[发明专利]一种深埋高压富水隧道掌子面开挖快速预加固注浆方法

说明书

本发明提供一种深埋高压富水隧道掌子面开挖快速预加固注浆方法，包括以下步骤：确定隧道围岩参数，根据围岩参数计算孔距；根据隧道断面面积确定钻孔方案；根据钻孔方案进行分区分步钻孔，达到钻孔深度停止钻孔；启动高压水射流装置，利用钻臂孔洞高压水切割钻孔长度范围内岩体，产生预裂隙形成浆液扩散通道；启动注浆装置，对岩体压入快速初凝浆液，利用岩体与隧道开挖面的压力差实现浆液向开挖面快速扩散；检查注浆效果，根据掌子面围岩渗水情况判定浆液补注与否。本发明提供的注浆方法可做到现场动态调控，充分利用裂隙水与开挖面间的压力差，合理优化钻孔数量，缩短工耗时长和节省注浆材料，有效减少灾害发生次数，确保高压富水隧道安全贯通。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工技术领域，具体涉及一种深埋高压富水隧道掌子面开挖快速预加固注浆方法。

背景技术

随着西部大开发的不断挺进，西南地区基础建设得到快速发展，在各地都有进行隧道的修建。在西南地区的部分地域，其岩体性质和水文条件促成了喀斯特地貌的形成；在喀斯特地貌的地质条件下，当隧道修建的过程中穿越岩溶发育地段时，常常会遇到突水突泥等工程灾害：大量地下水涌入隧道将造成机械设备损坏和人员伤亡，增加工程造价，延缓工期；一旦发生突水突泥将耗费大量的财力和物力进行注浆堵水。

对于深埋富水隧道，在实际工程中当掌子面出水量大于10m³/h时，目前通常是按帷幕注浆方法对掌子面进行注浆堵水。虽然帷幕注浆具有良好的堵水防水效果，但帷幕注浆具有钻孔数量多，注浆施工强度大，工耗时间长等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种深埋高压富水隧道掌子面开挖快速预加固注浆方法，以解决现有技术中存在的帷幕注浆钻孔数量多，注浆施工强度大，注浆加固效果差，工耗时间长的技术问题。

本发明采用的技术方案是，一种深埋高压富水隧道掌子面开挖快速预加固注浆方法，包括以下步骤：

S1确定隧道围岩参数，根据围岩参数计算孔距；

S2根据隧道断面面积确定钻孔方案；

S3根据钻孔方案进行分区和分步钻孔，达到钻孔深度时停止钻孔；

S4根据成孔区域确定水压大小，拟定注浆压力；

S5启动高压水射流装置，通过钻臂孔洞向岩体中注人高压水，使钻臂孔洞位置处的岩体产生预裂隙形成浆液扩散通道；

S6启动注浆装置，通过浆液扩散通道对岩体进行注浆加固；

S7重复步骤S3～S6，直到掌子面全部完成注浆加固；

S8检查注浆效果，根据掌子面围岩渗漏水情况确定是否进行浆液补注处理。

进一步的，计算孔距具体按以下步骤进行：

S11、采用TSP超前物探技术确定隧道围岩参数；

S12、根据围岩参数和注浆材料基本参数计算得到孔距；

S13、当围岩参数改变时重新计算孔距；

S14、重复步骤S11、S12，得到各种等级围岩对应的孔距。

进一步的，孔距的计算公式具体如下：

在上式中，R表示孔距，k_f表示岩体渗透系数，P表示注浆压力，D表示钻孔直径，t表示注浆时间，α表示粘度比；n表示孔隙率。