一种基于断裂带地面注浆的治理方案的制作方法

本发明属于注浆工程，具体涉及一种基于断裂带地面注浆的治理方案。

背景技术：

1、断裂带是断层运动的应力集中部位，因此断裂带形成了不同于其他部位的特殊地质形态，其中发育一系列密集的破碎面，或者杂乱堆积着由断层运动形成的岩石碎块、碎屑及后来充填的断层泥等物，再加上张节理、剪节理等半生改造，工程地质条件相当复杂。

2、根据构造岩的不同，断裂带呈现不同的特征，然而，断层破碎带在工程应用中多表现出性能较差这一特点，而实际施工中，又不可避免的面对断裂带，为了满足工程的施工质量和使用要求，当遇到断层破碎带时需要采取措施对其进行处理。

3、然而，原生态的阻水断裂带，水泥浆在这种地层中可注性差，达不到浆液注入量的要求，因而降低了堵水和加固的效果，因此本着不良地质段治理首先需要达到堵水的目的，封堵地下水向主洞的导水通道，减少主洞掘进过程中的涌水量，为主洞安全顺利施工创造有利条件；同时，另一个主要目的是围岩加固，通过注浆浆液注入围岩中，使洞周岩体形成一个加固圈，从而提高岩体的整体强度和稳定性。

4、基于上述问题，提出了一种基于断裂带地面注浆的治理方案。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中心存在的问题，提供了一种基于断裂带地面注浆的治理方案，包括以下步骤：

2、s1：确定地面预注浆范围，并布置地面预注浆孔和预注浆试验孔；

3、s2：选择地面预注浆材料计算及注浆量；

4、s3：两步法分阶段注浆；

5、s4：地面预注浆钻孔注浆施工；

6、s5：安装注浆设备；

7、s6：钻孔布置；

8、s7：套管分级固管，随即下放花管及环形空间充填；

9、s8：复合钻进和无线随钻测斜定向钻进技术施工钻孔；

10、s9：将浆液高压灌入地层，并在地层内固化形成结石体；

11、s10：注浆监测及监控并进行注浆效果检查。

12、优选的，所述s1中，对地面“l型”定向钻进超前注浆钻孔轨迹进行计算分析，经垂直段和造斜段钻孔，进入水平注浆段，布设地面注浆孔，地面预注浆孔布置包括确定注浆处理圈厚度和布置注浆孔断面两步，其中在确定注浆处理圈厚度时，水头折减以及加固体实际允许抗压强度，在布置注浆孔断面时，注浆孔需平均分布在布孔圈上，注浆处理厚度公式为：

13、

14、式中，b为注浆处理圈厚度(m)；d为隧洞开挖等效直径(m)；σ为围岩加固体允许抗压强度(mpa)；pw为加固圈承受的外水压力(mpa)；pd为加固圈承受的围岩荷载(mpa)；

15、之后取一个钻孔作为试验孔，进行地面“l”定向钻超前勘探及钻孔注浆试验，先导试验孔取每个注浆段的顶部钻孔进行实施。

16、优选的，所述s2中，注浆材料采用改性单液水泥浆与综合黏土水泥浆相结合，注浆段浆液注入量根据浆液有效径向扩散距离和注浆段平均裂隙率参数确定，其中注浆量公式为：

17、q＝aπ (r+r)2 lnb/m； (2)

18、式中，q为浆液注入量(m3)；a为浆液超扩散消耗系数；r为浆液有效扩散距离(m)；r为注浆孔布置圈半径(m)；l为注浆段长(m)；n为岩层平均裂隙率；b为浆液充填系数；m为浆液结石率。

19、优选的，所述s3中，地面预注浆采用裸孔堵水注浆和下放钢花管后高压挤密劈裂注浆。

20、优选的，所述s4中，地面预注浆钻孔注浆的施工顺序为一开施工、二开施工、水平灌浆段施工、水平段裸孔灌浆、下放三开花管、花管注浆和封孔，每个注浆孔的施工顺序一致。

21、优选的，所述s5中，钻塔在钻机开孔前进行组装，起塔时需在钻场分节安装，钻塔组装成整体后，利用吊车进行起塔工作。

22、优选的，所述s6中，地面定向钻孔总体采用先垂直地面开孔一段距离，逐步增加孔斜至钻孔轨迹与主洞轴线平行的钻孔施工方案。

23、优选的，所述s7中，首先进行一级套管固管，当固管合格后，进行二级套管固管；注浆花管采用甩管方式进行下放，下放至设计位置后，采用充填材料对注浆套管与钻孔孔壁之间的环形空间进行充填。

24、优选的，所述s8中，采用复合钻进和无线随钻测斜定向钻进相结合的方式进行施工钻孔。

25、优选的，所述s9到s10中，将浆液通过地面注浆泵高压灌入地层，浆液在地层内固化形成结石体；制浆站采用计算机全自动控制技术进行浆液配置，记录原浆密度、析水率和塑性强度；结合钻孔注浆过程参数分析、压水试验数据对比、钻孔取芯分析对比，对注浆效果进行检查。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1、本方法采用两步法分阶段注浆，在针对青石崖断裂带不良地质洞断时，可以有效的避免岩体破碎和泥化的现象，达到了对断层破碎带堵水加固的目的，同时还保证了浆液扩散范围，注浆效果得到了保证，避免了围岩吃浆不均匀，部分注浆孔段不会发生没有进浆或进浆量较少的情况。

28、2、本方案中使用随钻测斜仪，不但提高了测斜的定向精度，而且能随钻进作业实时监测定向参数及时调整定向设计方案，同时可进行滑动定向钻进和旋转钻进相结合的复合钻进方式，提高了机械钻速，大幅提高了钻进施工效率。能有效保证钻孔的施工轨迹与设计轨迹相吻合。

技术特征：

1.一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s1中，对地面“l型”定向钻进超前注浆钻孔轨迹进行计算分析，经垂直段和造斜段钻孔，进入水平注浆段，布设地面注浆孔，地面预注浆孔布置包括确定注浆处理圈厚度和布置注浆孔断面两步，其中在确定注浆处理圈厚度时，水头折减以及加固体实际允许抗压强度，在布置注浆孔断面时，注浆孔需平均分布在布孔圈上，注浆处理厚度公式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s2中，注浆材料采用改性单液水泥浆与综合黏土水泥浆相结合，注浆段浆液注入量根据浆液有效径向扩散距离和注浆段平均裂隙率参数确定，其中注浆量公式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s3中，地面预注浆采用裸孔堵水注浆和下放钢花管后高压挤密劈裂注浆。

5.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s4中，地面预注浆钻孔注浆的施工顺序为一开施工、二开施工、水平灌浆段施工、水平段裸孔灌浆、下放三开花管、花管注浆和封孔，每个注浆孔的施工顺序一致。

6.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s5中，钻塔在钻机开孔前进行组装，起塔时需在钻场分节安装，钻塔组装成整体后，利用吊车进行起塔工作。

7.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s6中，地面定向钻孔总体采用先垂直地面开孔一段距离，逐步增加孔斜至钻孔轨迹与主洞轴线平行的钻孔施工方案。

8.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s7中，首先进行一级套管固管，当固管合格后，进行二级套管固管；注浆花管采用甩管方式进行下放，下放至设计位置后，采用充填材料对注浆套管与钻孔孔壁之间的环形空间进行充填。

9.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s8中，采用复合钻进和无线随钻测斜定向钻进相结合的方式进行施工钻孔。

10.根据权利要求1所述的一种基于断裂带地面注浆的治理方案，其特征在于，所述s9到s10中，将浆液通过地面注浆泵高压灌入地层，浆液在地层内固化形成结石体；制浆站采用计算机全自动控制技术进行浆液配置，记录原浆密度、析水率和塑性强度；结合钻孔注浆过程参数分析、压水试验数据对比、钻孔取芯分析对比，对注浆效果进行检查。

技术总结
本发明提出了一种基于断裂带地面注浆的治理方案，属于注浆工程技术领域，一种基于断裂带地面注浆的治理方案，包括以下步骤：确定地面预注浆范围，并布置地面预注浆孔和预注浆试验孔；选择地面预注浆材料计算及注浆量；两步法分阶段注浆；地面预注浆钻孔注浆施工；安装注浆设备；套管分级固管，随即下放花管及环形空间充填；复合钻进和无线随钻测斜定向钻进技术施工钻孔；将浆液高压灌入地层；注浆监测及监控并进行注浆效果检查。本方法可以有效的避免岩体破碎和泥化的现象，达到了对断层破碎带堵水加固的目的，同时还保证了浆液扩散范围，注浆效果得到了保证，避免了围岩吃浆不均匀，部分注浆孔段不会发生没有进浆或进浆量较少的情况。

技术研发人员：温会芳,刘建勋,李红铃,杜以苓,蒋浪,江峰清,章晋旺,王广松,徐冠兰,李然,汤怀迎,李广超,李胜含
受保护的技术使用者：中铁十四局集团第三工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24