一种堵排结合分层注浆的治水方法与流程

本发明涉及一种治水方法，具体涉及一种高水头暗挖地下空间开挖的堵排结合分层注浆的治水方法，属于隧道工程技术领域。

背景技术：

目前较成熟的暗挖地下空间无水施工方法主要有井点降水法、截水法、帷幕+排水法等三大类。井点降水法工艺简单、成井费用低且布井方案调整灵活，但大降深时降落漏斗大，影响周围环境；截水法稳妥可靠、闭气好、排水量小、对环境影响小，但造价高，施工进度慢；帷幕+排水法布孔灵活、造价低、渗水量小，但封闭性差，造孔较困难。

在高水头暗挖地下空间开挖作业时，普遍存在无实施降水井位置且富水卵砾漂石地层截水法施做困难、造价高，常规帷幕止水难以实施等问题。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的堵排结合分层注浆的治水方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高水头暗挖地下空间开挖的堵排结合分区注浆治水方法，采用“外堵内排”、“分区注浆”的理念对地下水进行处理，以大幅度改进现有暗挖地下空间无水施工方法的不足，提高高水头暗挖地下空间开挖作业的效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种堵排结合分层注浆的治水方法，其包括如下工艺步骤：

1)、根据施工初步设计和现场实际情况确定车站主体结构注浆加固区的范围；

2)、通过理论计算和工程经验确定车站底板和侧壁注浆加固区的厚度；

3)、在进行注浆加固之前，根据施工步序对矩形的车站底面进行注浆区域划分，并设置隔水墙；

4)、根据划分的注浆区域进行钻孔的布置，并进行注浆；

5)、在注浆的同时，在地下空间底板平面上根据注浆分区设置一系列的疏干井，排水与注浆堵水同时进行；

6)、待注浆完成后，通过设置多个水位观测点，来以此判断堵排结合分区注浆治水方法的效果。

本发明的堵排结合分层注浆的治水方法进一步为：所述步骤2)中车站底板和侧壁注浆加固区的厚度通过抗渗验算、抗浮设计和底板抗弯验算，并结合现场实际工程经验来确定；在高水头条件下，车站侧壁注浆加固区顶部厚度为2～3m，底部为3～4m，车站底板注浆加固区的厚度为5m左右，同时侧壁注浆加固区梯形的厚度每5m增加1m。

本发明的堵排结合分层注浆的治水方法进一步为：所述步骤3)中车站底面的注浆区域划分由中楼板施工时的分段长度来确定；根据工程实际经验，一般将矩形的车站底面按照30m一个的长度等分成条形的注浆加固区；同时，在注浆区之间设置隔水墙帷幕，隔水墙帷幕的厚度一般为3m。

本发明的堵排结合分层注浆的治水方法进一步为：所述步骤4)中车站底板上布置的是垂直钻孔，钻孔孔间距800mm，排间距800mm，采用梅花布置，钻孔深度至车站底板以下的距离为底板注浆加固区的厚度；同时，车站侧壁注浆钻孔钻进角度和侧壁形成9°、18°、28°、36°的角度，钻进长度由车站侧壁注浆区的厚度和钻进角度求出。

本发明的堵排结合分层注浆的治水方法进一步为：所述步骤5)中每一个注浆分区内一般设置四口疏干井，在疏干井的底部配置上排水泵，排水作业与注浆堵水同时进行。

本发明的堵排结合分层注浆的治水方法还为：所述步骤6)中水位观测点的位置布置在等分后条形注浆区短边中点附近，每个注浆区设置两个。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)、给出了车站底板和侧壁注浆加固区厚度的确定方法，能够有效的发挥注浆加固区的防水作用，同时有梯度的侧壁注浆加固区厚度也节省了注浆材料。

(2)、采用分区注浆、外堵内排的止水方式，既极大的提高了工作效率，又增加了止水效果且能够在无法施作降水井的暗挖地下空间中实施，方法的可操作性强。

(3)、本方法采用了设置水位观测点的方式，能够实时检测注浆加固效果，为后续工程的开展提供指导。

(4)、本发明适用于高水头情况下采用暗挖法进行地下空间开挖的工程。同时，本发明可以克服现有常规暗挖地下空间无水施工方法的不足，利用分区注浆、外堵内排的方式对地下水进行处理，是进行富水卵砾漂石地层地下空间无水施工的一种好的方法。

【附图说明】

图1是地铁车站底板和侧壁注浆加固区设置示意图。

图2为地铁车站分区注浆平面图。

图标说明

1.地下空间；2.降水井；3.边墙；4.地下空间侧壁注浆加固区；5.地下空间底板注浆加固区；6.水位线；7.含水层；8.隔水墙。

【具体实施方式】

下面结合附图1、2和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明涉及一种高水头暗挖地下空间开挖的堵排结合分区注浆治水方法，主要控制项目和施工步骤的内容如下：

步骤一，根据施工初步设计和现场实际情况确定车站主体结构注浆加固区的范围。

本步骤中，根据施工初步设计图纸来大致确定注浆加固区的面积大小。既通过车站底板面积确定底板注浆加固区的范围，通过水位高度确定车站侧壁注浆加固区的范围。

步骤二，通过理论计算和工程经验确定车站底板和侧壁注浆加固区的厚度。

本步骤中，根据抗渗设计、抗浮设计和底板抗弯验算，并结合现场实际工程经验来确定注浆加固区的厚度。

本步骤中，抗渗设计可按下式达西定律的变形形式进行：

式中：L为渗流途径，一般情况下渗流途径与注浆加固体的厚度相同；

q为地层深基坑每平方米面积平均渗水量经验值，注浆加固后取最大值；

Δh为水头差，一般取底板以上水位高度h。

本步骤中，抗浮设计可按下式进行：

γH＝kγ_wh

式中：H为基坑开挖后注浆体的厚度；

γ为注浆体重度，一般情况下取2.3；

γw为水的重度,取1.0；

h为水位高于注浆体底板高度，一般情况下按底板以上水位高度加上注浆体厚度计算。

最终得到:在高水头条件下，车站侧壁注浆加固区顶部厚度为2～3m，底部为3～4m，车站底板注浆加固区的厚度为5m左右，同时侧壁注浆加固区梯形的厚度每5m增加1m。地铁车站底板和侧壁注浆加固区的厚度范围如图1所示。

步骤三，在进行注浆加固之前，根据施工步序对矩形的车站底面进行注浆区域划分，并设置隔水墙。

本步骤中，车站底面的注浆区域划分主要由中楼板施工时的分段长度来确定。根据工程实际经验，一般将矩形的车站底面按照30m一个的长度等分成条形的注浆加固区。同时，在注浆区之间设置隔水墙帷幕，隔水墙帷幕的厚度一般为3m。地铁车站分区注浆平面图如图2所示。

步骤四，根据划分的注浆区域进行钻孔的布置并进行注浆。

本步骤中，车站底板上布置的是垂直钻孔，钻孔孔间距800mm，排间距800mm，采用梅花型布置，钻孔深度至车站底板以下的距离为底板注浆加固区的厚度。同时，车站侧壁注浆钻孔钻进角度和侧壁形成9°、18°、28°、36°的角度，钻进长度由车站侧壁注浆区的厚度和钻进角度求出。

步骤五，在注浆的同时，在地下空间底板平面上根据注浆分区设置一系列的疏干井，排水与注浆堵水同时进行。

本步骤中，每一个注浆分区内一般设置四口疏干井，在疏干井的底部配置上排水泵，排水作业与注浆堵水同时进行。疏干井的布置情况如图2所示。

步骤六，待注浆完成后，通过设置多个水位观测点，来以此判断堵排结合分区注浆治水方法的效果。

本步骤中，水位观测点的位置布置在等分后条形注浆区短边中点附近，一般情况下，每个注浆区设置两个。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。