一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法技术

本发明专利技术提供一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法，涉及隧道防护技术领域。包括以下步骤：S1.前期准备；S2.超前小导管预注浆：采用超前小导管预注浆工艺利用超前小导管预注浆工艺进行施工；所述双液注浆材料包括甲液和乙液,所述乙液为水玻璃；所述甲液按照重量份包括：水泥、粉煤灰、膨润土、磷酸氢二钠、氧化铝、氢氧化钠、水；将甲液和乙液按1︰0.2～1的体积比均匀混合，即得到所述的双液注浆材料；S3.效果监测。采用所述的双液注浆材料利用超前小导管预注浆的施工工艺处理隧道塌方冒顶，可在一定程度上解决传统水泥‑水玻璃浆液凝胶过快的问题，提高结构稳定性和持久性，且降低了施工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法
本专利技术涉及隧道防护
，具体涉及一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法。
技术介绍
随着我国经济的发展，高速公路建设项目越来越多。在山区高速公路建设穿越地层覆盖较薄的浅埋段时，经常会发生塌方和冒顶的事故。严重的时候，大的塌方不但会堵塞洞口，影响工程的进展，而且对施工人员的生命有严重的威胁。如何有效的处理公路隧道浅埋段塌方冒顶是现在重点关注的问题。注浆材料是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水或加固作用的关键。注浆材料可分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液。目前应用的颗粒性注浆材料主要有单液水泥浆、粘土水泥浆、水泥-水玻璃浆。水泥-水玻璃浆液也称C-S浆液，是目前应用最多的水玻璃悬浊型双液注浆材料,是以水泥和水玻璃为主剂,两者按一定的比例,必要时加入速凝剂或缓凝剂,采用双液注入方式组成的注浆材料。C-S浆液在处理公路铁路、水利水电、岩土工程透水事故及封堵井壁漏水应用效果较好,近年来在各领域的加固应用也较多。优点是凝胶时间可从几秒至几分钟根据需要灵活调整，材料来源广泛，价格便宜，无毒性。然而长期的工程实践表明,C-S浆液结石体耐久性较差,目前公认C-S浆液存在结石体后期强度下降的问题,其使用已受到了限制,在有些行业仅作为临时性材料,鲜有用于永久性加固。申请号为CN201811083630.4的专利技术专利公开了一种改性双液注浆材料，采用沸石粉、矿渣与水泥组成改性水泥浆液，然后与水玻璃混合，得到注浆材料，一定程度上改善了传统C-S浆液耐久性差的缺陷，但是在处理隧道塌方冒顶情况，尤其是强风化砂岩隧道的情形时，仍然存在着凝胶过快、结构稳定性差的问题。另外，采用注浆材料实施注浆时，需首先探明掌子面前方地质条件，一般情况下，地质调查法、物探等手段较为常用。掌子面前方地质条件探明后，即可根据地质条件实施有针对性的超前预注浆灌浆，超前预注浆灌浆一般采用钻孔及灌浆平行作业的方式。超前预注浆钻孔过程中如揭露大流量地下水，需撤换钻孔设备、安装灌浆设备，工序复杂、耗时耗力，不能快速堵水，且增加了抽排水的费用。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法，可在一定程度上解决传统水泥-水玻璃浆液凝胶过快的问题，提高结构稳定性和持久性，且降低了施工成本。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法,包括以下步骤：S1.前期准备：对地表塌陷坑灌浆回填，然后完成地表冲沟的硬化封闭处理，做好冲沟排水工作，确保冲沟内水流不直接下渗。S2.超前小导管预注浆：采用超前小导管预注浆工艺利用超前小导管预注浆工艺进行施工。所述双液注浆材料，包括甲液和乙液,所述乙液为水玻璃；所述甲液按照重量份包括以下组分：水泥500～700份、粉煤灰200～300份、膨润土100～200份、磷酸氢二钠5～30份、氧化铝0～20份、氢氧化钠5～10份、水800～1000份；将甲液和乙液按1︰0.2～1的体积比均匀混合，即得到所述的双液注浆材料。S3.效果监测：在注浆结束14d后进行吸水率或渗透系数试验，判定是否合格；开挖过程中遇渗漏水点加强注浆封堵，确保侧壁无明水。优选的,所述水玻璃波美度为25～38Be’。优选的,所述水泥为强度为42.5的普通硅酸盐水泥。优选的,所述粉煤灰的含水率小于0.2％，粒径为5μm-25μm。优选的,将甲液和乙液按1︰0.5的体积比均匀混合，即得到所述的双液注浆材料。优选的,步骤S2中，所述超前小导管预注浆工艺包括：定位、钻孔、安装和注浆。优选的,钻孔过程中，长导管角度在8～12°、短导管角度在15～25°。优选的,注浆过程中，初压为0.3Mpa，终压为1.0Mpa，从初压快速上升到终压保持到注浆结束；注浆压力达到终压1.0Mpa，双液注浆材料注入量达到计算值的80％以上时，即可停止注浆。优选的,步骤S3中，检查孔涌水量应小于0.4L/min.m,在1.0MPa压力下检查孔进水量应小于2L/min.m，否则应加密钻孔注浆。水泥-水玻璃浆液凝结硬化机理：水泥的成分是硅酸三钙(C2S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)。前两者为水泥的主要成分，占水泥总质量的70％～80％。硅酸三钙和硅酸二钙的水化反应产物基本相同，都是水化硅酸钙(C-S-H)和氢氧化钙(Ca(OH)2),只是水化反应速度和水化热高低有所差异而已。水化反应可用下式表达:C3S(C2S)→C-S-H+nCa(OH)2(1)水泥的水化产物水化硅酸钙呈胶质状态,几乎不溶于水，而生成的氢氧化钙很快与水玻璃反应,反应过程如下:nCa(OH)2+Na2·SiO2+mnH20→n(CaO·SiO2·mH20)↓+2NaOH(2)反应连续进行生成具有一定强度的胶质体,与被灌岩体胶结在-一起，其强度不断增加转化为稳定的凝固体,从而达到灌浆加固的目的。粉煤灰、水泥-水玻璃浆液碱激发聚合机理：研究表明,NaOH与粉煤灰、膨润土可以发生反应生成类沸石物质形成碱激发胶凝材料,Na+以化学结合形式存在于水化产物中。利用NaOH与粉煤灰反应制得的聚合物,具有很好的Na+固化能力，可以改善结石体的孔结构，使结石体总的孔隙率降低，平均孔径降低，孔结构细化，从而提高结石体的后期抗压强度。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术的采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法，采用的双液注浆材料，在传统水泥-水玻璃浆液的基础上，添加粉煤灰、膨润土、磷酸氢二钠、氧化铝、氢氧化钠，一方面延迟双液浆的凝胶时间，另一方面改善结石体的孔结构，从而提高结石体的强度和耐久性。添加粉煤灰与膨润土能够在碱性提交下发生反应生成类沸石物质形成碱激发胶凝材料，改善结石体的孔结构，使结石体总的孔隙率降低，平均孔径降低，孔结构细化，从而提高结石体的后期抗压强度。目前42.5水泥单价较粉煤灰高一半的价格，掺入粉煤灰代替部分水泥，在达到堵水的同时一定程度结省了施工成本。添加膨润土还可以提高浆液结石体的抗渗能力，减少注浆过程中的跑浆现象和无效扩散现象，节约注浆材料，提高注浆效率。添加磷酸氢二钠能够显著延迟双液浆的凝胶时间，既不使其迅速凝结而产生堵管现象，又不会因为缓凝过久而失去早强性能，从而提高结石体抗压强度。添加NaOH与粉煤灰可以发生反应生成类沸石物质形成碱激发胶凝材料，从而改善结石体的孔结构，提高结石体的后期抗压强度。2.本专利技术采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法，采用超前小导管预注浆方式，在小导管和洞身开挖过程中,成孔情况都较好,导管顶入很顺利,没有塌孔等情况出现,预注浆完成后,不需要等待很长时间即可进行下一道工序,说明工作面预注浆的饱满度和凝结时间都满足实际需要，减少了工期的损失。小导管径向打设，有效加固周边围岩，使围岩参与受力,弥补了没有大管棚支护的围岩稳定。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法，其特征在于,包括以下步骤：S1.前期准备：对地表塌陷坑灌浆回填，然后完成地表冲沟的硬化封闭处理，做好冲沟排水工作，确保冲沟内水流不直接下渗；S2.超前小导管预注浆：采用超前小导管预注浆工艺利用超前小导管预注浆工艺进行施工；所述双液注浆材料包括甲液和乙液,所述乙液为水玻璃；所述甲液按照重量份包括以下组分：水泥500～700份、粉煤灰200～300份、膨润土100～200份、磷酸氢二钠5～30份、氧化铝0～20份、氢氧化钠5～10份、水800～1000份；将甲液和乙液按1︰0.2～1的体积比均匀混合，即得到所述的双液注浆材料；S3.效果监测：在注浆结束14d后进行吸水率或渗透系数试验，判定是否合格；开挖过程中遇渗漏水点加强注浆封堵，确保侧壁无明水。

【技术特征摘要】
1.一种采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法，其特征在于,包括以下步骤：S1.前期准备：对地表塌陷坑灌浆回填，然后完成地表冲沟的硬化封闭处理，做好冲沟排水工作，确保冲沟内水流不直接下渗；S2.超前小导管预注浆：采用超前小导管预注浆工艺利用超前小导管预注浆工艺进行施工；所述双液注浆材料包括甲液和乙液,所述乙液为水玻璃；所述甲液按照重量份包括以下组分：水泥500～700份、粉煤灰200～300份、膨润土100～200份、磷酸氢二钠5～30份、氧化铝0～20份、氢氧化钠5～10份、水800～1000份；将甲液和乙液按1︰0.2～1的体积比均匀混合，即得到所述的双液注浆材料；S3.效果监测：在注浆结束14d后进行吸水率或渗透系数试验，判定是否合格；开挖过程中遇渗漏水点加强注浆封堵，确保侧壁无明水。2.根据权利要求1所述的采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法,其特征在于,步骤S2中，所述水玻璃波美度为25～38Be’。3.根据权利要求1所述的采用超前小导管预注浆工艺处理隧道塌方冒顶的方法,其特征在于,步骤S2中，所述水泥为强度为42.5的普通硅酸盐水泥。4.根据权利要求1所述的采用超前小导管预注浆工艺处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓强，赵德皓，文榕宁，黄志发，李耀光，董绍归，罗学欢，邓文辉，邱敏，杨奖才，
申请(专利权)人：广西路桥工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45