一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法与流程

本发明属于富水地层止水加固，更具体地说，是涉及一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法。

背景技术：

1、处于富水地层的竖井、基坑等地下工程开挖施工前，常在工程外围施作地连墙等止水结构，或在施工前及施工过程中采取降水措施，保证开挖工作在安全无水环境中进行。但是在一些情况下地连墙结构施工、降水施工措施均不可行。

2、在不施作地连墙等止水结构及不降水的情况下，富水地层开挖作业前常采用注浆止水措施。但注浆施工不当将引起竖井周边地层较大变形或止水失效，影响周边环境安全，且后续开挖工作无法开展。

3、且由于近年来城市地下水位持续上升，现有技术中的传统水泥-水玻璃双液浆材料及传统施工工艺应用困难，在实际注浆施工过程中，通过较大的注浆压力将水泥-水玻璃双液浆压注至富水地层中，以期达到地层止水加固的目的。此施工方法的不可控因素多，对于城市空间，较大的强制注浆压力可能引发地层过大变形，从而对施工区域周边建(构)筑物安全性造成影响。此外浆液一次注入量过大不利于富水地层孔隙水压力的消散，超孔隙水压力的形成导致地层过大变形和地表隆起超限。基于现有技术，已有多项注浆止水工程在实际施工中表现出地表隆起或地层变形超限、浆液可注性差、注浆止水失效等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，旨在解决现有的施工工艺在实际施工中回表现出地层变形过大的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，包括：

3、步骤1、在地下水位线以上0.5-1.0m的竖井底面位置喷射封底混凝土进行待开挖地层封底作业，封底混凝土与前期已施作完成的竖井侧壁混凝土连接形成封闭止水结构；

4、步骤2、在竖井四侧边墙位置进行斜孔注浆止水施工，其中，斜孔的类型包括注浆孔、泄压孔；注浆止水施工采用后退式并结合分段前进式注浆方式，采用边墙周圈循环止水注浆的方式，且每个孔通过2-4次注浆完成注浆作业；

5、步骤3、竖井底面位置直孔注浆止水施工，其中，直孔的类型包括注浆孔、泄压孔；注浆止水施工采用后退式并结合分段前进式注浆方式；采用底面位置循环止水注浆的方式，且每个孔通过1-3次注浆完成注浆作业；

6、步骤4、四侧边墙注浆采用袖阀管补充止水加固注浆的形式，在袖阀管补充止水作业过程中采用分段后退式注浆方式，每一段注浆长度为0.1-0.5m；

7、步骤5、竖井底面注浆补充止水加固施工，施工过程中采用钻杆分段后退式注浆方式，每一段注浆长度为0.1-0.5m。

8、优选地，在步骤2以及步骤4中，单孔单次注浆量按照下式进行计算：

9、

10、其中，q1为竖井四侧边墙位置的单孔单次注浆量，n1为单孔注浆次数，取值范围为3～5；nk1为竖井四侧边墙位置的设计注浆孔数，v1为竖井四侧边墙位置的注浆土体体积，n为注浆范围内的土体孔隙率，α为地层填充系数，取值范围为0.6～1.0，β为浆液损失系数，取值范围为1.2～1.4

11、优选地，在步骤3以及步骤5中，单孔单次注浆量按照下式进行计算：

12、

13、其中，q2为竖井底面位置的单孔单次注浆量，n2为单孔注浆次数，取值范围为2～4；nk2为竖井底面位置的设计注浆孔数，v2为竖井底面位置的注浆土体体积，n为注浆范围内的土体孔隙率，α为地层填充系数，取值范围为0.6～1.0，β为浆液损失系数取值范围为1.2～1.4。

14、优选地，在步骤2以及步骤3中，后退式并结合分段前进式注浆方式具体为：在钻孔过程中若孔口涌水量较大，则停止钻进，并立即进行注浆止水作业，直至孔口无明显涌水后继续钻孔。钻进至设计孔深时，进行拔杆分段后退式注浆作业。

15、优选地，在步骤4以及步骤5中，分段后退式注浆方式具体为：钻孔至设计深度后进行注浆作业，当注浆压力明显上升或达到设计注浆量时，向上提升钻杆0.1-0.5m，而后重复“注浆、提升钻杆”这两道施工工序，直至将钻杆拔出地层。

16、优选地，在步骤4中，在四侧边墙与竖井底面交界处按照0.5-0.8m的间距打设多个45°斜孔，袖阀管安设至斜孔后，向袖阀管内下入带有注浆芯管的止浆塞，然后采用分段后退式注浆方式进行注浆。

17、优选地，在步骤2中，斜孔注浆止水施工一次施工2-3个钻孔，其中任一钻孔为注浆孔，剩余钻孔为泄压孔，所述注浆孔与所述泄压孔距离大小为1.5-2.0m。

18、优选地，注浆止水材料可以为纳米改性超细水泥浆、改性水玻璃双液浆中的一种或多种。

19、优选地，注浆止水加固范围为竖井四个侧壁结构线向外2-5m；竖井设计结构底线向下2-5m。

20、优选地，还包括：注浆施工过程中对竖井周边地表变形进行监测，监测平面范围不小于1.5倍已开挖竖井的深度，监测频率为2次/d。

21、本发明提供的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，通过以控制注浆压力为主、控制注浆量为辅的方法，分段分次在富水地层中注入浆液，避免注浆压力过大或一次注入浆液量过大而引起周边地层产生较大变形。通过将注浆施工按作用分为止水及止水加固并重两方面，实现富水地层的快速止水，且保证开挖作业时地层的整体稳定性。通过在四侧边墙与边墙底面交界位置进行刚性袖阀管注浆作业，保证浆液在地层中实现渗透止水加固作用的同时，保留在地层中的刚性袖阀管能够增加竖井周边地层的整体刚度和稳定性，进一步减小地层变形及竖井整体结构收敛。所需工具机器容易获得，可操作性强，在不施作地连墙等止水结构及不降水的前提下，能够保证后续竖井开挖作业在安全无水环境下进行。不仅可用于处于富水地层的竖井注浆止水中，还可用于处于富水地层的城市浅埋暗挖隧道深孔注浆止水中。

技术特征：

1.一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，在步骤2以及步骤4中，单孔单次注浆量按照下式进行计算：

3.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，在步骤3以及步骤5中，单孔单次注浆量按照下式进行计算：

4.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，在步骤2以及步骤3中，后退式并结合分段前进式注浆方式具体为：在钻孔过程中若孔口涌水量较大，则停止钻进，并立即进行注浆止水作业，直至孔口无明显涌水后继续钻孔；钻进至设计孔深时，进行拔杆分段后退式注浆作业。

5.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，在步骤4以及步骤5中，分段后退式注浆方式具体为：钻孔至设计深度后进行注浆作业，当注浆压力明显上升或达到设计注浆量时，向上提升钻杆0.1-0.5m，而后重复“注浆、提升钻杆”这两道施工工序，直至将钻杆拔出地层。

6.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，在步骤4中，在四侧边墙与竖井底面交界处按照0.5-0.8m的间距打设多个45°斜孔，袖阀管安设至斜孔后，向袖阀管内下入带有注浆芯管的止浆塞，然后采用分段后退式注浆方式进行注浆。

7.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，在步骤2中，斜孔注浆止水施工一次施工2-3个钻孔，其中任一钻孔为注浆孔，剩余钻孔为泄压孔，所述注浆孔与所述泄压孔距离大小为1.5-2.0m。

8.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，注浆止水材料可以为纳米改性超细水泥浆、改性水玻璃双液浆中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，注浆止水加固范围为竖井四个侧壁结构线向外2-5m；竖井设计结构底线向下2-5m。

10.如权利要求1所述的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，其特征在于，还包括：注浆施工过程中对竖井周边地表变形进行监测，监测平面范围不小于1.5倍已开挖竖井的深度，监测频率为2次/d。

技术总结
本发明提供了一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，属于富水地层止水加固技术领域，包括以下步骤：在地下水位线以上0.5‑1.0m的竖井底面位置喷射封底混凝土进行待开挖地层封底作业；在竖井四侧边墙位置进行斜孔注浆止水施工；竖井底面位置直孔注浆止水施工；在四侧边墙采用袖阀管补充止水的形式加固注浆施工，竖井底面注浆补充止水加固施工。本发明提供的一种控制地层变形的竖井注浆止水施工方法，通过以控制注浆压力为主、控制注浆量为辅的方法，分段分次在富水地层中注入浆液，避免引起周边地层产生较大变形。通过将注浆施工按作用分为止水及止水加固并重两方面，实现富水地层的快速止水，且保证开挖作业时地层的整体稳定性。

技术研发人员：郭飞,孔恒,张冰,陈圣甜,王文正,余家兴,姜瑜,郭腾,林雪冰,王渭,张德华,杨文芳,鲁赟,孙博通,王杰
受保护的技术使用者：北京市政建设集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14