一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法技术

本发明专利技术公开了一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，通过周边帷幕及中心孔孔底注浆形成的止水岩盘，即杯底，周边帷幕包含拱部管幕，组成杯型立体止水加固圈，进入断层前预留10m止浆岩盘，拱部120°范围采用超前管棚注浆形成管幕，其余周边孔采用分段后退式深孔注浆，形成开挖轮廓线周边360°止水加固帷幕，其杯型预注浆施工为三个循环；杯型注浆每循环耗时较全断面帷幕注浆时间减少，工期效益明显；杯型注浆与帷幕注浆方案均满足安全性和可行性要求，但帷幕注浆成本、工期均不可接受，杯型注浆则优势明显。因此，本发明专利技术的全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法工期效益更加明显。

A Cup Pre-grouting Reinforcement Method for Full Section Curtain Grouting

The invention discloses a cup-type pre-grouting reinforcement method for full-section curtain grouting. The water-stop rock plate formed by grouting around the curtain and the bottom of the central hole, that is, the cup bottom, the surrounding curtain contains an arch pipe curtain, constitutes a cup-type three-dimensional water-stop reinforcement ring, and reserves a 10-meter magma-stop rock plate before entering the fault. The pipe curtain is formed by grouting in the 120 degree range of the arch, while the other peripheral holes are divided into sections. Backward deep hole grouting forms a 360 degree water stop and reinforcement curtain around excavation contour line, and its cup pre-grouting construction is three cycles; cup grouting consumes less time per cycle than full-section curtain grouting, and the benefit of construction period is obvious; cup grouting and curtain grouting schemes meet the requirements of safety and feasibility, but the cost and duration of curtain grouting are unacceptable, while cup grouting is advantageous. Obvious. Therefore, the construction period benefit of the cup pre-grouting reinforcement method of the full-section curtain grouting of the present invention is more obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法
本专利技术涉及隧道施工
，更具体地说，它涉及一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法。
技术介绍
目前，隧道施工时，地下水排放采用“以排为主”的原则；对于隧道穿过岩溶、断裂破碎带，预计地下水较大、当采用以排为主而影响生态环境时，通常采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到赌水有效、防水可靠、环保、经济合理的目的。全断面帷幕注浆是在整个断面上布孔，通过注浆形成截水帷幕，以阻截地下水渗入，增强地层自稳能力，并加固周围岩体，注浆加固范围为隧道开挖面及开挖轮廓线外一定范围和一定纵向长度，将岩体加固成一个柱状，施工时需要将掌子面全部跟进，进行全断面注浆施工，地质复杂地段如何完成全断面注浆，其本身就具有一定的施工难度和施工风险。全断面帷幕注浆加止浆墙的方法是目前解决复杂的地下涌水、断层破碎带施工、避免隧道地质灾害的一种有效措施。在隧道施工中通过利用配套的机械设备，采用注浆泵、注浆孔将适宜的浆液材料压入地层裂隙之中，用浆液颗粒充填出水裂隙，实施全断面帷幕预注浆施工，改善地层原有的透水特性，在隧道开挖线外一定范围制造截水帷幕，以达到改善岩层(土)性能、降低地层透水系数，限制或阻断水流，达到注浆堵水的目的，为隧道掘进施工提供条件。全断面帷幕注浆加止浆墙是目前解决复杂的地下涌水、断层破碎带施工、避免隧道突水、突泥等地质灾害的一种有效措施。该方法技术要求高、施工工艺复杂、工期较长、成本较大，如果在实施处理中稍有不慎，会对涌水封堵造成遗留问题、甚至造成二次封堵返工，因此，需要一种全新的杯型注浆方案替代帷幕注浆方案，降低注浆成本，缩短工期。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，改良全断面帷幕注浆，采用杯型预注浆加固理念，即通过周边帷幕(含拱部管幕)及中心孔孔底注浆形成的止水岩盘(杯底)，组成杯型立体止水加固圈，解决富水断层止水和防塌两个问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，通过周边帷幕及中心孔孔底注浆形成的止水岩盘，即杯底，周边帷幕包含拱部管幕，组成杯型立体止水加固圈，其杯型预注浆施工为三个循环，具体步骤如下：第一循环：杯型预注浆，长度18m，微台阶开挖，掌子面布设四环孔，注浆孔N＝56mm；第二循环：杯型预注浆，长度20m，注浆孔与第一循环搭接3m，拱部120°范围采用超前管棚加强预支护，注浆形成止水加固管幕；微台阶开挖，掌子面布设四环孔，拱部注浆管棚25根，其余注浆孔N＝48mm；第三循环：杯型预注浆，长度20m，注浆孔与第二循环搭接3m，拱部120°范围采用超前管棚加强预支护，注浆形成止水加固管幕；本循环预注浆增设一环周边孔，作为加强型预案储备；微台阶开挖，掌子面布设四环孔，拱部注浆管棚25根，其余注浆孔N＝48mm。作为本专利技术进一步的方案，进入断层前预留10m止浆岩盘，拱部120°范围采用超前管棚注浆形成管幕，其余周边孔采用分段后退式深孔注浆，形成开挖轮廓线周边360°止水加固帷幕；中心孔距底部3m、6m位置分别安装止浆膜袋，通过注浆加压充盈在孔内形成止浆塞，进行底部注浆，形成杯底止水加固岩盘；通过超前预注浆，填充断层围岩裂隙，加固掌子面1前方破碎岩体，封闭形成立体止水加固圈，使地下水在隧道开挖轮廓线以外构建新的通道，并在超前管幕保护下安全开挖。作为本专利技术进一步的方案，第一循环：杯型预注浆，掌子面布设四环孔，其中：1)四环孔：N1＝22mm，周边分段全孔注浆；上台阶周边孔：数量n＝10，孔深L＝18m，环向外插角α＝6°，环向偏移1.89m，孔底位于开挖轮廓线外侧1.01m；下台阶边墙周边孔：数量n＝4，孔深L＝23m，水平外插角α＝4.75°，水平偏移1.91m，孔底位于开挖轮廓线外侧1.03m；下台阶底板周边孔：数量n＝8，孔深L＝23m，环向外插角α＝5.5°，环向偏移2.21，孔底位于开挖轮廓线外侧1.04m；2)三环孔：N2＝18mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝9，孔深L＝18m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝23m，下台阶底板：数量n＝7，孔深L＝23m；3)二环孔：N3＝12mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝5，孔深L＝18m，下台阶边墙：数量n＝2，外插角α＝0°，孔深L＝23m；下台阶底板：数量n＝5，外插角α＝0°，孔深L＝23m；4)核心孔：N4＝4mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝2，外插角α＝0°，孔深L＝18m，下台阶边墙：数量n＝2，外插角α＝0°，孔深L＝23m。作为本专利技术进一步的方案，第二循环：杯型预注浆，掌子面布设四环孔，其中：1)四环孔：N1＝14mm，周边分段全孔注浆；上台阶：数量n＝2，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝4，孔深L＝25m，下台阶底板：数量n＝8，孔深L＝25m；2)三环孔：N2＝18mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝9，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝25m，下台阶底板：数量n＝7，孔深L＝25m；3)二环孔：N3＝12mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝5，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝25m，下台阶底板：数量n＝5，孔深L＝25m；4)核心孔：N4＝4mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝2，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝25m。作为本专利技术进一步的方案，第三循环：杯型预注浆，掌子面布设四环孔，其中：1)四环孔：N1＝14mm，周边分段全孔注浆；上台阶：数量n＝2，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝4，孔深L＝25m，下台阶底板：数量n＝8，孔深L＝25m；2)三环孔：N2＝18mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝9，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝25m，下台阶底板：数量n＝7，孔深L＝25m；3)二环孔：N3＝12mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝5，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝25m，下台阶底板：数量n＝5，孔深L＝25m；4)核心孔：N4＝4mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝2，孔深L＝20m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝25m。作为本专利技术进一步的方案，自第二循环开始，周边孔注浆结合拱部120°范围内超前管棚合并进行，在上循环注浆段孔底3m前完成管棚工作室，每循环预注浆完成后，钻孔进行注浆效果检查，确认达到止水加固效果后方可进行开挖作业。作为本专利技术进一步的方案，第三循环：杯型预注浆，补强孔：Nb＝21mm，周边分段全孔注浆：1)上台阶周边孔：数量n＝10，孔深L＝20m，环向外插角α＝5°，环向偏移1.75m，孔底位于开挖轮廓线外侧0.35m；2)下台阶边墙周边孔：数量n＝4，孔深L＝25m，水平外插角α＝4.0°，水平偏移1.75m，孔底位于开挖轮廓线外侧0.88m；3)下台阶底板周边孔：数量n＝7，孔深L＝25m，环向外插角α＝5.5°，环向偏移2.41m，孔底位于开挖轮廓线外侧0.74m。作为本专利技术进一步的方案，在第一循环注浆段范围内，设置渐变管棚工作室，长度7m，距第一循环注浆孔底3m；在第二循环注浆段范围内，设置渐变管棚工作室，长度5.8m，距第二循环注浆孔底3m；在第三循环注浆段范围内，设置渐变管棚工作室，长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，通过周边帷幕及中心孔孔底注浆形成的止水岩盘，即杯底，周边帷幕包含拱部管幕，组成杯型立体止水加固圈，其特征在于，其杯型预注浆施工为三个循环，具体步骤如下：第一循环：杯型预注浆，长度18m，微台阶开挖，掌子面布设四环孔，注浆孔N＝56mm；第二循环：杯型预注浆，长度20m，注浆孔与第一循环搭接3m，拱部120°范围采用超前管棚加强预支护，注浆形成止水加固管幕；微台阶开挖，掌子面布设四环孔，拱部注浆管棚25根，其余注浆孔N＝48mm；第三循环：杯型预注浆，长度20m，注浆孔与第二循环搭接3m，拱部120°范围采用超前管棚加强预支护，注浆形成止水加固管幕；本循环预注浆增设一环周边孔，作为加强型预案储备；微台阶开挖，掌子面布设四环孔，拱部注浆管棚25根，其余注浆孔N＝48mm。

【技术特征摘要】
1.一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，通过周边帷幕及中心孔孔底注浆形成的止水岩盘，即杯底，周边帷幕包含拱部管幕，组成杯型立体止水加固圈，其特征在于，其杯型预注浆施工为三个循环，具体步骤如下：第一循环：杯型预注浆，长度18m，微台阶开挖，掌子面布设四环孔，注浆孔N＝56mm；第二循环：杯型预注浆，长度20m，注浆孔与第一循环搭接3m，拱部120°范围采用超前管棚加强预支护，注浆形成止水加固管幕；微台阶开挖，掌子面布设四环孔，拱部注浆管棚25根，其余注浆孔N＝48mm；第三循环：杯型预注浆，长度20m，注浆孔与第二循环搭接3m，拱部120°范围采用超前管棚加强预支护，注浆形成止水加固管幕；本循环预注浆增设一环周边孔，作为加强型预案储备；微台阶开挖，掌子面布设四环孔，拱部注浆管棚25根，其余注浆孔N＝48mm。2.根据权利要求1所述的一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，其特征在于，进入断层前预留10m止浆岩盘，拱部120°范围采用超前管棚注浆形成管幕，其余周边孔采用分段后退式深孔注浆，形成开挖轮廓线周边360°止水加固帷幕；中心孔距底部3m、6m位置分别安装止浆膜袋，通过注浆加压充盈在孔内形成止浆塞，进行底部注浆，形成杯底止水加固岩盘；通过超前预注浆，填充断层围岩裂隙，加固掌子面1前方破碎岩体，封闭形成立体止水加固圈，使地下水在隧道开挖轮廓线以外构建新的通道，并在超前管幕保护下安全开挖。3.根据权利要求1所述的一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，其特征在于，第一循环：杯型预注浆，掌子面布设四环孔，其中：1)四环孔：N1＝22mm，周边分段全孔注浆；上台阶周边孔：数量n＝10，孔深L＝18m，环向外插角α＝6°，环向偏移1.89m，孔底位于开挖轮廓线外侧1.01m；下台阶边墙周边孔：数量n＝4，孔深L＝23m，水平外插角α＝4.75°，水平偏移1.91m，孔底位于开挖轮廓线外侧1.03m；下台阶底板周边孔：数量n＝8，孔深L＝23m，环向外插角α＝5.5°，环向偏移2.21，孔底位于开挖轮廓线外侧1.04m；2)三环孔：N2＝18mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝9，孔深L＝18m，下台阶边墙：数量n＝2，孔深L＝23m，下台阶底板：数量n＝7，孔深L＝23m；3)二环孔：N3＝12mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝5，孔深L＝18m，下台阶边墙：数量n＝2，外插角α＝0°，孔深L＝23m；下台阶底板：数量n＝5，外插角α＝0°，孔深L＝23m；4)核心孔：N4＝4mm，孔底注浆；上台阶：数量n＝2，外插角α＝0°，孔深L＝18m，下台阶边墙：数量n＝2，外插角α＝0°，孔深L＝23m。4.根据权利要求1所述的一种全断面帷幕注浆的杯型预注浆加固方法，其特征在于，第二循环：杯型预注浆，掌子面布设四环孔，其中：1)四环孔：N1＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛君，薛春瑞，李尊武，尹鹏飞，王贺起，陈鹏高，刘博文，
申请(专利权)人：中交第一公路工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11