高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构及其施工方法，该方案包括回填反压土、高聚物止浆墙、高聚物注浆钢花管、轴向泄水钢花管、管棚、钢拱架，以及轴向高聚物高压旋喷桩和径向高聚物高压旋喷桩、径向泄水钢花管；高聚物止浆墙包括挂网，以及喷射于该挂网和回填反压土表面的高聚物注浆材料，通过高聚物固化结合挂网形成高聚物止浆墙；轴向高聚物高压旋喷桩、径向高聚物高压旋喷桩及管棚形成高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层。本发明专利技术通过高聚物注浆技术来对隧道塌方进行处置，工艺简单，设备轻便，操作轻松，工期短、效果好，十分适合灾情险急的应急抢险处置。合灾情险急的应急抢险处置。合灾情险急的应急抢险处置。

【技术实现步骤摘要】
高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道抢险
，具体涉及高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]隧道施工进度往往压力较大，一旦发生塌方，不但直接威胁到施工人员的人身安全，造成巨大的财产损失，而且将会严重影响到整条线路的正常通车，间接导致不可估量的经济损失。因此，隧道塌方的处置往往要求立竿见影，迅速见效。然而，以往常规的水泥注浆加固隧道都存在诸多缺点：
[0003]1、水泥硬化时会干缩，导致对岩土体孔隙和裂隙的填充效果欠佳；2、常规水泥浆凝固时间较长，难以满足隧道塌方处置的紧迫性；3、水泥浆流动性相对较差，在岩土体中的渗透扩散效果不佳，使得常规的注浆加固效果有限；4、水泥浆液容易被地下水稀释，遇到水压高、水量大的隧道塌方工况，浆液损失较大；5、水泥能耗较高，注浆材料不环保，且水泥注浆施工过程中往往污水横流，容易污染环境。；6、基于以上缺陷，由常规水泥施工而成的水泥注浆和水泥高压旋喷桩也存在工期长、效果欠佳、能耗高、不环保等缺点。
[0004]还有如现有技术的高承压水下盾构进出洞口土体加固方法(CN202110773780.3)提出了一种将高分子聚合物与土体进行搅拌的方法来加固高承压水下盾构进出洞口土体，但该法采用的是搅拌的方式进行加固，隧道塌方土体本身稳定性就较低，搅拌的方式扰动较大，不适合原本稳定性就较差的隧道塌方问题，且对于隧道拱顶的岩土体，也无法通过向上搅拌的方式进行加固，可想而知，只要略微搅动，原本就岌岌可危的拱顶就容易塌落。
[0005]因此，本申请通过高聚物注浆结合高聚物高压旋喷桩来最为有效地对土质隧道塌方进行处置，创新提出一种高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构及其施工方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构及其施工方法。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构包括用于对塌方体进行回填反压的回填反压土、设于该回填反压土外围的高聚物止浆墙、用于对塌方体进行注浆的高聚物注浆钢花管、用于方便塌方体排水的轴向泄水钢花管、打设于塌方体顶部区域的管棚、用于支撑管棚的钢拱架，以及设于管棚上方的轴向高聚物高压旋喷桩和径向高聚物高压旋喷桩、径向泄水钢花管；
[0008]高聚物止浆墙包括挂设于回填反压土外部的挂网，以及喷射于该挂网和回填反压土表面的高聚物注浆材料，且该高聚物注浆材料为双组分注浆材料，通过高聚物固化结合挂网形成高聚物止浆墙；
[0009]高聚物注浆钢花管穿过高聚物止浆墙和回填反压土进入塌方体内；
[0010]轴向泄水钢花管穿过高聚物止浆墙和回填反压土进入塌方体内并位于高聚物注
浆钢花管下方；
[0011]轴向高聚物高压旋喷桩与管棚的外插角同向，并沿隧道拱圈呈扇形设置且相互咬合；
[0012]径向高聚物高压旋喷桩朝向管棚的横截面的圆心处，并沿隧道拱圈呈扇形设置；
[0013]轴向高聚物高压旋喷桩、径向高聚物高压旋喷桩及管棚形成高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层。
[0014]径向泄水钢花管在径向高聚物高压旋喷桩之间穿插，用于拱顶排水。
[0015]工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请利用高聚物的速凝、膨胀性好等优点，可快速进行固化，能够有效填充空腔和裂缝，挤密岩土体介质，提高承载力，从而对岩土体进行加固。对目前常规的水泥注浆来说是一种较高的改良和替代；
[0016]2、隧道塌方的原因之一在于隧道开挖破坏了原有的岩土体应力平衡，下部岩土体强度不足，难以承受上覆岩土体的压力，从而导致了变形和塌方。因此本申请先通过高聚物注浆钢花管注射高压高聚物浆液材料和高聚物止浆墙来提高已有塌方体的强度，保证在对已有塌方体进行开挖时不会产生二次塌方，同时通过管棚、轴向高聚物高压旋喷桩和径向高聚物高压旋喷桩形成的高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层来提高隧道拱顶的强度，保证隧道开挖过程中能够对上覆岩土体形成有效支撑，不会继续产生大变形和塌方。二者缺一不可，才能保证安全稳妥地穿过隧道塌方段。
[0017]进一步地，高聚物注浆钢花管和轴向泄水钢花管的管间距均为0.5～1.5m。
[0018]进一步地，轴向高聚物高压旋喷桩布置角度为90～180
°
。
[0019]进一步地，径向高聚物高压旋喷桩布置角度为90～180
°
。
[0020]进一步地，每个径向高聚物高压旋喷桩的桩长为3～6m，以使得高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层的厚度至少为3～6m。
[0021]高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工方法，运用上述的高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，包括以下步骤：
[0022]S00、对塌方土体进行钻孔探测并取样分析，进行土工试验得出不同高聚物注浆量对塌方土体强度的提高规律，以确定后续高聚物注浆参数的选取；
[0023]S10、采用现场岩土体作为回填反压土对塌方体进行回填反压，而后在回填反压土表面挂网并采用双组份高聚物注浆材料进行喷浆处理，以形成高聚物止浆墙；
[0024]S20、打设高聚物注浆钢花管，使得高聚物注浆钢花管穿过高聚物止浆墙和回填反压土进入塌方体内，并以下部的高聚物注浆钢花管作为轴向泄水钢花管；
[0025]S30、对高聚物注浆钢花管进行高聚物注浆，同步通过轴向泄水钢花管排水；
[0026]S40、借助已有管棚，在管棚间隙偏上方的位置进行轴向高聚物高压旋喷桩的施工或在管棚打设完毕后，再在管棚间隙偏上方的位置进行轴向高聚物高压旋喷桩的施工；
[0027]S50、待塌方体内的高聚物注浆固化完成，以及隧道拱圈上轴向高聚物高压旋喷桩加固完毕后，重启隧道开挖，保证开挖作业区前方的管棚和轴向高聚物高压旋喷桩始终由稳定岩土层或高聚物注浆加固后的塌方土体进行支撑，而开挖作业区后方的管棚和轴向高聚物高压旋喷桩则用逐步加设的钢拱架进行支撑并实时观测隧道拱圈的变形，以确保施工安全；
[0028]S60、观测到隧道拱圈变形增大时，进行径向高聚物高压旋喷桩的施工，使得隧道
拱顶形成高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层；
[0029]S70、在径向高聚物高压旋喷桩之间穿插径向泄水钢花管，既可用于拱顶排水，极大程度地减小水压力，再次降低拱顶塌方的风险，且小口径钢花管直接打入拱顶中，还可起到一定加固作用；
[0030]S80、遵循开挖一段、支护一段的原则，重复S20
‑
S70，使得隧道开挖不断向前推进，直至完全穿过塌方段。
[0031]进一步地，步骤S00中，具体步骤为：
[0032]对塌方体进行钻探以取得塌方土体的样品；
[0033]对该样品进行力学特性分析，并结合地质资料确定塌方尺寸，以确定所需加固范围；
[0034]将样品与不同配比的高聚物注浆材料混合开展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，其特征在于，包括用于对塌方体进行回填反压的回填反压土、设于该回填反压土外围的高聚物止浆墙、用于对所述塌方体进行注浆的高聚物注浆钢花管、用于方便所述塌方体排水的轴向泄水钢花管、打设于所述塌方体顶部区域的管棚、用于支撑所述管棚的钢拱架，以及设于所述管棚上方的轴向高聚物高压旋喷桩和径向高聚物高压旋喷桩及径向泄水钢花管；所述高聚物止浆墙包括挂设于所述回填反压土外部的挂网，以及喷射于该挂网和所述回填反压土表面的高聚物注浆材料，且该高聚物注浆材料为双组分注浆材料，通过高聚物固化结合所述挂网形成所述高聚物止浆墙；所述高聚物注浆钢花管穿过所述高聚物止浆墙和所述回填反压土进入所述塌方体内；所述轴向泄水钢花管穿过所述高聚物止浆墙和所述回填反压土进入所述塌方体内并位于所述高聚物注浆钢花管下方；所述轴向高聚物高压旋喷桩与所述管棚的外插角同向，并沿隧道拱圈呈扇形设置且相互咬合；所述径向高聚物高压旋喷桩朝向所述管棚的横截面的圆心处，并沿隧道拱圈呈扇形设置；所述轴向高聚物高压旋喷桩、所述径向高聚物高压旋喷桩及所述管棚形成高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层；所述径向泄水钢花管朝向所述管棚的横截面的圆心处，并沿隧道拱圈呈扇形设置，在径向高聚物高压旋喷桩之间穿插，用于拱顶排水。2.根据权利要求1所述的高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，其特征在于，所述高聚物注浆钢花管和所述轴向泄水钢花管的管间距均为0.5～1.5m。3.根据权利要求1所述的高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，其特征在于，所述轴向高聚物高压旋喷桩布置角度为90～180
°
。4.根据权利要求1所述的高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，其特征在于，所述径向高聚物高压旋喷桩布置角度为90～180
°
。5.根据权利要求1所述的高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，其特征在于，每个所述径向高聚物高压旋喷桩的桩长为3～6m，以使得所述高聚物高压旋喷桩联合岩土体硬壳层的厚度至少为3～6m。6.高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工方法，其特征在于，运用权利要求1
‑
5任意一项所述的高聚物注浆处置土质隧道塌方的施工结构，包括以下步骤：S00、对塌方土体进行钻孔探测并取样分析，进行土工试验得出不同高聚物注浆量对塌方土体强度的提高规律，以确定后续高聚物注浆参数的选取；S10、采用现场岩土体作为回填反压土对塌方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智超，唐雪峰，郭朝旭，叶龙珍，黄瑛瑛，
申请(专利权)人：鑫中坤建设工程有限公司福建嘉康建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：