钻孔定向注浆方法技术

本发明专利技术公开了一种钻孔定向注浆方法与小断面隧洞超前注浆开挖方法，以及一种小断面隧洞超前支护结构，涉及隧道工程领域，解决现有定向注浆方案不能有效控制浆液扩散方向的问题

【技术实现步骤摘要】
钻孔定向注浆方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程领域，具体是一种钻孔定向注浆方法与小断面隧洞超前注浆开挖方法，以及一种小断面隧洞超前支护结构
。

技术介绍

[0002]目前，小断面隧洞在软弱破碎且存在地下水的洞段的开挖施工主要采用超前小导管注浆法，通过超前小导管注浆，对超前排水后的岩土体进行预固结，在开挖断面以上形成拱形壳体，增强抵抗隧洞顶部荷载的能力
。
[0003]常规的超前小导管注浆法存在不足，在软弱破碎且存在地下水的洞段，岩土体内的孔隙较多，小导管注浆时，浆液更容易向下进入开挖范围内的岩土体，使开挖范围内的岩土体固结硬化，而开挖范围外的岩土体实际注浆量不足，既造成浆液浪费，还增加了开挖难度和施工风险
。
另外，小导管的钻孔直径与注浆管的外径适配，一般不大于
50mm
，导致钻孔数量较多，施工速度缓慢
。
为了节省造价，小导管的钻孔间距一般控制在
20
～
50cm
，小导管间距较大，相邻两根小导管中部的岩土体难以有效固结硬化，造成松散岩土体掉落，存在安全隐患甚至塌方风险
。
[0004]公布号为
CN 112538850 A
的专利公开了一种适用对树木保护的管廊超前注浆的装置及方法，通过定向注浆解决地下综合管廊的施工中对树木进行保护的问题
。
该装置包括定向注浆管，定向注浆管是注浆管上设有限制注浆管内的注浆液自出浆孔向注浆管一侧结构扩散的注浆定向板，注浆定向板位于注浆管一侧的纵向外壁上，注浆定向板内侧的注浆管上设有出浆孔，注浆定向板的宽度大于或等于注浆管的直径，注浆定向板的长度大于或等于限制注浆管内的注浆液自出浆孔向注浆管一侧结构扩散的设计长度
。
定向注浆管通过注浆定向板阻挡注浆液的扩散方向，由于钻孔的孔壁与注浆定向板之间不可避免地存在间隙，加之钻孔孔壁的岩土体不可避免地存在间隙，而且注浆一次性完成，注浆定向板对注浆液扩散的阻挡作用很弱，只有注浆压力足够低的情况下才能阻挡注浆液向上扩散，不能用于阻挡注浆液向下扩散
。

技术实现思路

[0005]本专利技术首先提供一种钻孔定向注浆方法，解决现有定向注浆方案不能有效控制浆液扩散方向的问题
。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：钻孔定向注浆方法，包括下述步骤：
[0007]S1、
钻孔施工完成后，将托板插入钻孔，托板的前端插入至钻孔的孔底或比孔底更深的位置；其中，钻孔的两侧分别为控制注浆侧和定向注浆侧，托板在其横截面呈一侧面为单凹槽另一侧面为双凹槽的
M
字形，托板将钻孔分隔为位于控制注浆侧的第一注浆区和位于定向注浆侧的第二注浆区，第一注浆区为托板的双凹槽对应的一侧，第二注浆区为托板的单凹槽对应的一侧
。
[0008]为了便于托板插入钻孔，进一步的是：托板的前端设置三角尖，托板的前端插入至
钻孔孔底的岩土体内
。
[0009]为了避免第一注浆区和第二注浆区相互连通，进一步的是：托板的宽度大于或等于钻孔的直径
。
[0010]S2、
配制砂浆，通过注浆管向钻孔的第一注浆区灌注砂浆，砂浆灌注完毕后，封闭第一注浆区的孔口
。
[0011]为了加速砂浆的凝固速度，进一步的是：配制砂浆时加入速凝剂
。
[0012]S3、
向钻孔的第二注浆区插入小导管，配制浆液并通过小导管进行注浆；其中，小导管前段的管壁设置注浆孔，小导管后段设置止浆段
。
[0013]为了便于小导管插入钻孔，进一步的是：小导管的前端呈尖锥形
。
[0014]为了避免小导管施工期间从钻孔内滑出，进一步的是：小导管位于托板单凹槽侧面的凹槽内，小导管的后端通过锚固件固定于钻孔孔口处的岩土体内
。
[0015]小导管一般通过打入或顶入的方式施工，为了避免小导管的后端出现损坏，也为了便于注浆，进一步的是：小导管的后端设置加劲箍
。
[0016]为了保证第二注浆区的注浆质量，进一步的是：插入小导管后，先对第二注浆区进行清孔，再进行注浆
。
[0017]具体的：小导管由壁厚
3.5mm、
外径
42mm
的热轧无缝钢管制成，注浆孔的孔径
φ
8mm
，注浆孔的孔间距
20cm
并呈梅花型布置，小导管的止浆段的长度不小于
30cm。
[0018]本专利技术钻孔定向注浆方法的有益效果是：托板将钻孔分隔为第一注浆区和第二注浆区，先向第一注浆区灌注砂浆，封闭控制注浆侧的岩土体的孔隙和缝隙，再向第二注浆区通过小导管进行注浆，由于控制注浆侧的岩土体的缝隙和缝隙已被封闭，大部分的浆液只能向定向注浆侧的岩土体进行扩散，从而有效实现定向注浆
。
[0019]本专利技术还提供一种小断面隧洞超前注浆开挖方法，解决现有超前小导管注浆法对开挖范围内的岩土体固结硬化，既浪费浆液，还增加开挖难度和施工风险的问题，采用的技术方案是：小断面隧洞超前注浆开挖方法，包括下述步骤：
[0020]A、
在掌子面绘出开挖轮廓线，在起拱线外并沿起拱线方向分别标记钻孔位并钻孔，钻孔方向斜向上
。
例如，相邻钻孔的间距为
30
～
40cm
，各个钻孔的仰角不大于5°
。
[0021]B、
按照上述钻孔定向注浆方法的步骤
S1
在各个钻孔内分别插入托板，托板对应的平面与起拱线的径向垂直，并且第一注浆区位于靠近隧洞需要开挖的一侧，第二注浆区位于背对隧洞需要开挖的一侧
。
[0022]C、
按照上述钻孔定向注浆方法的步骤
S2
分别向各个钻孔的第一注浆区灌注砂浆
。
[0023]D、
按照上述钻孔定向注浆方法的步骤
S3
分别向各个钻孔的第二注浆区插入小导管并分别注浆，形成拱形固结壳体
。
[0024]各个钻孔内插入小导管后，为了避免小导管从钻孔内滑出，进一步的是：小导管插入钻孔的第二注浆区后，将各根小导管的后端通过连接筋连接为一个整体，并利用土钉将连接筋固定于岩土体，再分别注浆
。
[0025]E、
对隧洞进行开挖
、
出渣和支护
。
[0026]本专利技术还提供一种小断面隧洞超前支护结构，是一种按照上述小断面隧洞超前注浆开挖方法的步骤
A
～步骤
D
施工得到的结构
。
小断面隧洞超前支护结构，隧道的起拱线的外侧并沿起拱线方向间隔设有钻孔，钻孔中心线的方向斜向上，钻孔内插有托板，托板的前
端位于钻孔的孔底或比孔底更深的位置，托板在其横截面呈一侧面为单凹槽另一侧面为双凹槽的
M
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
钻孔定向注浆方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1、
钻孔
(1)
施工完成后，将托板
(2)
插入钻孔
(1)
，托板
(2)
的前端插入至钻孔
(1)
的孔底或比孔底更深的位置；其中，钻孔
(1)
的两侧分别为控制注浆侧和定向注浆侧，托板
(2)
在其横截面呈一侧面为单凹槽另一侧面为双凹槽的
M
字形，托板
(2)
将钻孔
(1)
分隔为位于控制注浆侧的第一注浆区
(3)
和位于定向注浆侧的第二注浆区
(4)
，第一注浆区
(3)
为托板
(2)
的双凹槽对应的一侧，第二注浆区
(4)
为托板
(2)
的单凹槽对应的一侧；
S2、
配制砂浆，通过注浆管向钻孔
(1)
的第一注浆区
(3)
灌注砂浆，砂浆灌注完毕后，封闭第一注浆区
(3)
的孔口；
S3、
向钻孔
(1)
的第二注浆区
(4)
插入小导管
(5)
，配制浆液并通过小导管
(5)
进行注浆；其中，小导管
(5)
前段的管壁设置注浆孔，小导管
(5)
后段设置止浆段
。2.
如权利要求1所述的钻孔定向注浆方法，其特征在于：
S1
中，托板
(2)
的前端设置三角尖，托板
(2)
的前端插入至钻孔
(1)
孔底的岩土体内
。3.
如权利要求1所述的钻孔定向注浆方法，其特征在于：
S2
中，配制砂浆时加入速凝剂
。4.
如权利要求1所述的钻孔定向注浆方法，其特征在于：
S3
中，小导管
(5)
的前端呈尖锥形，小导管
(5)
由壁厚
3.5mm、
外径
42mm
的热轧无缝钢管制成，注浆孔的孔径
φ
8mm
，注浆孔的孔间距
20cm
并呈梅花型布置，小导管
(5)
的止浆段的长度不小于
30cm。5.
如权利要求1～4任一项所述的钻孔定向注浆方法，其特征在于：
S3
中，小导管
(5)
位于托板
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，王进春，张政道，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：