本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法。
背景技术：
在隧道施工过程中，为了进一步增加隧道施工的安全性、减少隧道施工对地质条件的影响、降低隧道内涌水喷砂等事故的发生以及保证施工人员的人身安全等，因此需要在隧道内施加各种各样的保护结构，例如初期支护、衬砌、支护钢架等结构。
与日益增多的隧洞建设需求相比，关于复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工的研究却相对滞后。目前，关于深埋隧洞裂隙岩体注浆技术的研究尚处于探索阶段，相应的研究成果系统性、适用性不强，理论研究和工程实践方面均存在明显不足，与实际要求上存在一定差距。
浆液在地层内的有效扩散距离，决定着注浆孔的布置、注浆工程的质量和注浆成本的控制，因而是注浆施工中需要准确控制的重要参数。近几十年来，国内外学者对渗透注浆法进行了广泛而深入的研究，发展了一系列注浆渗透理论，如马格理论(球形扩散理论)、柱形扩散理论、卡罗尔理论、单平板裂隙注浆渗透模型、baker公式、glombad公式等。但总体来说，与注浆材料、注浆工艺、注浆设备的快速发展鲜明对比的是注浆理论的研究相对比较缓慢。
实际上，浆液在地层中往往以多种形式运动，而且这些运动形式随着地层的变化、浆液的性质以及压力的变化而相互转化或并存，但在一定条件下总是以某种流动形式为主，由于目前在本领域的研究较少，现有的方法无法满足在复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工中的应用。
技术实现要素：
为了克服现有技术中在复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工中可参考注浆方法较少，无法满足现有施工应用的技术问题，本发明实施例提供一种小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法，保证了在复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工中的注浆效果符合施工要求，保证了施工安全，提高了施工质量。
为实现上述目的，本发明提供了一种小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法，所述注浆方法包括：确定钻孔孔位；根据所述钻孔孔位进行钻孔操作，并确定所述钻孔孔位的钻孔状态；对所述钻孔孔位进行注浆操作，并在注浆操作过程中获取所述钻孔孔位的注浆状态；根据所述注浆状态调整注浆操作，并在所述注浆状态满足预设条件的情况下，结束所述注浆操作并获得注浆孔；检验所述注浆孔，在所述注浆孔不符合检验标准的情况下，对所述注浆孔进行补充注浆操作，直至所述注浆孔符合检验标准。
优选地，所述确定钻孔孔位包括：按照隧洞的开挖方向为轴向，以所述隧洞的开挖轮廓线为边界，呈辐射状布置所述钻孔孔位，其中所述钻孔孔位以预设间距布置。
优选地，所述对所述钻孔孔位进行钻孔操作，并确定所述钻孔孔位的钻孔状态，包括：按照由上至下、从外到内的顺序对所述钻孔孔位进行钻孔操作；判断在钻孔过程中是否遇到泥夹层或发生涌水事故；在所述钻孔过程中遇到泥夹层或发生涌水事故的情况下，确定所述钻孔孔位处于异常钻孔状态，在所述钻孔过程中未遇到泥夹层或发生涌水事故的情况下，确定所述钻孔孔位处于正常钻孔状态。
优选地，所述注浆方法还包括：在注浆操作开始之前对所述钻孔孔位进行清洗。
优选地，所述对所述钻孔孔位进行清洗，包括：采用压力骤升骤减的放水方式对所述钻孔孔位进行清洗；判断清洗后的水是否处于洁净状态，并在所述清洗后的水处于洁净状态的情况下，继续清洗所述钻孔孔位10分钟；和/或判断进行清洗的总清洗时间是否低于30分钟，并在所述总清洗时间低于30分钟的情况下，继续清洗所述钻孔孔位。
优选地，所述基于所述钻孔状态对所述钻孔孔位进行注浆操作，并在注浆操作过程中获取所述钻孔孔位的注浆状态包括：在所述钻孔孔位处于正常钻孔状态的情况下，待钻孔完成后对所述钻孔孔位进行注浆操作；在所述钻孔孔位处于异常钻孔状态的情况下，采用每钻一段深度注一段深度的方式对所述钻孔孔位进行注浆操作，每一次钻孔的深度小于钻孔孔位总深度；获取在所述注浆操作过程中所述钻孔孔位的进浆速度以及所述钻孔孔位内的注浆压力作为所述注浆状态；所述根据所述注浆状态调整注浆操作，包括：在所述进浆速度大于预设进浆值且所述进浆压力小于预设压力值的情况下，调整所述注浆操作的浆液浓度及配合比，并采用小泵量低压力的方式进行注浆操作。
优选地，所述在所述注浆状态满足预设条件的情况下，结束所述注浆操作并获得注浆孔，包括：判断所述进浆速度是否小于预设进浆速度值，以及判断所述进浆压力是否达到预设压力阈值；在所述进浆速度小于所述预设进浆速度值以及所述进浆压力达到所述预设压力阈值的情况下，获取所述注浆操作所消耗的注浆总量；在所述注浆总量达到预设阈值的情况下，确定所述注浆状态满足预设条件，结束所述注浆操作并获得注浆孔。
优选地，所述在所述注浆孔不符合检验标准的情况下，对所述注浆孔进行补充注浆操作，直至所述注浆孔符合检验标准，包括：对所述注浆孔进行压水实验；获取所述注浆孔在所述压水实验下的吸水量；在所述吸水量大于预设吸水阈值的情况下，判断所述注浆孔不符合检验标准。
优选地，所述注浆方法还包括：基于所述隧洞的开挖面的大小，在所述隧洞的开挖面布置至少一个泄水孔孔位，并在完成所述钻孔操作后对所述泄水孔孔位进行钻孔操作，以生成泄水孔。
优选地，所述注浆方法还包括：获取所述隧洞的汇水量；基于所述汇水量根据预设抽水方案对所述隧洞内汇集的水进行抽离操作。
通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：
通过根据钻孔孔位的钻孔状态进行注浆操作，保证了进行注浆操作的每个钻孔孔位都符合施工要求，并对注浆操作的注浆效果进行补偿和调整，从而保证了向隧道掌子面前方注入的浆液能够有效的与隧道周围的围岩融合到一起，并起到充足的稳固围岩、隔绝暗水等作用，从而保证了在复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工中的注浆效果符合施工要求，保证了施工安全，提高了施工质量。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例提供的小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法的具体实施流程图；
图2为本发明实施例提供的小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法中布置钻孔孔位的示意图；
图3为本发明实施例提供的小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法中对异常钻孔状态的钻孔孔位的注浆深度示意图。
具体实施方式
为了克服现有技术中在复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工中可参考注浆方法较少，无法满足现有施工应用的技术问题，本发明实施例提供一种小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法，通过根据钻孔孔位的钻孔状态进行注浆操作，并对注浆操作的注浆效果进行补偿和调整，从而保证了在在复杂环境下小断面引水隧洞长距离施工中的注浆效果符合施工要求，保证了施工安全，提高了施工质量。
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
请参见图1所示，本发明公开一种小断面引水隧洞长距离施工的注浆方法，所述注浆方法包括：
s10)确定钻孔孔位；
s20)根据所述钻孔孔位进行钻孔操作，并确定所述钻孔孔位的钻孔状态；
s30)基于所述钻孔状态对所述钻孔孔位进行注浆操作，并在注浆操作过程中获取所述钻孔孔位的注浆状态；
s40)根据所述注浆状态调整注浆操作，并在所述注浆状态满足预设条件的情况下，结束所述注浆操作并获得注浆孔；
s50)检验所述注浆孔，在所述注浆孔不符合检验标准的情况下，对所述注浆孔进行补充注浆操作，直至所述注浆孔符合检验标准。
在本发明实施例中，所述确定钻孔孔位包括：按照隧洞的开挖方向为轴向，以所述隧洞的开挖轮廓线为边界，呈辐射状布置所述钻孔孔位，其中所述钻孔孔位以预设间距布置。在本发明实施例中，优选的，所述预设间距为30-50cm。
请参见图2，在一种可能的实施方式中，为保证隧洞施工在引水隧洞中的安全进行，施工人员以隧道的掌子面为截面，以隧洞的开挖方向为轴向，以及以隧洞的开挖轮廓线为边界，在隧洞的掌子面上布置钻孔孔位，钻孔孔位呈由轴向向边界辐射状进行布置，且每个钻孔孔位之间保持预设间距。在钻孔孔位布置完成后，对钻孔孔位进行编号，在本发明实施例中，所述钻孔孔位的预设间距为40cm。
在本发明实施例中，通过在隧洞掌子面按照隧洞开挖方向以及隧洞的开挖轮廓线，以从内向外辐射的布置方式设置多个钻孔孔位，从而不仅对超前于开挖掌子面的隧洞围岩进行了稳固操作，降低了在复杂环境下小断面引水隧洞周围围岩的不稳定状况，同时通过本方案的孔位布置结构，在越靠近边缘的地方布置的钻孔孔位越多，因此对周围围岩的稳固作用越明显，因此还进一步提升了对隧洞周围的围岩的稳固作用。
在本发明实施例中，所述对所述钻孔孔位进行钻孔操作，并确定所述钻孔孔位的钻孔状态，包括：按照由上至下、从外到内的顺序对所述钻孔孔位进行钻孔操作；判断在钻孔过程中是否遇到泥夹层或发生涌水事故；在所述钻孔过程中遇到泥夹层或发生涌水事故的情况下，确定所述钻孔孔位处于异常钻孔状态，在所述钻孔过程中未遇到泥夹层或发生涌水事故的情况下，确定所述钻孔孔位处于正常钻孔状态。
在本发明实施例中，由于在复杂环境下小断面引水隧洞中围岩的稳定性较差，因此开挖掌子面下方的围岩稳定性要低于开挖掌子面上方的围岩，同样的原理，开挖掌子面外侧的围岩稳定性也要低于开挖掌子面中间的围岩稳定性，因此通过实施本发明实施例的技术方案，能够更加保证钻孔过程中的安全性。进一步地，在复杂环境下小断面引水隧洞的钻孔过程中很可能遇到泥夹层或发生涌水的情况，此时若继续钻孔操作，可能为施工人员带来人身安全危险，因此需要根据当前钻孔的围岩状况进行对应的分类，以便于后续分别处理，从而进一步提高施工过程中的安全性，保证施工人员的人身安全。
进一步地，在本发明实施例中，所述注浆方法还包括：在注浆操作开始之前对所述钻孔孔位进行清洗。
由于在复杂环境下小断面引水隧洞中的围岩通常具有较多的碎石，因此钻孔后的孔道中会遗留很多碎石、泥沙或污水等，而为了尽快使得注浆后的浆液与周围围岩凝固到一起，因此注浆的浆液往往具有一定粘稠度，因此若不对钻孔后的孔道进行清洗操作，则一方面无法将孔道周围的围岩中的碎石、泥沙等排掉，在后续注浆操作中很容易与浆液凝固在孔道附近而无法对更大范围的围岩进行充分渗透，从而大大减小注浆的效果；另一方面从孔道中回涌的浆液可能与孔道中的碎石、泥沙等混合到一起并产生凝固，从而在孔道中形成一定阻塞作用，不利于后续的注浆操作，降低注浆效果，降低施工人员的工作效率。
在本发明实施例中，所述对所述钻孔孔位进行清洗，包括：采用压力骤升骤减的放水方式对所述钻孔孔位进行清洗；判断清洗后的水是否处于洁净状态，并在所述清洗后的水处于洁净状态的情况下，继续清洗所述钻孔孔位10分钟；和/或判断进行清洗的总清洗时间是否低于30分钟，并在所述总清洗时间低于30分钟的情况下，继续清洗所述钻孔孔位。
在本发明实施例中，通过对钻孔孔位进行清洗操作，并根据清洗的清洗状态以及清洗时间双重指标保证对钻孔孔位的清洗效果，保证了清洗后的钻孔孔位具有合格的注浆条件，使得后续注浆操作的注浆效果更加符合施工要求，保证了施工人员的人身安全。
在本发明实施例中，所述基于所述钻孔状态对所述钻孔孔位进行注浆操作，并在注浆操作过程中获取所述钻孔孔位的注浆状态包括：在所述钻孔孔位处于正常钻孔状态的情况下，待钻孔完成后对所述钻孔孔位进行注浆操作；在所述钻孔孔位处于异常钻孔状态的情况下，采用每钻一段深度注一段深度的方式对所述钻孔孔位进行注浆操作，每一次钻孔的深度小于钻孔孔位总深度；获取在所述注浆操作过程中所述钻孔孔位的进浆速度以及所述钻孔孔位内的注浆压力作为所述注浆状态；所述根据所述注浆状态调整注浆操作，包括：在所述进浆速度大于预设进浆值且所述进浆压力小于预设压力值的情况下，调整所述注浆操作的浆液浓度及配合比，并采用小泵量低压力的方式进行注浆操作。
请参见图3，在一种可能的实施方式中，施工人员在对设置的钻孔孔位进行钻孔的过程中，例如钻到了整个孔位的1/4深度的位置，发现发生了涌水的施工事故，因此判断当前钻孔孔位处于异常钻孔状态，立即停止钻孔，在对当前钻孔孔位进行清洗操作后立即对该钻孔孔位进行注浆操作，并在注浆操作的过程中实时监控注浆操作的进浆速度以及注浆压力，在本发明实施例中，施工人员在进行注浆操作后当前钻孔孔位的钻孔状况符合施工要求，此时施工人员继续对当前钻孔孔位进行钻孔操作，并在钻到下一个1/4深度，即总深度的1/2的深度时，停止钻孔操作，并重复执行上述注浆操作，并在当前钻孔孔位符合施工要求的情况下，继续进行钻孔操作，直到完成当前钻孔孔位的钻孔以及注浆操作。
需要说明的是，在本发明实施例中，当钻孔孔位处于异常钻孔状态的情况下，每一段的钻孔深度可以根据实际情况进行调整，上述实施例中的每一段的钻孔深度仅作为一种具体的实施例，而不应解释为对本发明的限制，本发明实施例中的每一段的钻孔深度可以为1/4深度也可以为其他不大于总深度的深度值，每一段的钻孔深度可以与其他段的钻孔深度相等也可以不相等，都应该属于本发明的保护范围，在此不做过多赘述。
进一步地，在本发明实施例中，所述在所述注浆状态满足预设条件的情况下，结束所述注浆操作并获得注浆孔，包括：判断所述进浆速度是否小于预设进浆速度值，以及判断所述进浆压力是否达到预设压力阈值；在所述进浆速度小于所述预设进浆速度值以及所述进浆压力达到所述预设压力阈值的情况下，获取所述注浆操作所消耗的注浆总量；在所述注浆总量达到预设阈值的情况下，确定所述注浆状态满足预设条件，结束所述注浆操作并获得注浆孔。
在一种可能的实施方式中，预设进浆速度为4-6l/min，优选地，预设进浆速度为5l/min，预设压力阈值为2.5mpa，施工人员在对当前钻孔孔位进行注浆操作的过程中，发现当前钻孔孔位的进浆速度为6.5l/min，大于预设进浆速度，且当前钻孔孔位的进浆压力为1.3mpa，小于预设压力阈值，因此判断当前注浆的浆液浓度过低或当前注浆速度过快或当前钻孔孔位周围的围岩缝隙过大而导致注入的浆液无法与当前钻孔孔位周围的围岩进行有效结合，因此立即停止对当前钻孔孔位的注浆操作，并及时调整注浆浆液的浆液浓度及配合比，并采用小泵量低压力的方式进行注浆操作，在注浆一段时间后，发现注浆操作的进浆速度达到预设进浆速度以及进浆压力达到了预设压力阈值，此时获取当前的注浆总量，发现当前的注浆总量为0.6m3，小于预设阈值，例如0.8m3，因此继续注浆操作，知道注浆的总量达到预设阈值后，确定当前注浆操作状态满足预设条件，结束注浆操作并获得注浆孔。
在本发明实施例中，通过对注浆过程中的各项参数进行实时监控，并根据各项参数的变化状况调整注浆操作或注浆浆液，从而保证了当前注浆操作注入的浆液能够有效渗透到隧洞周围的围岩中并凝固下来，以提供足够的稳固作用，同时凝固的浆液还能够与周围的围岩一起形成有效的防水屏障，防止在隧洞的挖掘过程中出现涌水等事故的发生，避免了隧洞结构的变形，保证了在后续的隧洞挖掘工作中隧洞的稳定性，保障了施工人员的人身安全。
在本发明实施例中，所述在所述注浆孔不符合检验标准的情况下，对所述注浆孔进行补充注浆操作，直至所述注浆孔符合检验标准，包括：对所述注浆孔进行压水实验；获取所述注浆孔在所述压水实验下的吸水量；在所述吸水量大于预设吸水阈值的情况下，判断所述注浆孔不符合检验标准。
在本发明实施例中，在完成对钻孔孔位的注浆操作后，必须对钻孔孔位的注浆状态进行检验，以进一步确保注浆效果符合施工要求，保障施工人员的人身安全，在一种可能的实施方式中，施工人员通过对当前注浆孔压入预设压力以及预设流量的水以进行压水实验，并在进行压水实验的过程中实时监控注浆孔的吸水量，并判断当前吸水量是否大于预设吸水阈值，例如预设吸水阈值为1l/min，若当前的吸水量大于该预设吸水阈值，则说明当前注浆孔的注浆效果不符合检验标准，需要再次进行注浆操作，以使当前注浆孔的注浆效果符合施工要求。
在本发明实施例中，通过对完成注浆操作后的注浆孔进行再一次的检验以再一次确保该注浆孔是否符合施工要求，从而进一步保证了每个执行注浆操作的注浆孔都符合施工要求，保证了后续施工过程中施工人员的人身安全。
进一步地，在本发明实施例中，所述注浆方法还包括：基于所述隧洞的开挖面的大小，在所述隧洞的开挖面布置至少一个泄水孔孔位，并在完成所述钻孔操作后对所述泄水孔孔位进行钻孔操作，以生成泄水孔。
由于在复杂环境下小断面引水隧洞周围的围岩中可能包含较多的水分，因此若直接对钻孔后的钻孔孔位进行注浆操作，则注入的浆液可能会因被围岩中的水分稀释而无法达到预定的浓度要求，从而无法与周围的围岩有效结合，进而导致注浆效果无法达到施工要求，因此在本发明实施例中，通过在隧洞开挖面布置泄水孔，将围岩中的水自然泄出，从而进一步保证注浆操作注入的浆液浓度满足预设要求，进而保证注浆操作的注浆效果符合施工要求，保障施工人员的人身安全。
进一步地，在本发明实施例中，所述注浆方法还包括：获取所述隧洞的汇水量；基于所述汇水量根据预设抽水方案对所述隧洞内汇集的水进行抽离操作。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。