[发明专利]隧道与地下工程高压大流量突涌水治理方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一项高压大流量突涌水的治理方法，属于隧道及地下工程领域。

背景技术

随着我国交通网的完善与西部水电资源开发，隧道与地下工程建设向地形地质条件复杂的西部地区转移，我国隧道与地下工程展现出洞线长、埋深大、地应力高、水压高的特点。因地质构造条件的复杂性、或开挖方法的不当，高压突涌水造成的人员伤亡与财产损失事故时有发生。地下水在高压作用下向隧道与地下工程内的空间短时间内大流量突涌，导致掌子面附近人员安全受到威胁，施工机械受到损坏，并引起隧道内大量积水形成洪流。此外，地下水大量涌出会严重破坏工程周边水环境，诱发地表塌陷和地下水枯竭，导致环境灾害。

目前针对隧道内高压大流量的地下水突出，通常采用导洞分流或注浆方法治理。通过导洞分流从而一定程度减少掌子面突水量，使得掌子面能够恢复正常开挖，但是导洞分流施工周期长、投资高且存在一定的安全风险。隧道内实施的注浆治理工程，通常先施工钻孔然后通过钻孔向高压含导水构造内进行注浆；或先行一定程度的将突涌水点进行封闭或者泄压（如分流导洞），然后采用大量注浆的方法进行突涌水的治理。

现有的突涌水治理方法主要存在以下显著缺陷：

（1）对含导水地质构造的空间发育规律掌握困难，分流泄压方法难以完全奏效，并且经济投入较大。

（2）现有的方法注浆过程中，难免出现大量跑浆的问题，导致注浆治理失败。

（3）突涌水点的直接封闭极为困难，对高压涌水点的直接封闭施工难度大、安全风险高。

（4）现有治理方法严重拖延整个项目工期。

（5）突涌水治理完成后，缺乏有效的检测与评价方法确定其治理效果，在工程继续开挖时二次遭遇突涌水的可能性大。

发明内容

本发明针对隧道与地下工程高压大流量突涌水治理方法中存在的经验盲目性、现有技术难以奏效、二次灾害风险高等问题，本发明将隧道与地下工程常见的高压大流量突涌水类型分为裂隙型和管道型，提供一套高压大流量突涌水治理方法和实施技术。

本发明采用的技术方案如下：

一种隧道与地下工程高压大流量突涌水治理方法，包括如下步骤：

步骤（1）探查与分析含导水构造空间的发育规律；

步骤（2）对高压大流量突涌水进行分流泄压；

步骤（3）对高压大流量突涌水点进行封闭；

步骤（4）对高压大量突涌水进行注浆治理；

步骤（5）对高压大流量突涌水治理效果进行检查；

步骤（6）高压大流量突涌水治理完成后，在隧道掌子面继续开挖；

步骤（7）对开挖后的局部围岩渗漏水进行治理。

所述的步骤（1）包括以下过程：

步骤1-1. 综合分析隧道勘察期及施工揭露的地质及水文地质资料，从地质构造、岩层岩性、地形地貌及地下水各个方面对突涌水原因进行分析；包括突涌水构造的展布范围、发育规模与发育形态；

步骤1-2. 对发生突涌水的位置及其周边范围内开展地球物理探测；

步骤1-3. 对水文地质资料分析和物探成果进行归纳总结，绘制含导水构造的空间轮廓素面图，初步确定含导水构造的走向、发育规模以及含导水构造空间的大小。

所述的步骤（2）包括以下过程：

步骤2-1. 依据初步确定的含导水裂隙或者管道的特征，进行分流泄压钻孔的施工；

步骤2-2. 分流钻孔，安装长孔口管，试压成功后钻孔至设计深度；分流钻孔施工完成后，进行钻孔的水压与水量测试，同时测试突涌水点的水量；当分突涌水点的涌水量下降至原水量的40%以下，并且单点涌水量＜300m??/h后，进行突涌水点封闭；

步骤2-3.所有的分流泄压钻孔，其孔口安装高压截止阀，截止阀的耐受压力需大于水压。

所述的步骤（3）对高压大流量突涌水点进行封闭，包括针对裂隙型的突涌水点封闭方法和针对管道型的突涌水点封闭方法。

针对裂隙型的突涌水点封闭方法，包括以下步骤：

3-1. 测量裂隙的宽度和隧道内揭露长度；

3-2. 制作注浆止水袋；

3-3. 施工固定锚杆；在裂隙两侧围岩施工固定锚杆用于固定注浆止水袋；

3-4.安装注浆止水袋；在无缝钢管套管上焊接或者安装固定装置，固定装置采用螺栓固定在固定锚杆上；

3-5.对注浆止水袋进行注浆，撑起止水袋；通过注浆钢花管进行注浆，将止水袋长大，从而同裂隙周边岩体相啮合。