一种适用于淤泥质粉土地层的诱导劈裂注浆加固方法

本发明涉及隧道及地下工程领域，尤其涉及一种适用于淤泥质粉土地层的诱导劈裂注浆加固方法。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，城市交通压力的日益增加，我们国家更加注重地铁工程建设，但各种地质灾害的频繁发生成了制约我国地铁工程发展的关键性因素。在内陆城市，尤其是黄河沿岸主要城市，淤泥质粉土地层是经常遭遇的一种地层，其注浆加固一直是城市地下空间开发过程中常见的技术难题。尤其针对上跨已建地铁工程、周围有充足水源补给的淤泥质粉土地层超前预注浆加固难度最大，主要包括以下难题：

(1)淤泥质粉土地层强度低、可塑性差，在注浆加固过程中易发生浆液在地层中任意扩散，无法实现对指定位置的注浆加固，同时注浆终压不高，整个注浆加固面的整体加固效果不好；

(2)淤泥质粉土地层透水性较差、压缩性较低，直接注浆加固会造成被加固土层挤压严重，对已有建筑产生较大影响；

(3)注浆加固面的顶板及两侧承压区受力集中，若直接加固会导致受力区破坏，无法有效保障工程结构稳定性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种适用于淤泥质粉土地层的诱导劈裂注浆加固方法，通过打钻孔对地应力进行泄压和诱导重新分布，并进一步作为诱导劈裂钻孔，降低目标加固区地层应力，控制浆液走向与目标加固区注浆压力，实现对淤泥质粉土地层目标加固区的有效加固。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种适用于淤泥质粉土地层的诱导劈裂注浆加固方法，通过在预加固区一侧布设泄压钻孔作为诱导劈裂钻孔，以控制浆液走向与目标加固区注浆压力，实现对目标加固区有效加固的目的。

作为进一步的实现方式，具体包括以下步骤：

确定目标注浆加固区域；

在注浆加固面下部打第一层钻孔作为诱导劈裂钻孔，在第一排钻孔上部设定位置打第二层钻孔作为注浆加固孔；

将诱导劈裂钻孔钻至设计分段深度，按照设定顺序逐个将注浆加固孔钻进至设计分段深度并进行注浆；第一层注浆加固孔注浆施工完成后，将该层注浆加固孔全部钻进至设计分段深度，此时该层的注浆加固孔作为诱导劈裂钻孔使用；

在第一层注浆加固孔上部设定位置打第二层注浆加固孔至设计分段深度并进行注浆；第二层注浆施工完成后，将该层注浆加固孔全部钻进至设计分段深度，此时该层的注浆加固孔作为诱导劈裂钻孔使用；

按照上述步骤依次进行下一层的钻孔，直到该部分注浆完成；

按照设定顺序依次进行钻孔注浆加固，中部待加固区采用直接注浆加固，直到该段注浆完成；

第一段全部注浆结束后，进行下一段注浆施工。

作为进一步的实现方式，预先进行淤泥质粉土地层注浆设计，然后确定目标注浆加固区域。

作为进一步的实现方式，淤泥质粉土地层注浆设计包括单循环注浆段长度及开挖段长度、注浆加固圈厚度、钻孔参数、注浆参数、注浆材料型号的确定。

作为进一步的实现方式，在注浆加固面下部靠近边缘位置打第一层钻孔作为诱导劈裂钻孔，在第一排钻孔上方30～50cm位置打第二层钻孔作为注浆加固孔。

作为进一步的实现方式，钻孔为水平钻孔、俯角钻孔、仰角钻孔或者外插钻孔中的一种。

作为进一步的实现方式，开孔深度低于要求的钻孔深度。

作为进一步的实现方式，按照从两侧向中间的顺序，逐个将注浆加固孔钻进至设计分段深度并进行注浆。

作为进一步的实现方式，按照先下、后左右、最后上的顺序依次进行钻孔注浆加固。

作为进一步的实现方式，对于没有完全加固的部分，可在未加固区域钻取设定数量的诱导劈裂钻孔和注浆加固孔进行进一步的注浆加固。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的一个或多个实施方式施工时，在注浆孔的预加固区一侧提前布设几个泄压钻孔，即诱导劈裂钻孔，由于诱导劈裂钻孔的存在，会使诱导劈裂钻孔一侧的地应力减小，产生薄弱面，为浆液提供劈裂空间，诱导浆液产生朝向诱导劈裂钻孔的劈裂和局部充填挤密，控制浆液向预加固区扩散，从而实现对淤泥质粉土地层预加固区的有效加固。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的注浆加固前淤泥质粉土地层示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的钻孔泄压阶段淤泥质粉土地层示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的注浆加固后淤泥质粉土地层示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式以两层注浆为例的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例一：

正如背景技术所介绍的，上部跨已建地铁工程、周围有充足水源补给的淤泥质粉土地层超前预注浆加固难度最大，主要包括以下难题：

(1)淤泥质粉土地层强度低、可塑性差，在注浆加固过程中易发生浆液在地层中任意扩散，无法实现对指定位置的注浆加固，同时注浆终压不高，整个注浆加固面的整体加固效果不好。

(2)淤泥质粉土地层透水性较差、压缩性较低，直接注浆加固会造成被加固土层挤压严重，对已有建筑产生较大影响。

(3)注浆加固面的顶板及两侧承压区受力集中，若直接加固会导致受力区破坏，无法有效保障工程结构稳定性。

因此，亟需一种能保证淤泥质粉土地层整个加固面加固效果的注浆加固方法。

本实施例提供了一种适用于淤泥质粉土地层的诱导劈裂注浆加固方法，主要是针对上跨已建地铁工程、周围有充足水源补给的淤泥质粉土地层超前预注浆加固，如图1-图3所示，通过布设泄压钻孔作为诱导劈裂钻孔，控制浆液走向与目标加固区注浆压力，实现对目标加固区有效加固的目的。

进一步的，所述诱导劈裂钻孔布设于预加固区一侧，对预加固地层地应力进行人为泄压，注浆时可以诱导浆液劈裂扩散方向，进而实现对目标加固区有效加固。由于淤泥质粉土地层含水量较大，土体富有一定的流动性，在注浆压力的作用下，流动性较大的土体从诱导劈裂钻孔中流出，对丧失流动性的土体进行进一步加固，既保证被加固土体的加固效果，又保证了被加固土体周围地层的稳定性以及整个被加固区域的地层稳定性，确保了不会对已有建筑产生较大危害。

由于诱导劈裂钻孔的存在，会使预加固区一侧的地应力减小，产生薄弱面，诱导浆液产生朝向诱导劈裂钻孔的劈裂和局部充填挤密，控制浆液向预加固区扩散，进一步结合注浆压力，实现对淤泥质粉土地层预加固区的有效加固。由于淤泥质粉土地层注浆加固区存在顶板及两侧承压受力集中区，直接加固会破坏固有承压结构，无法有效保障工程结构稳定性，诱导劈裂钻孔为浆液提供了劈裂空间，既确保了被加固区的有效加固，又保证了承压结构整体的安全与稳定。

进一步的，具体的施工方法如下：

(1)开展淤泥质粉土地层注浆设计，确定目标注浆加固区域。

其中，淤泥质粉土地层段注浆设计内容包括：确定单循环注浆段长度及开挖段长度，注浆加固圈厚度，钻孔参数(钻孔间距、钻孔布置、钻孔分段长度)，注浆参数(注浆速率、注浆终压、单孔注浆量)、注浆材料选型等。

(2)在注浆加固面下部靠近边缘位置打第一层钻孔作为诱导劈裂钻孔，根据设计要求在第一排钻孔上部的正确位置打第二层钻孔作为注浆加固孔，钻孔可以为水平钻孔、俯角钻孔、仰角钻孔以及外插钻孔，开孔深度低于要求的钻孔深度。

进一步的，所述正确位置指第一排钻孔上方30～50cm位置。

(3)将诱导劈裂钻孔钻至设计分段深度，按照从两侧向中间的顺序，逐个将注浆加固孔钻进至设计分段深度并进行注浆；第一层注浆加固孔注浆施工完成后，将该层注浆加固孔全部钻进至设计分段深度，此时该层的注浆加固孔作为诱导劈裂钻孔使用。

(4)根据设计要求在第一层注浆加固孔上部的正确位置打第二层注浆加固孔至设计分段深度并进行注浆；同样的，第二层注浆施工完成后，将该层注浆加固孔钻再全部钻进至设计分段深度，此时该层的注浆加固孔作为诱导劈裂钻孔使用。

(5)按照步骤(4)依次进行下一层的钻孔，直到该部分注浆完成。

(6)按照“先下，后左右，最后上”的顺序，按照步骤(2)、(3)、(4)、(5)依次进行钻孔注浆加固，中部待加固区采用直接注浆加固，直到该段注浆完成；

(7)第一段全部注浆结束后，重复上述过程进行下一段注浆施工。

进一步的，若利用上述步骤加固某一部分没有完全加固时，可以在未加固区域钻取适当数量的诱导劈裂钻孔和注浆加固孔进行进一步的注浆加固。

实施例二：

本实施例结合工程实例对实施例一所述的加固方法进一步说明。

如图4所示，本实施例只是以两层注浆(钻孔b、钻孔c)为例进行的说明，可以根据需要进行多层注浆。

进一步的，注浆方案采用前进式分段注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液，钻孔布置见图2，包括钻孔a、钻孔b、钻孔c，其中钻孔a为诱导劈裂钻孔，钻孔b为注浆孔兼做诱导劈裂钻孔，钻孔c为注浆孔。具体实施步骤如下：

(1)首先开展淤泥质粉土地层注浆设计，确定目标注浆加固区域；

淤泥质粉土地层段注浆设计内容包括：确定单循环注浆段长度及开挖段长度，注浆加固圈厚度，钻孔参数(钻孔间距、钻孔布置、钻孔分段长度)，注浆参数(注浆速率、注浆终压、单孔注浆量)、注浆材料选型等。

(2)然后按照图4所示在注浆加固面下部靠近边缘位置(≤0.5m)打钻孔a，根据设计要求在钻孔a上部的正确位置(0.3～0.5m)打钻孔b，钻孔可以为水平钻孔、俯角钻孔、仰角钻孔以及外插钻孔，开孔深度低于要求的钻孔深度。

(3)将钻孔a钻至设计分段深度，钻孔a作为诱导劈裂钻孔；钻孔a的钻进方法可以是从左到右进行钻进，也可以是从中间向两侧的顺序进行钻进。

(4)按照从两侧向中间的顺序，逐个将钻孔b钻进至设计分段深度并同时进行注浆，此时钻孔b作为注浆孔。

(5)钻孔b注浆施工完成后，将钻孔b全部钻进至设计分段深度，此时钻孔b作为诱导劈裂钻孔使用。

(6)按照从两侧向中间的顺序，逐个将钻孔c钻进至设计分段深度并进行注浆，此时钻孔c作为注浆孔。

(7)最后，按照“先下，后左右，最后上”的顺序，重复以上步骤对掌子面其他部分依次进行钻孔注浆加固，中部待加固区采用直接注浆加固，直到该段注浆完成；

(8)第一段全部注浆结束后，重复上述过程进行下一段注浆施工。

在上述过程中，若某一部分没有完全加固时，可以在未加固区域钻取适当数量的诱导劈裂钻孔和注浆加固孔进行进一步的注浆加固。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。