【技术实现步骤摘要】
本申请涉及隧道施工的，尤其是涉及一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法。
技术介绍
1、近年来，煤炭资源的肆意开采使得地下矿体层形成巨大空洞，使得采空区及其周围一定范围岩体内出现大量的空洞、离层、裂缝及沉降现象。相应地，老采空区覆岩形成了扰动次生平衡结构，在地面建(构)筑物的扰动、地下水的侵蚀、残留煤柱的强度衰减等各种内外因素的耦合作用下，会打破扰动次生平衡状态，使覆岩产生应力重新分布，该过程称为采空区的“活化”。
2、“活化”会诱发老采空区内的覆岩及其地表产生二次移动变形，进而威胁其上方建(构)筑物的安全使用，影响煤矿上覆土地资源的再利用，制约区域的可持续发展。尤其，随着高速公路网的加密，其建设将不可避免的穿越煤矿老采空区，而煤矿老采空区“活化”会波及到上方高速公路，改变原道路设计的几何结构、破坏路基，导致路面隆起开裂或沉降，进而增加行车不适感，或出现“飞车”现象，威胁车辆运行安全。
3、现有一种采空区的加固方法是往采空区内注浆充填，以降低老采空区给高速公路工程隧道建设和运营带来的安全隐患。注浆充填虽然可靠，但是，对于小煤窑采空区的治理却存在一定的弊端和短板，因为小煤窑开采年代久远、开采技术落后，开采期间缺乏整体系统的开采布局和规划，也缺失很多资料，增大了勘测该区域所有的小煤窑的难度；在不了解其空间结构和平面分布的情况下，增大了采空区注浆填充工程的操作复杂性、提高了施工成本；另外，老采空区可能会被地下水充填，不仅影响注浆液的凝固，还很大程度上降低了回填治理效果，仍然会导致上方高速公路隧道的沉降。>
技术实现思路
1、为了改善小煤窑采空区上方隧道易开裂和沉降的缺陷，本申请提供一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法。
2、本申请提供一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，采用如下的技术方案：一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，包括以下施工步骤：
3、明确抬升范围：勘探煤窑采空区的地质结构，确定发生沉降隧道的下伏岩土层的弯曲带、裂隙带和冒落带的高度，明确需要抬升的范围，所述隧道位于所述弯曲带的上方，所述采空区位于所述冒落带内，所述裂隙带位于所述弯曲带和所述冒落带之间；
4、施作第一加固体：于所述裂隙带或所述冒落带内通过注浆形成所述第一加固体，所述隧道的垂直投影能够全部落入所述第一加固体上；
5、施作增强体：于所述冒落带下部的煤柱区域注浆形成所述增强体，且所述增强体的顶部与所述第一加固体连接形成复合基础；
6、施作第二加固体：于所述隧道下方的所述弯曲带顶部通过注浆形成所述第二加固体，所述隧道的垂直投影能够全部落入所述第二加固体上；
7、注浆抬升:所述第一加固体和所述第二加固体之间形成抬升区，于所述抬升区内对应所述隧道的沉降位置通过压力注浆以抬升所述隧道。
8、通过采用上述技术方案，施工前，首先勘探煤窑采空区的地质结构以及隧道沉降区域和沉降量，结合采空区地质结构现状及高速公路隧道沉降情况，确定隧道的加固抬升区域范围；然后依据煤层采出厚度、煤层倾角以及采空区上覆基岩的移动角度等参数计算采空区上覆基岩弯曲带、裂隙带和冒落带的范围，最后根据采空区上覆不同带的岩层厚度等来确定注浆加固和注浆抬升的分布位置。施工时，先在裂隙带或冒落带内进行注浆加固形成第一加固体，第一加固体为水平面状、能够覆盖于采空区和隧道之间，再注浆形成与第一加固体连接的增强体，从而形成一个底部的复合基础，增强体的底部支撑在未开采的煤柱区域内，以能够起到支撑上覆荷载以及防止沉降的作用；然后在弯曲带内于隧道下方的位置注浆形成第二加固体，第二加固体也为水平面状、能够覆盖于采空区和隧道之间；最后，在第一加固体和第二加固体的中间范围内，根据勘测出的隧道沉降量进行注浆抬升，对隧道起到抬升纠正的作用，最终整体技术达到针对隧道基础的深层加固。在抬升过程中，复合基础和第二加固体能够作为持力层，无需大量勘测出每个小煤窑便能够避免煤窑采空区对高速公路隧道沉降及压力抬升过程的影响，达到节省材料且保证隧道基础达到沉降稳定的要求和加固的效果。
9、可选的，于注浆抬升步骤之前，增加施作保护结构步骤，所述保护结构包括通过注浆形成于所述隧道长向两侧的帷幕墙和连接于两所述帷幕墙顶部的防护顶，所述帷幕墙的底部连接于所述第二加固体上。
10、通过采用上述技术方案，施作复合基础和第二加固体后，先对隧道周侧施作一个保护结构，再进行注浆抬升，可以减少抬升过程当中由于隧道周围应力的变化对隧道造成的破坏，使抬升过程更加稳定和精确。
11、可选的，采用瞬变电磁法对煤窑采空区的地质结构进行勘探。
12、通过采用上述技术方案，瞬变电磁法能够在尽可能不对隧道及下伏地层扰动的情况下，以较短的时间、较小的成本，详细精确的勘探隧道下部埋深500m以内地质情况以及采空区的现状；同时可以三维空间定位采空区的平面范围、空间分布和埋深信息，进一步探测地层深部水体以及采空区的富水情况，便于后续对第一加固体、增强体和第二加固体的注浆成形。
13、可选的，所述增强体为拱形结构。
14、通过采用上述技术方案，将增强体设置为拱形结构，能够将外部荷载转化为弯曲力和压缩力，随后这些力量沿拱轴方向传递下来，随着压力逐渐传递到拱脚处，最终在基础部位——即煤柱区域形成水平反力；土层中的压力反作用力通过特定的堆石或扩底方式被分散到更广泛的土层中，进而确保了增强体的稳固性，使得增强体在承受抬升过程的重压时能够更加稳定和安全。
15、可选的，所述第一加固体设置于所述裂隙带的顶部区域。
16、通过采用上述技术方案，相较于冒落带，裂隙带的岩层完整性较好且结构强度较高，在裂隙带内设置第一加固体可以作为较好的持力层，承受更大的注浆抬升压力。
17、可选的，所述第一加固体厚度为所述裂隙带厚度的三分之二。
18、通过采用上述技术方案，第一加固体的厚度设置为裂隙带的三分之二，能够增强裂隙带的土体强度，保证复合基础整体的稳固性，进而能够减少隧道的沉降以及提高抬升的稳定性。
19、可选的，所述第二加固体的顶标高位于所述隧道以下1.5-5m内。
20、通过采用上述技术方案，第二加固体的最高面与隧道之间的距离设置为1.5m-5m之间，能够较好地对隧道底部形成支撑，且能够提高注浆抬升过程中通过第二加固体顶推隧道沉降部位以进行纠偏的精确性。
21、可选的，于所述施作第一加固体步骤和所述施作第二加固体步骤中，在地面向下钻孔至所述第一加固体的底标高处形成注浆孔；向所述注浆孔内安设注浆长管和注浆短管，所述注浆长管的底端伸入所述注浆孔的底部，所述注浆短管的底端伸入所述第二加固体的底标高处；同时向所述注浆长管和所述注浆短管内注入浆液，以同时形成所述第一加固体和所述第二加固体。
22、通过采用上述技术方案，将一个注浆长管和一个注浆短管插设在一个注浆孔内，对注浆长管注浆形成第一加固体、对注浆短管进行注浆形成第二加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
2.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，于注浆抬升步骤之前，增加施作保护结构（3）步骤，所述保护结构（3）包括通过注浆形成于所述隧道（7）长向两侧的帷幕墙（31）和连接于两所述帷幕墙（31）顶部的防护顶（32），所述帷幕墙（31）的底部连接于所述第二加固体（2）上。
3.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，采用瞬变电磁法对煤窑采空区（5）的地质结构进行勘探。
4.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述增强体（12）为拱形结构。
5.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述第一加固体（11）设置于所述裂隙带的顶部区域。
6.根据权利要求4所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述第一加固体（11）厚度为所述裂隙带厚度的三分之二。
7.根据权利要求1所述的一种跨越
8.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，于所述施作第一加固体（11）步骤和所述施作第二加固体（2）步骤中，在地面向下钻孔至所述第一加固体（11）的底标高处形成注浆孔；向所述注浆孔内安设注浆长管和注浆短管，所述注浆长管的底端伸入所述注浆孔的底部，所述注浆短管的底端伸入所述第二加固体（2）的底标高处；同时向所述注浆长管和所述注浆短管内注入浆液，以同时形成所述第一加固体（11）和所述第二加固体（2）。
9.根据权利要求5所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，于所述步骤所述施作第一加固体步骤、所述施作第二加固体步骤和所述施作增强体步骤中，当遇到所述增强体（12）区域时，钻孔至所述增强体（12）的底标高处形成所述注浆孔；同时向所述注浆长管和所述注浆短管内注入浆液，以同时形成所述增强体（12）、所述第一加固体（11）和所述第二加固体（2）。
10.根据权利要求8或9所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述注浆孔采用梅花型布孔。
...【技术特征摘要】
1.一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
2.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，于注浆抬升步骤之前，增加施作保护结构（3）步骤，所述保护结构（3）包括通过注浆形成于所述隧道（7）长向两侧的帷幕墙（31）和连接于两所述帷幕墙（31）顶部的防护顶（32），所述帷幕墙（31）的底部连接于所述第二加固体（2）上。
3.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，采用瞬变电磁法对煤窑采空区（5）的地质结构进行勘探。
4.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述增强体（12）为拱形结构。
5.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述第一加固体（11）设置于所述裂隙带的顶部区域。
6.根据权利要求4所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，其特征在于，所述第一加固体（11）厚度为所述裂隙带厚度的三分之二。
7.根据权利要求1所述的一种跨越煤窑采空区的隧道注浆加固抬升方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔腾跃，
申请(专利权)人：北京恒祥宏业基础加固技术有限公司，
类型：发明
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