一种高地温环境富水隧道施工方法技术

本发明专利技术公开一种高地温富水隧道施工方法，包括：步骤1：通过超前地质预报预测地下水发育情况、地层信息；监测掌子面附近岩体温度；步骤2：钻设探水孔，通过探水孔探测涌水位置、涌水量、涌水压和水温；步骤3：监测探水孔的出水量，若探水孔出水量小于出水量预设值，则隧道正常施工，否则增设导水导热措施；步骤4：动态监测掌子面附近岩体温度，若岩温小于岩温预设值，则隧道正常施工；否则设置降温措施；步骤5：隧道施工；步骤6、监控量测手段，及时优化调整施工措施。本发明专利技术在对高地温富水地层排水降压的同时，能够有效降低掌子面前方岩体温度，还能监测掌子面前方水量，确定施工时机，提高隧道施工效率，减少隧道建设成本。减少隧道建设成本。减少隧道建设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高地温环境富水隧道施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种高地温环境富水隧道施工方法。

技术介绍

[0002]目前，众多工程实例表明，隧道的高地温不良地质给隧道施工、运营带来极不利的影响。突然喷出的热水、热气，会造成施工机具、人员的伤亡等，同时机械设备在这种环境工作效率及使用寿命严重受损。高地温还会影响围岩的稳定性，高地温流体(气、液相)多沿节理密集带赋存、运移，由于其长期的活动，势必会增加基岩的节理或者加宽节理宽度，造成岩石的再次分解变形，从而影响隧道围岩的稳定性。如何有效防止和降低高地温富水隧道施工风险和保障人民生命财产安全，具有重要的现实意义。
[0003]中国专利技术专利申请CN109184775A公开的一种高温地热隧道支护施工方法，在隧道开挖完成后，进行环境降温，在环境温度达到施工要求后，对待支护岩面进行支护施工，环境降温方法包括通过风机持续通风降温，在隧道中间隔布置多台风机，在环境温度大于等于60℃时，在风机前加冰持续通风降温，在环境温度大于等于50℃时，还可以采取水雾洒水降温和/或待支护岩面放置冰块降温。上述高地温隧道施工，通过风机通风降温，施工方法简单落后，施工工期长、成本高、安全风险极大。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种高地温富水隧道施工方法，在对高地温富水地层排水降压的同时，能够有效降低掌子面前方岩体温度，还能监测掌子面前方水量，确定施工时机，适用于高地温富水地层隧道掌子面稳定性控制与施工。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种高地温富水隧道施工方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：隧道施工迫近高地温富水地段时，通过超前地质预报预测地下水发育情况、地层信息；监测掌子面附近岩体温度；
[0008]步骤2：钻设探水孔，通过探水孔探测高地温富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压和水温；
[0009]步骤3：监测探水孔的出水量，若探水孔出水量小于出水量预设值，则隧道正常施工，否则增设导水导热措施；
[0010]步骤4：动态监测掌子面附近岩体温度，若岩温小于岩温预设值，则隧道正常施工；否则设置降温措施；
[0011]步骤5：隧道施工，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身；
[0012]步骤6、采用监控量测手段，动态监测洞周围岩收敛，指导施工现场，及时优化调整施工措施。
[0013]进一步地，在步骤1中，采用TSP203地质探测仪预测地下水发育情况和地层信息，每次预报150m，搭接长度50m；采用XRS1500红外线测温仪测量掌子面附近岩体温度，每隔
1min测一次。
[0014]进一步地，在步骤2中，将掌子面分为上左、上右、下左、下右共4个区域，在每个区域的中心位置钻设1个超前水平探水孔；其中上左、上右区域钻设探水浅孔，所述探水浅孔的直径为50mm，钻孔纵向外插角为10
°
～12
°
，钻孔深度50m；下左、下右区域钻设探水深孔，所述探水深孔的直径为100mm，钻孔纵向外插角为2
°
～4
°
，钻孔深度100m。
[0015]进一步地，在步骤3中，所述探水孔出水量为探水浅孔的出水量，所述出水量预设值为1L/(min
·
m)。
[0016]进一步地，在步骤3中，若探水浅孔出水量在1～2L/(min
·
m)之间，通过超前支护进行导水导热；所述超前支护为管棚或超前小导管；在施作管棚或超前小导管后暂不注浆，通过管棚或超前小导管形成的水流通道进行高位排水，排水结束后注浆，形成注浆圈隔水。
[0017]进一步地，在步骤3中，若探水浅孔出水量大于2L/(min
·
m)或前方存在水体，在超前支护导水导热的基础上，进一步设置排水孔或采用侧导坑方法导水导热。
[0018]进一步地，若前方地下水与掌子面近似呈平行，在掌子面增设排水孔，所述排水孔参数与探水深孔相同，具体个数视前方地下水水量而定。
[0019]进一步地，在步骤3中，若前方地下水与掌子面存在较大交角，采用侧导坑，先开挖地下水体距掌子面远的一侧，先行侧导坑的先行距离由水体情况而定，并在先行侧导坑内向另一侧安装排水小导管导水导热，排水小导管直径为50mm，长度为5m，外插角为20
°
，相邻间距为50cm。
[0020]进一步地，在步骤4中，所述降温措施为：在掌子面后方设置循环水冷装置，所述循环水冷装置为环向金属管，截面为矩形，长边紧贴围岩。
[0021]进一步地，在循环水冷装置外周搭设冰块网架，冰块网架下方设集水箱；在冰块网架上放置冰块辅助降温，集水箱容纳冰块融水，冰块融水收集起来通入环向金属管的进水孔，环向金属管的出水孔通向隧道外的制冰室。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0023]本专利技术的高地温富水隧道施工方法，从超前地质预报、温度监测、隧道周围排水、掌子面前方排水、高地温防治等多个方面入手，保护施工人员和施工机具的安全，改善施工人员工作环境，提高隧道施工效率，减少隧道建设成本，具有设计合理、施工安全、生态环保等优点，为高地温富水环境隧道专利技术一种科学可行、安全高效的导水导热施工方法。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1是本专利技术施工流程图；
[0026]图2是探水孔的正视图；
[0027]图3是探水孔的侧视图；
[0028]图4是隧道基于超前支护进行导水导热的侧视示意图；
[0029]图5是直接在掌子面设排水孔进行导水导热的俯视示意图；
[0030]图6是直接在掌子面设排水孔进行导水导热的正视示意图；
[0031]图7是采用先行侧导坑，再向斜前方打设排水小导管进行导水导热的俯视图；
[0032]图8是采用先行侧导坑，再向斜前方打设排水小导管进行导水导热的正视图；
[0033]图9是循环水冷装置正视图；
[0034]图10是循环水冷装置的侧视图。
[0035]附图标记:1
‑
探水浅孔、2
‑
探水深孔、3
‑
管棚(或超前小导管)、4
‑
支护结构、5
‑
先行侧导坑、6
‑
排水小导管、7
‑
水体、8
‑
循环水冷装置、9
‑
冰块、10
‑
集水箱、11
‑
排水孔。
具体实施方式
[0036]为使本申请实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高地温富水隧道施工方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：隧道施工迫近高地温富水地段时，通过超前地质预报预测地下水发育情况、地层信息；监测掌子面附近岩体温度；步骤2：钻设探水孔，通过探水孔探测高地温富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压和水温；步骤3：监测探水孔的出水量，若探水孔出水量小于出水量预设值，则隧道正常施工，否则增设导水导热措施；步骤4：动态监测掌子面附近岩体温度，若岩温小于岩温预设值，则隧道正常施工；否则设置降温措施；步骤5：隧道施工，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身；步骤6、采用监控量测手段，动态监测洞周围岩收敛，指导施工现场，及时优化调整施工措施。2.根据权利要求1所述的高地温富水隧道施工方法，其特征在于：在步骤1中，采用TSP203地质探测仪预测地下水发育情况和地层信息，每次预报150m，搭接长度50m；采用XRS1500红外线测温仪测量掌子面附近岩体温度，每隔1min测一次。3.根据权利要求1所述的高地温富水隧道施工方法，其特征在于：在步骤2中，将掌子面分为上左、上右、下左、下右共4个区域，在每个区域的中心位置钻设1个超前水平探水孔；其中上左、上右区域钻设探水浅孔，所述探水浅孔的直径为50mm，钻孔纵向外插角为10
°
～12
°
，钻孔深度50m；下左、下右区域钻设探水深孔，所述探水深孔的直径为100mm，钻孔纵向外插角为2
°
～4
°
，钻孔深度100m。4.根据权利要求3所述的高地温富水隧道施工方法，其特征在于：在步骤3中，所述探水孔出水量为探水浅孔的出水量，所述出水量预设值为1L/(min
·
m)。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利国，张志强，何川，朱星宇，晏启祥，罗勋，严健，郑余朝，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司川藏铁路有限公司，
类型：发明
国别省市：