一种暗挖隧道超深孔注浆用套壳料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程领域，尤其涉及一种应用在填海区域软弱底层、硬塑性粘土层、全强风化地层中暗挖隧道超深孔注浆用套壳料。
【背景技术】
[0002]现有的暗挖隧道超深孔注浆方式存在如下技术问题:由于在填海区域存在填石、砂层、淤泥等软弱地层，从地表往下为回填土层、全、强风化混合花岗片麻岩，地下水丰富，主要为孔隙水、局部为基岩裂隙水，渗透性强、水量大，地下风化岩具有遇水易崩解的特点。此类地层暗挖隧道施工，存在很大的技术难度和风险。现有的隧道内水平深孔或地表垂直注浆无法应用在填海区域软弱底层、硬塑性粘土层、全强风化地层中。
[0003]此外，目前的隧道水平或垂直注浆结构受注浆管材料、套壳料、注浆孔布置设计等因素的限制，其注浆结果通常在25米深度以内。
[0004]现有暗挖隧道注浆中的袖阀管承受的压力有限，容易出现因串浆而引起的袖阀管内进浆问题以及因袖阀管变形而导致的卡管问题。现有使用的袖阀管结构复杂、成本较高、无法重复使用。此外，现有的套壳料耐压程度不够，容易出现在高压注浆时浆液外溢的情况。
[0005]为了顺应城市发展需求，确保隧道施工和结构安全，进行合理的隧道周围地层注浆加固是十分重要的。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种暗挖隧道超深孔注浆用套壳料，在高压注浆时耐受高压，能够克服注浆过程中因串浆而引起的袖阀管内进浆问题以及因袖阀管变形而导致的卡管问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种暗挖隧道超深孔注浆用套壳料，用以在暗挖隧道超深孔注浆中耐受高压，以保证高压注浆时的注浆浆液不外溢，其特征在于，套壳料主要由水泥、膨润土、水以及外加剂混合而成，其中:水泥、膨润土、水以及外加剂的体积比为:1:m:n:0.03，其中:m的取值范围为(1.2，1.5)，η的取值范围为(1.5，2)，用以使套壳料浆液在高压注浆时耐受高压；套壳料浆液的凝固时间和强度增长速率控制在2-5天内满足灌楽条件。
[0008]其中，套壳料是在暗挖隧道超深孔注浆的钻孔作业后的钻孔孔底自下而上灌注而成。
[0009]其中，注浆浆液为混合有水玻璃溶液的超细水泥浆或硅酸盐水泥浆，超细水泥浆或硅酸盐水泥浆与水玻璃溶液的体积比为:1:a，其中:a的取值范围为(0.5，I);超细水泥浆或硅酸盐水泥浆中水和水泥的体积比为:b:1，其中:b的取值范围为(0.6，I);水玻璃溶液的浓度为45Be’，模数为n，其中，η的取值范围为(2.4，2.8)。
[0010]其中，注浆浆液的扩散半径范围在0.5m-1.5m之间，高压注浆时的压力在lMpa_3Mpa。
[0011 ] 其中，钻孔作业所使用的钻机包括:在地表上进行泥浆护壁垂直钻孔时使用的地质钻机或在洞内水平钻孔时使用的跟管钻机，钻孔的孔径不小于130mm。
[0012]本发明所提供的暗挖隧道超深孔注浆用套壳料，具有如下有益效果:套壳料中水泥、膨润土、水以及外加剂的体积比为:1:m:n:0.03，其中:m的取值范围为(1.2，1.5)，η的取值范围为(1.5，2)，使其具有脆性高、收缩性小、力学强度适中等优点，可以使套壳料浆液在高压注浆时耐受高压，能够克服注浆过程中因串浆而引起的袖阀管内进浆问题以及因袖阀管变形而导致的卡管问题。此外，该套壳料体积比还能够实现凝固时间和强度增长速率的平衡。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本发明实施例暗挖隧道超深孔注浆注浆方法的结构框图。
[0015]图2是本发明实施例暗挖隧道超深孔注浆结构的套壳料的结构示意图。
[0016]图3是本发明实施例暗挖隧道超深孔注浆结构的袖阀管的结构示意图。
[0017]图4是本发明实施例暗挖隧道超深孔注浆结构的注浆芯管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]结合参见图1-图4，为本发明一种暗挖隧道超深孔注浆方法的实施例一。
[0020]如图2所示，本发明公开了一种暗挖隧道超深孔注浆用套壳料，用以在暗挖隧道超深孔注浆中耐受高压，以保证高压注浆时的注浆浆液不外溢，可以应用在下述暗挖隧道超深孔注浆方法的步骤S20中(如图2所示的标注3为灌注完成后的套壳料结构)。
[0021]本实施例中的套壳料是在暗挖隧道超深孔注浆的钻孔作业后的钻孔孔底自下而上灌注而成，其主要由水泥、膨润土、水以及外加剂混合而成，其中:水泥、膨润土、水以及外加剂的体积比为:1:m:n:0.03，其中:m的取值范围为(1.2,1.5)，η的取值范围为(1.5,2),用以使套壳料浆液在高压注浆时耐受高压。
[0022]水泥、膨润土、水以及外加剂的体积比可以保持套壳料的脆性较高，收缩性小，力学强度适宜。能够实现防止串浆的情况下兼顾开环，使在橡胶套和止浆塞的作用下，迫使在灌浆段范围内挤破套壳料而进入地层。
[0023]其它实施方式中，套壳料水泥、膨润土、水以及外加剂的浆液的比重为1.5，漏斗粘度24-26s，其能够实现套壳料浆液的凝固时间和强度增长速率控制在2-5天内，以最优的效率满足灌浆条件。
[0024]优选的，套壳用量=1.3X Ji *R*H。其中:R=钻孔半径*2-袖阀管半径*2，H=注浆段高度。
[0025]具体实施时，套壳料浇注成孔后，将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内注浆段。其中:止浆固管料为混合有速凝剂的速凝水泥浆，其中:所述速凝剂为水玻璃或氯化妈，水泥楽中水和水泥的体积比为:1:1.5。
[0026]进一步的，还包括制备注浆浆液的步骤，其中:注浆浆液为混合有水玻璃溶液的超细水泥浆或硅酸盐水泥浆，超细水泥浆或硅酸盐水泥浆与水玻璃溶液的体积比为:1:a，其中:a的取值范围为(0.5，I);超细水泥楽或娃酸盐水泥楽中水和水泥的体积比为:b:1，其中:b的取值范围为(0.6，I);水玻璃溶液的浓度为45Be’，模数为n，其中:n的取值范围为(2.4,2.8)0
[0027]优选的，注浆浆液的扩散半径范围在0.5m-l.5m之间，注浆孔间距为1.0-2.0m,高压注浆时的压力在lMpa_3Mpa。
[0028]具体实施时，本实施例中的暗挖隧道超深孔注浆方法包括以下步骤:步骤S10，在洞内水平钻孔或地表上进行泥浆护壁垂直钻孔；具体实施时，在洞内水平钻孔使用跟管钻机钻进，钻孔孔径130_。在此过程中，配合使用制浆设备、高压主双液注浆泵并设置三通管路运行，以实现单双浆液的注浆施工。在地表上进行泥浆护壁垂直钻孔时，可以使用地质钻机，套管护壁。在此过程中，配合使用制浆设备、高压主双液注浆泵并设置三通管路运行，以实现单双浆液的注浆施工。
[0029]进一步的，步骤SlO之前还包括:搭设施工平台，测量钻孔的孔位及校正钻机方位和倾角的步骤。该步骤可为超深孔注浆的安全作业做好准备。同时，测量钻孔的孔位及校正钻机方位和倾角的步骤可对注浆孔进行有效且合理的布置，可有效规避局部基岩裂隙水的问题。
[0030]步骤S20，将配制好的套壳料送至钻孔的孔底，自下而上对套壳料进行灌注；其步骤可使套壳料既能在一定的压力下，压开填料进行横向注浆，又能在高压注浆时，阻止浆液沿孔壁或管壁流出地表。
[0031]步骤S30，制作底部封闭的袖阀管，并将其垂直压入钻孔内，使袖阀管的中心轴线位于钻孔的中心位置。其中:垂直压入钻孔可使在注浆过程中袖阀管周围各个部分的压力均衡，防止引发崩解等危险。
[0032]进一步的，步骤S30之后还包括:配置止浆固管料，在袖阀管上安装止浆环，并在袖阀管的射浆孔的上部区域内注入止浆固管料直至孔口的止浆固管料凝固；其中:止浆固管料的凝固时间控制在2-5天以内。
[0033]具体实施时，套壳料浇注成孔后，将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内注浆段。
[0034]进一步的，还包括制备注浆浆液的步骤，其中:注浆浆液为混合有水玻璃溶液的超细水泥浆或硅酸盐水泥浆，超细水泥浆或硅酸盐水泥浆与水玻璃溶液的体积比为:1:a，其中:a的取值范围为(0.5，I);超细水泥楽或娃酸盐水泥楽中水和水泥的体积比为:b:1，其中:b的取值范围为(0.6，I);水玻璃溶液的浓度为45Be’，模数为n，其中:n的取值范围为(2.4,2.8)0
[0035]步骤S40，在袖阀管内置入注浆芯管，通过注浆芯管对袖阀管进行第一次注浆。
[0036]具体实施时，第一次注浆为自下而上进行的分段间歇性注浆，注浆浆液为上述制备注浆浆液步骤中所制备的浆液，注浆浆液的扩散半径范围在0.5m-l.5m之间，注浆孔间距为1.0-2.0m,高压注浆时的压力在lMpa-3Mpa。
[0037]优选的，步骤S40还包括监测地面及建筑物的沉降情况的步骤，用以控制注浆前后建筑物的上抬量不得超过2mm，其中:当发现被加固建筑物有上抬的趋势，即停止注浆，待消除安全隐患后继续作业。
[0038]步骤S50，通过注浆芯管对袖阀管进行第二次注浆。第二次注浆为自下而上进行的分段间歇性注浆，注浆浆液为上述制备注浆浆液步骤中所制备的浆液，注浆浆液的扩散半径范围在0.5m-1.5m之间，注浆孔间距为1.0-2.0m,高压注浆时的压力在lMpa_3Mpa。
[0039]优选的，步骤S50还包括监测地面及