集束多段水平袖阀管注浆施工方法与流程

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种加固富水粉细砂地层处隧道的施工方法。

背景技术：

注浆技术是隧道及地下工程施工中处理软弱围岩和富水地层的重要辅助方法。但在饱和动态含水粉细砂层中注浆，是隧道与地下工程软岩富水地层施工的一大难题，在这种地层中开挖隧道施工时极易发生涌水和涌砂等工程灾害。

目前，在这种地层中施工隧道，通常采用明挖法、暗挖法或冻结法等施工方法。在采取暗挖法，利用注浆技术处理饱和动态含水砂层时，可借鉴应用的工法不多。富水粉细砂地层在进行注浆加固时，存在粒径细、含泥量低、钻孔易塌孔、浆液难以渗透的缺陷。

如中国专利申请201310576180.3号公开的一种富水粉细砂地层动态化注浆施工方法，包括：根据地层及地下水情况将整个注浆范围由外至内依次分为止水区、止水加固区及加固区；检测地层参数进行施工准备；根据地层参数配置止水浆液，对止水区进行注浆止水；根据地层参数配置止水兼加固地层浆液，对止水加固区进行注浆止水并加固地层；根据地层参数配置加固地层浆液，对加固区进行注浆加固地层；对隧道待开挖区进行水压试验，检验渗透系数,并对土体强度进行检验，检查注浆效果；于检查结果为注浆效果良好时，进行隧道开挖，于检查结果为注浆效果不好时，查出注浆薄弱环节，对注浆薄弱环节针对性进行补充注浆。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、该方法需要多次检测地层参数，工艺较为繁琐，工时过长；(2)没有公开如何进行注浆加固的过程和方法。

因此，提供一种适合于富水粉细砂地层的工时短、工艺简单的集束多段水平袖阀管注浆施工方法成为业内急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种集束多段水平袖阀管注浆施工方法(简称xgz工法)，其通过对注浆管材、钻孔工艺、注浆工艺的调整，通过采用集束多段水平袖阀管注浆方法，解决了富水粉细砂地层注浆困难的问题，增强地层的整体稳定性，保证隧道开挖施工的安全，提高挖掘速度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种集束多段水平袖阀管注浆施工方法，包括：(1)、确定待挖隧道洞体的轮廓线，设定轮廓线的中心为定位圆心，沿待挖隧道洞体的纵向每20～30米设为一个待注浆区段；(2)、在待挖隧道洞体的掌子面围绕定位圆心，等距圆形阵列若干个直径相等的水平注浆孔的孔位，其中，最远处的水平注浆孔的圆心距离定位圆心的距离为12～15米，沿待挖隧道洞体的纵向方向每个水平注浆孔的长度设定为15～25米；以及(3)、将3根或4根等长的袖阀管集束为一组袖阀管组，在每个水平注浆孔中与水平注浆孔同圆心地水平置入一组袖阀管组，在袖阀管组与水平注浆孔之间注入配置好的套壳料，通过注浆芯管将注浆液对袖阀管组进行集束水平袖阀管注浆。

可选择地，进一步包括以下步骤：重复步骤(1)～(3)，将待挖隧道洞体依次经过多个待注浆区段进行多段注浆，完成待挖隧道洞体的集束多段水平袖阀管注浆。

可选择地，水平注浆孔的直径设定为300～500毫米。

可选择地，袖阀管的直径为80～90毫米，袖阀管的长度为4～6米。

可选择地，在步骤(3)中，集束水平袖阀管注浆采取分段后退式注浆工艺，注浆分段步距设定为50～80厘米。

可选择地，在步骤(3)中，集束水平袖阀管注浆的注浆压力设定为1.5～2兆帕。

可选择地，相邻的两个水平注浆孔的孔位之间彼此间隔，在完成集束水平袖阀管注浆后，相邻的两个水平注浆孔的浆液扩散区域彼此交叠。

可选择地，在集束水平袖阀管注浆过程中，注浆液的扩散半径为1.5～2.0米，浆液的凝胶时间为15～30分钟，注浆速度为20～30升/分。

可选择地，在集束水平袖阀管注浆过程中，注浆液包括重量比为1:1～0.8的水泥浆和水玻璃浆，其中，水玻璃浆的浓度设定为35波美度；套壳料包括重量比为1.5～1.6:1:1的水、水泥和粘土。

优选地，在集束水平袖阀管注浆过程中，注浆工艺设定为跳孔注浆且跳孔距离逐渐增大。

优选地，袖阀管的壁厚为5～6毫米。

可选择地，水平注浆孔的钻孔顺序及注浆顺序均为自位于中心的水平注浆孔的孔位向四周的水平注浆孔的孔位渐进操作。

本发明的有益效果是：(1)、适合于富水粉细砂地层，解决了富水粉细砂地层注浆困难的问题，增强地层的整体稳定性；(2)、保证隧道开挖施工的安全，提高了挖掘速度；(3)、注浆过程中浆液扩散范相互交叠，进一步提高注浆加固效果。

附图说明

图1示出了本发明的集束多段水平袖阀管注浆施工方法的流程图。

图2a和图2b示出了本发明的袖阀管与水平注浆孔之间的布置示意图。

图3示出了本发明的浆液扩散区域的示意图。

具体实施方式

接下来参照附图具体描述本发明的集束多段水平袖阀管注浆施工方法。

首先，为了加快施工进度，需要超前探明地质条件，测定埋深等问题，接着如图1所示，在步骤s1中，确定待挖隧道洞体的轮廓线q，设定轮廓线的中心为定位圆心p(请参考图3)，沿待挖隧道洞体的纵向每20～30米设为一个待注浆区段。

在步骤s2中，在待挖隧道洞体的掌子面围绕定位圆心p，采用全站仪、钢尺等工具等距圆形阵列若干个直径均为300～500毫米的水平注浆孔m的孔位，其中，最远处的水平注浆孔的圆心s距离定位圆心p的距离为12～15米，沿待挖隧道洞体的纵向方向每个水平注浆孔的长度设定为15～25米。

然后，在步骤s3中，将3根或4根等长的袖阀管n集束为一组袖阀管组(请参考图2)，在本发明中，袖阀管由无缝钢管制成，每根袖阀管的直径为85毫米，长度为5米。在每个水平注浆孔m中与其同圆心地水平置入一组袖阀管组，在袖阀管组与水平注浆孔之间注入配置好的套壳料，通过注浆芯管将注浆液对袖阀管组进行集束水平袖阀管注浆。

作为一种可替代的实施方式，水平注浆孔的钻孔顺序及注浆顺序均为自位于中心的水平注浆孔的孔位向四周的水平注浆孔的孔位渐进操作，从而保证在钻孔中不会发生塌方及破坏中管棚的危险事故，注浆过程中不易发生窜浆、冒浆的现象。

在该非限制性实施方式中，在对水平注浆孔m进行钻孔时，按照设计的孔位，调整好钻孔角度，采用地质钻机进行引孔，成孔后再下入袖阀管至设计深度。在集束水平袖阀管注浆过程中，注浆压力设定为1.5～2兆帕，从而可以保证注浆加固范围内充填地层空隙，提高岩体密实度，增强其整体性，保证开挖施工安全。

进行注浆的浆液及套壳料需提前配置好，在集束水平袖阀管注浆过程中，注浆液包括重量比为1:1～0.8的水泥浆和水玻璃浆，其中，水玻璃浆的浓度设定为35波美度。同时，套壳料包括重量比为1.5～1.6:1:1的水、水泥和粘土，从而对水平注浆孔的孔壁进行防护，防止发生塌孔情况。

在集束水平袖阀管注浆过程中，注浆液的扩散半径为1.5～2.0米，浆液的凝胶时间为15～30分钟，注浆速度为20～30升/分，由此，如图3所示，相邻的两个水平注浆孔的孔位之间在没有注浆之前是彼此间隔，在完成集束水平袖阀管注浆后，相邻的的两个水平注浆孔的浆液扩散区域彼此交叠，从而提高注浆后的岩层密度。

作为又一种可替代实施方式，每个水平注浆孔在进行注浆时采取后退式分段注浆工艺，每次注浆段长控制为0.5米，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆，以此下去，直至完成注浆段注浆。注浆过程对浆液进行凝胶时间的测定，确保注浆施工效果。

在完成一个水平注浆孔的注浆工作后，本发明采用跳孔注浆方式，即先进行单序孔注浆，再进行双序孔袖阀管补充注浆。同时，为了防止出现串浆的情况，在进行跳空注浆时，控制跳孔的距离逐步加大，同时采取定量注浆以控制单孔注浆量的措施，从而防止串浆情况的发生。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。