防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法

1.本发明涉及隧道衬砌结构安全领域，具体地指一种防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法。


背景技术：

2.高速发展经济往往伴随着蓬勃发展的交通工程。隧道是现代交通基础设施工程建设中必不可少的要素，特别是，随着城市空间用地越来越少、加之人们对交通出行效率的要求越来越高，遇山开遂已为常态。隧道防渗包括自身衬砌防水和注浆防水，其中，注浆防水主要是对隧道周边岩土体进行注浆充填孔隙、缝隙、节理面等使其渗透系数降低，从而达到防水目的。通常需满足《地下工程防水技术规范》中对防水混凝土的有关规定。当隧道穿越地下水丰富、水压较大、且不适宜采用排水措施的地段时，需采用复合式衬砌，对于有防潮要求的隧道，应采用全封闭的防水衬砌结构。
3.然而，地下隧道工程同样可能存在穿越富含侵蚀性离子的地段，如垃圾填埋场、高氯地下水等，这些成分的侵蚀作用极有可能引发混凝土劣化、钢筋锈蚀等问题，进而威胁隧道衬砌结构安全。隧道衬砌结构抗侵蚀设计是保障隧道安全的一个重要领域。
4.申请号201910172769.4公开的一种微细裂隙岩体的注浆方法，将膨润土水泥与普通硅酸盐水泥适配制备成注浆浆液，但其在封堵微细岩体裂隙时，灌注质量受水泥颗粒粒度影响显著，采用超级颗粒浆液成本高昂；申请号201010104839.1公开的一种隧道防护高聚物注浆方法，向隧道围岩中存在溶腔或隧道塌方引起的空腔注射膨胀性高聚物材料，然其大范围注浆时工程成本较高，因此，应用有限。申请号201410774377.2公开的一种阻隔地下水层污染物水平扩散与迁移的复合屏障及其应用，由水溶性高分子膜封装膨胀性粘土构成，主要阻隔污染物在地下水层的水平迁移。


技术实现要素：

5.技术问题：本发明提供了一种防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，旨在消除垃圾填埋场渗滤液可能对下伏隧道衬砌结构安全的影响。通过将超细水泥和高聚物混合高压注浆入碎裂岩体实现对填埋场渗滤液沿裂隙渗流的封堵阻隔，然后借助膨润土的高吸附性实现对沿岩石渗透而来的残余侵蚀性有毒有害离子进一步隔离，从而起到防止隧道钢筋混凝土衬砌发生侵蚀破坏的作用。
6.技术方案：为解决现有技术问题，本发明采取的一种防止垃圾填埋场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护结构由注浆阻隔层和吸附防护层构成，所述注浆阻隔层位于隧道围岩与隧道喷射混凝土初衬层之间，层旨在封堵岩体裂隙和加固围岩体；所述吸附防护层介于隧道初衬喷射混凝土层与防水土工布之间，旨在吸附透过岩石的残余侵蚀性有毒有害离子；使隧道衬砌结构从外到内依次为：隧道围岩层、注浆阻隔层、喷射混凝土初衬层、吸附防护层、防水土工布层、浇筑混凝土二衬层。
7.其中：所述的注浆阻隔层是由破碎松散围岩体经超细水泥和高聚物混合高压注浆
加固后所形成。
8.所述的超细水泥和高聚物混合浆液中超细水泥与水的质量掺比范围为0.8-1.0，高聚物与水的质量掺比范围为2-5％。
9.所述的高聚物为亲水性丙烯酸盐。
10.所述的吸附防护层为3-6mm厚的膨润土。
11.所述的膨润土泥浆组分质量配比为膨润土：水＝1:5-1:10，速凝剂与膨润土泥浆的质量掺比范围为5-8％。
12.有益效果：本发明优势在于采用复合阻隔防护结构实现了对上覆垃圾填埋场渗滤液侵蚀下穿隧道衬砌结构的阻隔与防护，可有效保障隧道下穿垃圾填埋场工况下，隧道衬砌结构的长期抗侵蚀安全。具体表现在：
13.1)超细水泥和高聚物复合注浆相较于纯超细水泥情形，成本更低，且高聚物材料的掺加，一方面可提高注浆浆液的流动性、改善注浆效果，另一方面，亲水性高聚物材料相较超细水泥更容易渗入细微裂隙，从而降低了注浆难度，提高了注浆质量；
14.2)膨润土为绿色环保材料，厚度3-6mm的膨润土抗渗性相当于100倍的30-60cm厚度粘土抗渗性，同时膨润土的超强吸附性可实现对侵蚀性有毒有害离子的吸附隔离，从而实现对钢筋混凝土层的高效保护；
15.3)膨润土吸附防护层施工采用高压喷射方式，施工方便，无污染，且不受气温等天气和施工环境影响。
附图说明
16.图1是本发明一种防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构示意图。
具体实施方式
17.本发明的一种防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法,其具体实施方式将结合本发明实施例来描述。需要说明的是，所述的实施例仅是本发明的一种实施例，而不是全部的实施例。因此，在本领域普通技术人员没有做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。
18.本发明实施例的具体实施方式包括：
19.该阻隔防护结构由注浆阻隔层和吸附防护层构成，所述注浆阻隔层位于隧道围岩与隧道喷射混凝土初衬层之间，层旨在封堵岩体裂隙和加固围岩体；所述吸附防护层介于隧道初衬喷射混凝土层与防水土工布之间，旨在吸附透过岩石的残余侵蚀性有毒有害离子；使隧道衬砌结构从外到内依次为：隧道围岩层、注浆阻隔层、喷射混凝土初衬层、吸附防护层、防水土工布层、浇筑混凝土二衬层。
20.1)首先，在隧道喷射混凝土初衬层硬化后，在隧道喷射混凝土初衬层和围岩中进行注浆孔施工，注浆孔深度按0.6-1.2m控制，并用低水灰比水泥浆对止浆装置进行固定。
21.2)其次，按照超细水泥与水的质量比为0.8-1.0制备超细水泥浆液，根据超细水泥浆液中的用水量，以高聚物与水的质量比为2-5％，确定高聚物用量，并将高聚物分次添加入超细水泥浆液，从而形成注浆阻隔层所需的注浆液。
22.3)再次，通过高压注浆方式将水泥高聚物注浆液压入围岩体内，注浆压力宜为0.5
～3.0mpa，具体按实际围岩破碎情况确定，岩体越完整，压力越大，反之，越小，逐渐时间控制在20-30min，每隔10min测定一次浆液密度。
23.4)待高压注浆完成后，移除注浆设备，用低水灰比水泥浆封堵注浆孔。
24.5)按膨润土：水质量比为1:5-1:10制备膨润土泥浆，然后，掺入速凝剂，速凝剂与膨润土泥浆的质量比为5-8％，从而形成吸附防护层所需的浆液。
25.6)采用喷射混凝土装备，以高压方式将膨润土泥浆均匀的喷射在隧道喷射混凝土初衬层表面上，形成厚度约3-6mm的膨润土层。
26.7)待膨润土层凝固硬化后，在其表面挂防水土工布，并借助台车进行浇筑混凝土二衬层整筑施工，从而形成完整的隧道衬砌结构。


技术特征：
1.一种防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，其特征在于：该阻隔防护结构由注浆阻隔层和吸附防护层构成，所述注浆阻隔层位于隧道围岩与隧道喷射混凝土初衬层之间，层旨在封堵岩体裂隙和加固围岩体；所述吸附防护层介于隧道初衬喷射混凝土层与防水土工布之间，旨在吸附透过岩石的残余侵蚀性有毒有害离子；使隧道衬砌结构从外到内依次为：隧道围岩层、注浆阻隔层、喷射混凝土初衬层、吸附防护层、防水土工布层、浇筑混凝土二衬层。2.根据权利要求1所述的防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，其特征在于：所述的注浆阻隔层是由破碎松散围岩体经超细水泥和高聚物混合高压注浆加固后所形成。3.根据权利要求2所述的防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，其特征在于：所述的超细水泥和高聚物混合浆液中超细水泥与水的质量掺比范围为0.8-1.0，高聚物与水的质量掺比范围为2-5％。4.根据权利要求3所述的防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，其特征在于：所述的高聚物为亲水性丙烯酸盐。5.根据权利要求1所述的防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，其特征在于：所述的吸附防护层为3-6mm厚的膨润土。6.根据权利要求5所述的防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法，其特征在于：所述的膨润土泥浆组分质量配比为膨润土：水＝1:5-1:10，速凝剂与膨润土泥浆的质量掺比范围为5-8％。

技术总结
本发明公开了一种防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法。该阻隔防护结构由注浆阻隔层和吸附防护层构成。所述注浆阻隔层是指将破碎松散围岩体经超细水泥和高聚物(亲水性丙烯酸盐)混合高压注浆加固后所形成的、兼具防渗和加固效果的岩土层，超细水泥和高聚物混合浆液中超细水泥与水的质量掺比范围为0.8-1.0，高聚物与水的质量掺比范围为2-5％；所述吸附防护层是指在隧道初衬和防水土工布间喷射一层厚3mm-6mm的膨润土层，具有吸附残余侵蚀性有毒有害离子的作用，膨润土泥浆配比(膨润土与水的质量比)范围为1:5-1:10，并掺加有5-8％的速凝剂。8％的速凝剂。8％的速凝剂。


技术研发人员：周军 王盛年 姚宇 方忠强 张兴瑾 张鹏 周恒 陈浩 林晨 杨振峰 孙统立
受保护的技术使用者：南京工业大学 苏州市吴中区交通工程建设服务中心
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/4/29