隙兩側(cè)形成止水帷幕；
(5)注漿孔注漿根據(jù)注漿孔孔深H，首先對注漿孔孔深H小的注漿孔進行注漿，然 后對注漿孔的孔深H大的注漿孔注漿； (6)分流孔注漿采用高膨脹性化學(xué)漿液進行注漿。
進一步地，所述分流孔直徑為0. 5 0. 9m。
所述堵塞表面巖隙時使用快凝膨脹水泥。
所述注漿孔孔深為3 5m。 所述注漿孔、分流孔孔口安裝孔口管，用堵漏劑錨固孔口管，在孔口管外端安裝控 制閥門。 所述注槳孔注槳，分流孔注槳時，注槳壓力=水壓+1. 5 3mpa。 本發(fā)明充分利用隧道圍巖自身的地質(zhì)條件及參數(shù)，合理布置分流孔和注漿孔，解
決由于高壓裂隙水導(dǎo)致的跑漿等問題，能顯著降低施工成本和保證施工安全，封堵高壓股
狀裂隙水效果明顯。


圖1為注漿孔布置示意圖 圖2為鉆設(shè)分流孔和注漿孔示意圖 圖3為孔深小的注漿孔注漿示意圖 圖4為孔深大的注漿孔注漿示意圖 圖5為分流孔注漿示意圖 圖中l(wèi)-集中涌水處裂隙、2-分流孔、3-注漿孔、4-注漿孔。
具體實施方式

實施例1 利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，包括以下步驟 (1)鉆設(shè)分流孔如圖2所示，在巖壁集中涌水處附近lm以內(nèi)完整的巖壁上鉆
設(shè)與集中涌水處裂隙相通的分流孔，分流孔根據(jù)水量大小，直徑為50mm(也可以是60mm，
90mm)，孔深3m(也可以是4m、5m)，分流孔孔口安裝孔口管，孔口管選用與分流孔匹配的鋼
管，孔口管外端設(shè)螺絲扣，安裝孔口管前用麻坯將絲扣一頭纏緊纏牢，用大錘將孔口管砸進
井壁內(nèi)，采用堵漏劑錨固孔口管，在外端安裝控制閥門； (2)堵塞隧道表面滲水巖隙利用快凝膨脹水泥堵塞集中涌水處裂隙表面巖隙， 減少涌水面積，把股水控制在分流孔內(nèi)； (3)鉆設(shè)注漿孔如圖1和圖2所示，用地質(zhì)羅盤測出集中涌水處裂隙與隧道的交 角a ，在集中涌水處兩側(cè)5 10m的距離鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相通的注漿孔，相鄰注漿孔 間距l(xiāng)m，且滿足H+L > SX V，
式中 H-注漿孔深度；L-注漿孔與裂隙交點沿裂隙到巖層表面的距離；
S-漿液凝結(jié)時間；V-水流速度； 注漿孔孔口安裝孔口管，孔口管選用與注漿孔和分流孔匹配的鋼管，孔口管外端 設(shè)螺絲扣，安裝孔口管前用麻坯將絲扣一頭纏緊纏牢，用大錘將孔口管砸進井壁內(nèi)，采用堵 漏劑錨固孔口管，在外端安裝控制閥門； (4)徑向注漿在隧道軸向方向距集中涌水處最遠的注漿孔外側(cè)2m(也可以是
2. 5m，3m)內(nèi)無水處進行徑向注漿，從而在集中涌水處裂隙兩側(cè)形成止水帷幕； (5)注漿孔注漿如圖3和圖4所示，根據(jù)注漿孔孔深H，首先對注漿孔孔深H小的注漿孔進行注漿，然后對注漿孔的孔深H大的注漿孔注漿，注漿壓力=水壓+1. 5 3mpa ;
將注漿管路與孔口管連接好，在注漿過程中，打開其余孔口管球閥，以便觀察漿液 擴散情況，當其余孔口管出漿時關(guān)閉其球閥；開始注漿要用低壓，然后逐漸加壓；
水泥單漿單孔注漿壓力達到終壓，注入量為5L/min，延續(xù)20min即可結(jié)束該孔的 注漿工作； (6)分流孔注漿如圖5所示，采用高膨脹性化學(xué)漿液進行注漿。
實施例2 呂梁山隧道DK137+100 +400左右線隧道
地質(zhì)情況 DK137+100 +110處，巖層較完整，在+110處發(fā)育一條橫貫左右線的裂隙，隧道 開挖后，裂隙內(nèi)出水量較大。DK137+110 +150處，為水平巖層，巖層層厚0. 5 1. Om，層 理間也存在出水；在+150處，發(fā)育填充性溶管一處，開挖時，出露大量黃泥；DK137+150 200段，為節(jié)理裂隙發(fā)育帶，圍巖被節(jié)理裂隙切割為塊狀，地下水隨巖石間流出；DK137+200 處發(fā)育裂隙；DK137+200 +230處為為水平巖層，巖層層厚0. 5 1. 0m，層理間也存在出 水。DK137+230處發(fā)育橫向裂隙一道，DK137+230 +250范圍內(nèi)巖石較完整，DK137+250 +400，每3 5m均為發(fā)育橫向裂隙，裂隙內(nèi)均有出水；該區(qū)段水壓在0. 8mpa。
堵水方案 a、開挖后，進行壓水實驗，用地質(zhì)羅盤測定集中涌水處裂隙與隧道的交角a ，根據(jù) 揭示圍巖情況，及時量測繪制地質(zhì)素描圖，對裂隙、巖層走向逐一量測，分析圍巖裂隙和層 理與地下水發(fā)育的關(guān)系。 b、根據(jù)揭示圍巖情況，及時調(diào)整支護參數(shù)，DK137+145 +205段立設(shè)格柵鋼架，裂 隙出水處，及時打設(shè)分流孔，集中引流地下水。 c、然后將堵塞隧道表面集中涌水處裂隙周圍的滲水巖隙； d、鉆設(shè)注漿孔在集中涌水處兩側(cè)5 10m的距離處鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相 通的注漿孔，注漿孔的位置設(shè)在分流孔下方，相鄰兩個注漿孔的間距為lm，且滿足H+L > SXV， 式中 H-注漿孔深度；L-注漿孔與裂隙交點沿裂隙到巖層表面的距離；
S-注漿孔內(nèi)所注漿液凝結(jié)時間；V-水流速度； e、把DK137+100 +250作為一個堵水段落進行堵水，堵水工作安排在仰拱施工之 后。 f、該段由兩端向中間進行堵水，從仰拱向上進行堵水，先左線后右線進行堵水。
g、首先采取股狀涌水治理方法進行DK137+100 +150、DK137+200 +250段水平 層理以及橫向裂隙的出水。使用材料主要是采用高膨脹性化學(xué)漿液、化學(xué)漿液、快凝水泥進 行封堵； h、然后對DK137+140 +150、DK137+200 +210兩段進行全隧道徑向注槳注槳深 度5 10m(深入整體巖層1. 5m)。在這一段落的兩段形成止水環(huán)，把有水地段控制到它們 之間，也減小前后串水的現(xiàn)象。 i、對DK137+150 +200段進行徑向注槳，注槳材料先選取化學(xué)槳液，然后壓注水泥一水玻璃雙液漿，最后補充壓注水泥漿液。注漿順序是仰拱一邊墻一拱部。
j、左線堵水注漿完成后進行右線注漿，注漿方法與右線一致。
k、將分流孔采用高膨脹性化學(xué)漿液進行注漿。
堵水效果 該段采取此方案完成后，堵水效果達到了設(shè)計要求。在堵水過程中，左右線兩處出 現(xiàn)串水情況(在堵右線時，左線右邊墻出現(xiàn)新的出水點)，前后出現(xiàn)串水，DK137+080處兩個 小裂隙出現(xiàn)新的出水點，發(fā)現(xiàn)后進行注漿封堵，封堵效果良好。
權(quán)利要求
一種利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，其特征是包括以下步驟(1)鉆設(shè)分流孔在隧道巖壁集中涌水處附近1m以內(nèi)完整的巖壁上鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相通的分流孔；(2)堵塞隧道表面集中涌水處裂隙周圍的滲水巖隙；(3)鉆設(shè)注漿孔用地質(zhì)羅盤測出集中涌水處裂隙與隧道壁的交角α，在集中涌水處兩側(cè)5～10m的距離處鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相通的注漿孔，注漿孔的位置設(shè)在分流孔下方，相鄰兩個注漿孔的間距為1～2m，且滿足H+L＞S×V，式中H-注漿孔深度；L-注漿孔與裂隙交點沿裂隙到巖層表面的距離；S-注漿孔內(nèi)所注漿液凝結(jié)時間；V-水流速度；(4)徑向注漿在隧道軸向方向距集中涌水處最遠的注漿孔外側(cè)2～3m內(nèi)無水處進行徑向注漿，從而在集中涌水處裂隙兩側(cè)形成止水帷幕；(5)注漿孔注漿根據(jù)注漿孔孔深H，首先對注漿孔孔深H小的注漿孔進行注漿，然后對注漿孔的孔深H大的注漿孔注漿；(6)分流孔注漿采用高膨脹性化學(xué)漿液進行注漿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，其特征 是所述分流孔孔徑為0. 5 0. 9m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，其 特征是堵塞表面巖隙時使用快凝膨脹水泥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，其 特征是所述注漿孔孔深為3 5m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，其 特征是步驟(5)和步驟(6)在注漿時，注漿孔、分流孔孔口安裝孔口管，用堵漏劑錨固孔口 管，在孔口管外端安裝控制閥門。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，其 特征是步驟(5)和步驟(6)在注漿時，注漿壓力=水壓+1. 5 3mpa。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用隧道圍巖地質(zhì)參數(shù)和設(shè)置分流孔的注漿堵水方法，是為解決在長大富水隧道存在大股高壓裂隙水，水量集中且水壓較大時，現(xiàn)有注漿技術(shù)存在跑漿現(xiàn)象嚴重，封堵效果不明顯的問題。包括以下步驟(1)在巖壁集中涌水處附近1m以內(nèi)完整的巖壁上鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相通的分流孔；(2)堵塞隧道表面集中涌水處裂隙周圍滲水巖隙；(3)在集中涌水處兩側(cè)5～10m的距離鉆設(shè)與集中涌水處裂隙相通的注漿孔；(4)徑向注漿；(5)注漿孔注漿；(6)分流孔注漿。本發(fā)明利用隧道圍巖自身的地質(zhì)條件及參數(shù)，合理布置分流孔和注漿孔，解決了由于高壓裂隙水導(dǎo)致的跑漿等問題，能顯著降低施工成本和保證施工安全，封堵高壓股狀裂隙水效果明顯。
文檔編號E21D11/38GK101793154SQ20101013368
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者何超, 孟慶明, 程文斌, 胡國偉, 辛振省, 鄭保才, 韓磊 申請人:中鐵三局集團有限公司