铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及施工方法技术

铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及施工方法，以使竖井的掘砌能够在无水的安全环境下进行掘砌，确保施工安全。包括超前探水孔、混凝土止浆垫和螺旋状注浆孔；所述超前探水孔在竖井工作面上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，对竖井工作面前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；所述混凝土止浆垫设置于竖井工作面以下，下部突出竖井井筒外轮廓线嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。

【技术实现步骤摘要】
铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及施工方法
本专利技术涉及铁路隧道，特别涉及一种铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及处理方法。
技术介绍
随着交通强国战略的贯彻实施，近年来我国铁路呈现出蓬勃发展的态势，特别是西部山区铁路的长足发展，将涌现出大量特长隧道，而受控于山区地形地貌，辅助坑道将采用越来越多的超深竖井。在铁路隧道超深竖井修建过程中，突水淹井为最大的施工风险之一，且由于地下水水头高度大，一旦出现此类事故，将对人员安全和工程造成极大的损失，故建井中应提前对地下水进行处理，以期竖井在“无水”的安全环境下进行掘砌。目前铁路隧道竖井多采取“有疑必探、先探后掘”的地下水处理原则，但由于超深竖井范围基岩裂隙及地下水发育的不规律性，常规的地下水探测及处理手段存在诸多盲区，高水压地下水易从薄弱点击穿出水裂隙，建井存在较大安全隐患。鉴于此，针对高水压、多裂隙环境下的铁路隧道超深竖井地下水超前处理方法成为竖井成功修建的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，以使竖井的掘砌能够在无水的安全环境下进行掘砌，确保施工安全。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：包括超前探水孔、混凝土止浆垫和螺旋状注浆孔；所述超前探水孔在竖井工作面上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，对竖井工作面前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；所述混凝土止浆垫设置于竖井工作面以下，下部突出竖井井筒外轮廓线嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。所述超前探水孔在竖井工作面上沿径向间隔设置两圈，外圈为超前探水长孔，内圈为超前探水孔短孔，超前探水长孔、超前探水孔短孔沿环向均匀间隔布置，超前探水长孔的长度、倾角均大于超前探水孔短孔，其终孔位置在竖井工作面前方地层内呈两层和环绕竖井井筒外轮廓线全环的立体分布。所述螺旋状注浆孔分为内部螺旋状注浆孔和外部螺旋状注浆孔，其中内部螺旋状注浆孔为长孔，外部螺旋状注浆孔为短孔，各圈孔孔位在全环方向均匀布置且具备一定切向角，总体呈螺旋状，内部螺旋状注浆孔与外部螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫顶面上交错布置。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供上述铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造的施工方法，该方法包括如下步骤：①在竖井工作面上沿环向间隔布置超前探水孔，对竖井工作面前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；②由竖井工作面向下构筑混凝土止浆垫，混凝土止浆垫下部突出竖井井筒外轮廓线嵌入岩土体内；③在混凝土止浆垫顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置螺旋状注浆孔；④通过各螺旋状注浆孔进行注浆，在竖井工作面前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕；⑤在混凝土止浆垫顶面上钻孔沿竖井井筒轴线向下延伸的检查孔，检查和评判注浆效果。本专利技术的有益效果是，针对高水压多裂隙铁路隧道超深竖井，以“先探后掘、有水必堵、帷幕内掘、快速封闭”为原则，提供了一种竖井地下水超前处理的方法，并通过超前多层探水及超前螺旋孔密排注浆，最大限度消除了地下水处理的盲区，为竖井构筑了一定厚度的隔水帷幕，使竖井的掘砌能够在“无水”的安全环境下进行掘砌，确保了施工安全，具有十分显著的社会、经济效益以及应用价值。附图说明本说明书包括如下五幅附图：图1是本专利技术铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造中超前探水孔立面布置示意图；图2是本专利技术铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造中超前探水孔平面布置示意图；图3是本专利技术铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造中螺旋状注浆孔平面布置示意图；图4是本专利技术铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造中螺旋状注浆孔立面示意图；图5是本专利技术铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造中螺旋状注浆孔钻孔轨迹平面示意图；图中示出构件、部位名称及所对应的标记：竖井井筒10、超前探水孔短孔11a、超前探水长孔11b、混凝土止浆垫20、内部螺旋状注浆孔21a、外部螺旋状注浆孔21b、检查孔22、超前探水孔终孔位置线A、注浆孔终孔位置线B、隔水帷幕轮廓线C、竖井工作面D、竖井井筒外轮廓线F。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。参照图1和图3，本专利技术的铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造包括超前探水孔、混凝土止浆垫20和螺旋状注浆孔。所述超前探水孔在竖井工作面D上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线F，对竖井工作面D前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查。所述混凝土止浆垫20设置于竖井工作面D以下，下部突出竖井井筒外轮廓线F嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫20顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线F，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面D前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。参照图1和图2，所述超前探水孔在竖井工作面D上沿径向间隔设置两圈，外圈为超前探水长孔11b，内圈为超前探水孔短孔11a，超前探水长孔11b、超前探水孔短孔11a沿环向均匀间隔布置，超前探水长孔11b的长度、倾角均大于超前探水孔短孔11a，其终孔位置在竖井工作面D前方地层内呈两层和环绕竖井井筒外轮廓线F全环的立体分布。参照图3、图4和图5，所述螺旋状注浆孔分为内部螺旋状注浆孔21a和外部螺旋状注浆孔21b，其中内部螺旋状注浆孔21a为长孔，外部螺旋状注浆孔21b为短孔，各圈孔孔位在全环方向均匀布置且具备一定切向角，总体呈螺旋状，内部螺旋状注浆孔21a与外部螺旋状注浆孔21b在混凝土止浆垫20顶面上交错布置。所述混凝土止浆垫20顶面上设置沿竖井井筒10轴线向下延伸的检查孔22。混凝土止浆垫20的作用是防止浆液上窜，并保证注浆压力。参照图1至图5，本专利技术铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造的施工方法，包括如下步骤：①在竖井工作面D上沿环向间隔布置超前探水孔，对竖井工作面D前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；②由竖井工作面D向下构筑混凝土止浆垫20，混凝土止浆垫20下部突出竖井井筒外轮廓线F嵌入岩土体内；③在混凝土止浆垫20顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置螺旋状注浆孔；④通过各螺旋状注浆孔进行注浆，在竖井工作面D前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕；⑤在混凝土止浆垫20顶面上钻孔沿竖井井筒10轴线向下延伸的检查孔22，检查和评判注浆效果。所述步骤①中，超前探水孔采用先内后外的顺序先施作内圈的超前探水孔短孔11a，再施作外圈的超前探水长孔11b；采用钻孔－注浆相结合的方法，钻进过程中当钻孔涌水量较大时暂停钻进，先注浆封水，然后再进行扫孔钻孔－注浆，直至终孔。所述步骤③中，螺旋状注浆孔采用先内后外的顺序依次施作，先行施作内部螺旋状注浆孔21a本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：包括超前探水孔、混凝土止浆垫(20)和螺旋状注浆孔；所述超前探水孔在竖井工作面(D)上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线(F)，对竖井工作面(D)前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；所述混凝土止浆垫(20)设置于竖井工作面(D)以下，下部突出竖井井筒外轮廓线(F)嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫(20)顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线(F)，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面(D)前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。/n

【技术特征摘要】
1.铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：包括超前探水孔、混凝土止浆垫(20)和螺旋状注浆孔；所述超前探水孔在竖井工作面(D)上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线(F)，对竖井工作面(D)前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；所述混凝土止浆垫(20)设置于竖井工作面(D)以下，下部突出竖井井筒外轮廓线(F)嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫(20)顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线(F)，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面(D)前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。


2.如权利要求1所述的铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：所述超前探水孔在竖井工作面(D)上沿径向间隔设置两圈，外圈为超前探水长孔(11b)，内圈为超前探水孔短孔(11a)，超前探水长孔(11b)、超前探水孔短孔(11a)沿环向均匀间隔布置，超前探水长孔(11b)的长度、倾角均大于超前探水孔短孔(11a)，其终孔位置在竖井工作面(D)前方地层内呈两层和环绕竖井井筒外轮廓线(F)全环的立体分布。


3.如权利要求1所述的铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：所述螺旋状注浆孔分为内部螺旋状注浆孔(21a)和外部螺旋状注浆孔(21b)，其中内部螺旋状注浆孔(21a)为长孔，外部螺旋状注浆孔(21b)为短孔，各圈孔孔位在全环方向均匀布置且具备一定切向角，总体呈螺旋状，内部螺旋状注浆孔(21a)与外部螺旋状注浆孔(21b)在混凝土止浆垫(20)顶面上交错布置。


4.如权利要求1所述的铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：所述混凝土止浆垫(20)顶面上设置沿竖井井筒(10)轴线向下延伸的检查孔(22)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王唤龙，范圣明，杨昌宇，朱廷宇，范磊，邸成，朱勇，宋智来，刘黎，王贵虎，李昕，李昕晖，黄智，刘建兵，徐军，曾云川，桂林岗，曾劲，胡金星，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51