[发明专利]一种隧道注浆帷幕外泄水钻孔安全施工工艺

说明书

技术领域

本发明公开了一种隧道注浆帷幕外泄水钻孔安全施工工艺。

背景技术

我国隧道建设过程中经常遭遇富水的松散软弱地层、断层破碎带或岩溶地层。当隧道掘进至该类地层的集中富水区并揭露含导水构造时，地下水将涌入隧道内，诱发突水、突泥重大地质灾害，严重威胁工程安全。目前，帷幕注浆是治理富水软弱地层隧道突水、突泥灾害最有效的方法之一，其基本原理是通过合理布设一定数量、角度和深度的钻孔，向钻孔内注入浆材(如水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆等)并使各孔的浆液结石体相互搭接形成止水帷幕，从而达到地层防渗与加固的目的，为隧道开挖和长期运营提供安全保障。

对于地下水水量大、水压高、分布范围广、水力联系通畅的强富水软弱地层，隧道超前帷幕注浆的施工难度极大。首先，注浆施工要求的注浆压力较高(通常为净水压力的1.5～2.5 倍或以上)，极易导致隧道初期支护、止浆墙及围岩变形。其次，帷幕圈内全部含导水构造的封堵困难，工程量大，耗费工期长。为提高注浆施工效率及开挖安全性，目前施工中常采用“堵排结合”的方法，即帷幕注浆与地下水限量排放相结合，其具体措施是：从止浆墙上开设一定数量泄水孔对地下水进行排水降压，同时在围岩内实施帷幕注浆，形成具有一定强度和自稳能力的注浆加固圈，把地下水阻隔在帷幕圈外。“堵排结合”的施工方法可有效减少地下水压力对隧道围岩的渗透破坏，还可降低注浆压力，避免初期支护、止浆墙及围岩发生过大变形，同时有利于浆液在地层中的扩散以及局部封闭型含水构造中地下水的排出，大幅提高注浆效率和治理效果。

在帷幕注浆工作面施工的泄水孔要贯穿注浆帷幕区，泄出帷幕外地下水。泄水孔除需满足泄水要求外，还应满足安全施工的要求。若泄水孔的布设和施工工艺不当，钻孔泄水将冲刷和破坏帷幕加固圈内围岩，对注浆施工和帷幕加固圈形成产生不利影响。因此，提出一种隧道注浆帷幕外泄水钻孔安全施工工艺，避免泄水对帷幕注浆所带来的不良影响，确保施工安全与注浆效果，是本发明的主要目的。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种隧道注浆帷幕外泄水钻孔安全施工工艺，其主要技术内容包括：第一级套管、第二级套管、泄水套管、止浆墙、位于注浆帷幕外的集中富水区、用于封固各级套管的注浆浆液以及相应的操作工艺等。

本发明的具体实施步骤和操作工艺如下：

一种隧道注浆帷幕外泄水钻孔安全施工方法，包括以下步骤：

步骤1，通过止浆墙向注浆帷幕内依次施工第一级和第二级钻孔，并在第一级钻孔、第二级钻孔内依次注浆封固第一级和第二级套管；

步骤2，在第二级套管内施工第三级钻孔，同时在第三级钻孔内下设泄水套管，并在泄水套管孔口端安装带有截止阀门的泄水套管密封接头；

步骤3，把连接有双液注浆混合器的注浆接头连接到第二级套管的孔口端，向第二级套管和泄水套管之间的间隙内注浆，封固泄水套管；当浆液到达集中富水区的边界时，停止注浆，关闭双液注浆混合器，等候浆液固结；

步骤4，待第二级套管与泄水套管间的浆液固结后，拆除注浆接头、泄水套管密封接头及截止阀门，并在泄水套管孔口端处安装处于开启状态的控水阀门；集中富水区内的水从泄水套管涌出，达到泄水减压的目的。

进一步的，所述步骤1的具体过程如下：

步骤1-1，根据探明的帷幕外集中富水区范围及其与止浆墙之间的空间位置关系，设计泄水孔；

步骤1-2，通过止浆墙向注浆帷幕区内施工第一级钻孔，到设计深度后下入第一级套管，之后对第一级套管与第一级钻孔之间的环状空间进行注浆封固；

步骤1-3，第一级套管封固达到候凝时间后，在第一级套管内下入钻头，把第一级套管内的浆液结石体清扫干净并继续钻进延深钻孔，形成第二级钻孔；

步骤1-4，当钻进到第二级钻孔的设计深度时，下入第二级套管，并对第二级套管和第二级钻孔之间的环状空间进行注浆封固。

进一步的，所述的封固方法如下：向第一级套管或第二级套管内注入速凝类浆液，浆液抵达第一级钻孔或者第二级钻孔底部后，将由第一级套管或第二级套管外壁与钻孔孔壁的间隙向外返浆充填，浆液凝固后即可封固第一级套管或第二级套管。

进一步的，在第一级以及第二级套管封固前，首先根据注浆充填的空间得到注浆量，然后根据注浆设备的注浆速率计算出浆液充填所需的时间；所选择的速凝类浆液的初凝时间要大于浆液充填时间。

进一步的，所述的步骤2如下：