一种岩溶密实充填注浆工艺的制作方法

1.本发明属于岩溶充填技术领域，具体涉及一种岩溶密实充填注浆工艺。

背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.岩溶区域注浆施工一般以惰性材料形成的浆液，以一定注浆压力注入溶洞、溶腔或是破碎溶蚀裂隙等。
4.在注浆加固过程中，岩溶区域的溶洞、溶腔以及破碎溶蚀裂隙等注浆很难完全密实，裂隙中布满空气、水或是黄泥杂质，传统的岩溶区注浆方法以钻机钻孔，注浆泵加压，把配置好的水泥浆液注入地层裂隙或是洞穴中，驱逐地层中裂隙中的空气、水或是黄泥等杂质并充填裂隙。
5.该方法虽然能在一定程度上加固地层，保障开挖稳定，但由于注浆工程是隐蔽工程，其注浆压力和注浆量难以实际掌握，浆液扩散距离不均，很难控制整个区域均匀注浆加固，一方面浆液容易发生跑浆，另一方面也无法完全充填裂隙，若注浆后强度达不到设计要求，极易导致岩溶区施工时候发生危险，如加固不当时，tbm掘进隧道穿越地层时发生掘进姿态偏移，甚至是载头卡机情况，也不利于后续施工建造。

技术实现要素：

6.为了解决注浆过程中浆液扩散距离不均，易发生跑浆或难以密实充填待加固区的问题，本发明的目的是提供一种岩溶密实充填注浆工艺。该注浆工艺能有效增强加固区域周边地层的挤密程度，限制加固区充填浆液扩散范围，增强挤密效果，平衡注浆效果与施工成本之间的矛盾，确保注浆效果。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.一种岩溶密实充填注浆工艺，包括如下步骤：
9.沿岩溶长度方向，将岩溶地表划分为多个连续施工区域；
10.对每个施工区域，先在边界线上进行防护孔布孔，进行区域注浆帷幕施工，帷幕注浆施工完成后，再对边界线内部区域进行布注浆加固孔，最后进行内部充填注浆；
11.防护孔采用前进式分段注浆工艺形成止水帷幕，首先对上部进行注浆，再向深部逐段推进，钻、注交替，利用孔口管止浆；
12.加固孔注浆采用后退式注浆工艺，形成连续的注浆帷幕；
13.内部充填钻孔区域采用深部定域控制注浆工艺和孔内混合注浆工艺，根据破碎岩体不同深度段的加固要求，通过定域输浆管进入深部注浆薄弱区，使浆液在可控初凝时间内进入深部注浆薄弱区后，黏度增长并将稳定在一特定黏度值保持设定时间。
14.上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
15.本发明所述的岩溶密实充填注浆工艺与技术，沿着岩溶发育待加固区工作面，结合物探资料和地质情况，将待加固区划分为多个连续的区域，依次对每个岩溶区域布设防
护孔并注浆施工形成连续的注浆帷幕，内排钻孔区域以分段注浆工艺、保压注浆工艺和深部控域工艺完全充填岩溶地貌内部溶洞、溶腔或是破碎溶蚀裂隙，控制深部注浆浆液扩散范围、扩散距离及浆液凝胶时间，该方法保障了浆液扩散损失率，实现了浆液扩散距离的可控化，能根据实际需要决定浆液凝胶时间，具有初、终凝可控，扩散控制好等优点，较好的实现了区域扩散加固，保障了有效注浆。
16.根据精细化物探和钻孔取芯的分析结果，按照不同部位及溶洞、断层发育情况对其分区域进行加固，以帷幕钻孔形成注浆帷幕，控制充填浆液的扩散范围，每区段内不同的溶洞发育情况设置不同的注浆参数，结合地应力分布规律，采用不同的注浆工艺进行施作注浆施工，过程中动态调整注浆参数，实现精细化施工，防止产生不均匀变形，及时判断浆液跑浆扩散情况，采用量-压双控原则进行注浆过程的控制，并以帷幕防护孔作为排气孔排出裂隙内空气、水或是黄泥杂质。
附图说明
17.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。
18.图1为本发明实施例所述岩溶密实充填注浆工艺与技术施工方法流程图；
19.图2为本发明实施例钻孔结构示意图(a)，(b)为套管和注浆管的相对位置主视图；
20.图3为本发明实施例前进式分段注浆工艺施工图；
21.图4为本发明实施例后退式保压注浆工艺施工图；
22.图5为本发明实施例深部定域控制注浆工艺施工图。
23.其中，1、套管；2、注浆管；3、隔压膨胀膜袋；4、第一段注浆区域；5、第二段注浆区域。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.一种岩溶密实充填注浆工艺，包括如下步骤：
26.沿岩溶长度方向，将岩溶地表划分为多个连续施工区域；
27.对每个施工区域，先在边界线上进行防护孔布孔，进行区域注浆帷幕施工，帷幕注浆施工完成后，再对边界线内部区域进行布注浆加固孔，最后进行内部充填注浆；
28.防护孔采用前进式分段注浆工艺形成止水帷幕，首先对上部进行注浆，再向深部逐段推进，钻、注交替，利用孔口管止浆；
29.加固孔注浆采用后退式注浆工艺，形成连续的注浆帷幕；
30.内部充填钻孔区域采用深部定域控制注浆工艺和孔内混合注浆工艺，根据破碎岩体不同深度段的加固要求，通过定域输浆管进入深部注浆薄弱区，使浆液在可控初凝时间内进入深部注浆薄弱区后，黏度增长并将稳定在一特定黏度值保持设定时间。
31.隧道轴向两侧的防护孔采用前进式分段注浆工艺，防止浆液不均匀扩散和一次成孔注浆造成塌孔卡钻，浆液达不到预期扩散加固范围，提高整体加固效果；其他非防护孔区
域的注浆加固孔采用是后退式注浆工艺，对其进行注浆施工，形成连续的注浆帷幕，减少大量复钻。
32.内部充填钻孔区域采用深部定域控制注浆工艺及孔内混合注浆工艺，实现浆液在可控初凝时间内进入深部注浆薄弱区后，黏度增长并将稳定在某一特定黏度值保持较长时间，控制深部注浆浆液扩散范围、扩散距离及浆液凝胶时间，达到较好的扩散加固效果。
33.防护孔在非防护孔区加固过程中，作为排气孔和排泥孔，内部充填注浆时裂隙内的空气、水和黄泥等杂质通过防护孔排出地表。
34.在一些实施例中，在对岩溶地表划分施工区域时，根据综合物探和地质钻孔调研，确定注浆治理范围和探测范围；根据物探反馈岩溶区域范围、岩溶发育情况及隧道上方的既有建筑物，进行注浆加固治理区域范围划分。
35.在一些实施例中，沿岩溶区域隧道中轴线两侧进行均匀布孔，相邻两排孔采用梅花形错开布置。
36.优选的，进行均匀布孔时，避开地标建筑物。
37.在一些实施例中，内部充填钻孔施工过程中，施工中间排钻孔时，采用较高压注浆，施工内部充填钻孔时，采用低压渗透充填方式进行注浆。
38.在一些实施例中，钻孔施工采用定向钻进工艺。避免钻孔任意倾斜情况，防止产生注浆扩散盲区，提高溶洞靶向式注浆及注浆帷幕完整性。
39.优选的，钻进过程中，出现钻孔冲洗液漏失较快的情况时，停止注浆，进行双液注浆加固后，方可进行下一步的钻孔钻进工作，在区域钻孔工作结束后应立即进行钻孔清洗。清洗方法根据地质条件通过压水实验确定。
40.在一些实施例中，防护孔和内部充填钻孔均采用膜袋封孔工艺对套管进行封固。防止浆液向非注浆段扩散，保证注浆效果。
41.在一些实施例中，注浆过程实行梯次注浆、分次封堵加固的方式；帷幕注浆过程采用多种材料、反复强化的注浆方式。并进行严格检查，反复强化。
42.优选的，当注浆压力超过初始注浆压力0.5倍或达到设计终压，且稳定时间超过10min时，停止注浆。
43.在一些实施例中，在注浆范围内可能存在薄弱环节的注浆部位布设检查孔。
44.优选的，注浆工程结束后，对注浆加固的区域进行压水试验配合钻孔取芯的方法进行注浆效果检测及评价。
45.下面结合实施例对本发明作进一步说明。
46.实施例1
47.南京和燕路过江通道位于长江大桥和长江二桥之间，传统注浆采用钻杆直接注浆或成孔后将钻杆拔出下一次性塑料管注浆、封孔施工工艺。该工艺成空后将地层与溶洞联通，拔出钻杆后上层砂石极有可能随着钻孔通道滑落引起坍塌，造成财产和人身威胁，且传统方式施工中容易引发注浆不足或是跑浆扩散等情况，区域内裂隙难以密实充填，对于盾构施工开挖也容易导致掘进姿态偏移和栽头卡机风险。
48.施工前结合物探资料，推测岩溶异常区具有多解性，区域内岩溶发育程度高，情况复杂，施工前进行了地质钻孔验证，探明溶洞分布及边界，并对探明的溶洞进行一定施工处理，整个施工过程中动态调整，加强监测。
49.首先，依据精细化探查结果，根据物探反馈的溶洞区域范围、岩溶发育情况及隧道上方的既有建筑物，划分多个连续的区域，采用分段施工的方法保障整体工程质量，对每个区域岩溶地段进行防护孔钻探和注浆施工形成多个连续的注浆帷幕，避免待加固区和外界干扰，有效阻止浆液外流。
50.根据区域情况选择小间距钻孔布置(5m*5m)或大间距钻孔布置(8m*8m)，沿着隧道中轴线左右两侧均匀布孔，相邻两排孔采用梅花形错开布置，钻孔孔径设置最外侧利用物探钻孔注浆，右侧最外排距离隧道右侧开挖轮廓线距离为8.5m，左侧最外排到左隧道左侧开挖轮廓线距离为2.3m，中间设置9排钻孔，根据实际施工要求采用5m或8m间距布孔。
51.隧道最外侧的防护孔和内部充填钻孔均采用模袋封孔工艺对套管进行封固。如图2所示，开孔孔径为108mm，开孔至基岩10m，采用套管；剩余段钻孔直径为75mm，以防止浆液向非注浆段扩散，保证注浆效果，提高工效。
52.钻孔施工采用定向钻进工艺，避免钻孔任意倾斜，孔斜偏差值不得大于孔深的1％，钻进过程中，出现钻孔冲洗液漏失较快的情况时，应停止注浆，进行双液注浆加固后方可进行下一步的钻孔钻进工作，对于钻孔中发现的其他各种情况，应进行详细记录，并反映在钻孔综合成果表中，作为分析注浆质量的基本资料。
53.钻孔清洗应在各段钻孔结束后，以大量清水冲洗孔底，冲洗时间至回水清净为止，并不大于20min。裂隙冲洗方法应根据不同的地质条件，通过现场注浆试验确定。
54.压水试验采用简易压水，简易压水试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为注浆压力的80％，并不大于2mpa时，压水20min，每5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率q表示。
55.注浆过程中外侧防护孔采用前进式分段注浆工艺，如图3所示，由浅入深，逐段加固，逐层推进，在施工中钻、注交替，利用孔口管进行止浆；对于非防护孔区，采用后退式保压注浆工艺，如图4所示，由深向浅分段注浆，减少大量复钻；内部充填注浆加固孔采用深部定域控浆工艺，如图5所示，通过定域输浆管实现浆液在可控初凝时间内进入深部注浆薄弱区，保障黏度增长并将稳定在某一特定黏度值保持较长时间。
56.注浆过程应根据实际情况实施精细化控制注浆技术，实行梯次注浆、分次封堵加固，逐步达到设计要求，在帷幕注浆过程中应采用多种材料、反复强化的注浆方式，内部充填注浆对材料的配比进行调节，控制浆液的凝胶固化时间，提高浆液扩散性能，并进行严格检查，反复强化，提高帷幕强度及稳定性。
57.注浆过程中注浆参数应适时调整，遵循以下调整原则：注浆过程中，持续未见浆液压力抬动情况时，可适当增大注浆速率；当接近单孔设计注浆量但仍未见浆液压力抬升情况时，首先确认浆液是否泄流，若不存在泄流，则应选用水泥-水玻璃双液浆对空隙土体充填挤密，及时填补孔隙，保证均匀的加固效果。当注浆压力持续较高时，应及时更换强渗透性水泥基注浆材料施作，并确定剩余注浆量；当遇到钻孔持续出水的情况时，应采用动水封堵材料对水体进行封堵，隔绝渗涌水通道。
58.注浆结束标准应满足以下两个条件之一：当注浆压力达到设计终压，并且超过初始注浆压力0.5倍后；当注浆压力达到设计终压，且稳定时间超过10min。注浆终压根据区域情况具体设定外侧防护孔和内部注浆孔，并根据现场试验和注浆材料做适当微调。
59.需要说明的是，在不同区域进行注浆时，由于钻孔方式以及配套的注浆工艺不同，实际的注浆量可能与理论值有差异，实际注浆统计量以监测仪器数据为准，但要求与计算理论值误差小于20％，特殊情况下根据实际情况调整结束标准。
60.注浆结束后应根据注浆状况，选择注浆范围内可能存在薄弱环节的注浆部位布设检查孔，并且从以下两个方面检查：
61.(1)检查取芯状况：检查孔采用取芯钻机取得完整岩芯，通过检查岩芯中注浆材料固结体的充填情况和固结强度来检验注浆加固效果。
62.(2)测试注浆后地层渗透能力：以检查孔压水试验结果为主，结合钻孔岩芯及钻孔全景成像检查、注浆记录等进行综合评定。
63.压水检查在注浆结束14天后进行，压水检查孔数为注浆孔数的5％。注浆后基岩透水率合格标准为：q≤0.5lu(6.475
×
10-6/cm/s)。其中墙体混凝土与基岩接触段及以下一段的透水率合格率应为100％，其余各段合格率应达90％以上。不合格孔段透水率不超过设计规定值的150％，且分布不集中。对于检查不合格的部位进行补充注浆，直至达到合格为止。
64.注浆结束经检查后，仍存在的局部注浆薄弱区，将使用定域注浆工艺注浆加固。注浆加固将使用φ40mm无缝钢管，深入到接近注浆薄弱区的位置，进行注浆加固。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：包括如下步骤：沿岩溶长度方向，将岩溶地表划分为多个连续施工区域；对每个施工区域，先在边界线上进行防护孔布孔，进行区域注浆帷幕施工，帷幕注浆施工完成后，再对边界线内部区域进行布注浆加固孔，最后进行内部充填注浆；防护孔采用前进式分段注浆工艺形成止水帷幕，首先对上部进行注浆，再向深部逐段推进，钻、注交替，利用孔口管止浆；加固孔注浆采用后退式注浆工艺，形成连续的注浆帷幕；内部充填钻孔区域采用深部定域控制注浆工艺和孔内混合注浆工艺，根据破碎岩体不同深度段的加固要求，通过定域输浆管进入深部注浆薄弱区，使浆液在可控初凝时间内进入深部注浆薄弱区后，黏度增长并将稳定在一特定黏度值保持设定时间。2.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：在对岩溶地表划分施工区域时，根据综合物探和地质钻孔调研，确定注浆治理范围和探测范围；根据物探反馈岩溶区域范围、岩溶发育情况及隧道上方的既有建筑物，进行注浆加固治理区域范围划分。3.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：沿岩溶区域隧道中轴线两侧进行均匀布孔，相邻两排孔采用梅花形错开布置。4.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：内部充填钻孔施工过程中，施工中间排钻孔时，采用较高压注浆，施工内部充填钻孔时，采用低压渗透充填方式进行注浆。5.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：钻孔施工采用定向钻进工艺；优选的，钻进过程中，出现钻孔冲洗液漏失较快的情况时，停止注浆，进行双液注浆加固后，方可进行下一步的钻孔钻进工作，在区域钻孔工作结束后应立即进行钻孔清洗。6.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：防护孔和内部充填钻孔均采用膜袋封孔工艺对套管进行封固。7.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：注浆过程实行梯次注浆、分次封堵加固的方式；帷幕注浆过程采用多种材料、反复强化的注浆方式。8.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：当注浆压力超过初始注浆压力0.5倍；或，达到设计终压，且稳定时间超过10min时，停止注浆。9.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：在注浆范围内可能存在薄弱环节的注浆部位布设检查孔。10.根据权利要求1所述的岩溶密实充填注浆工艺，其特征在于：注浆工程结束后，对注浆加固的区域进行压水试验配合钻孔取芯的方法进行注浆效果检测及评价。

技术总结

本发明公开了一种岩溶密实充填注浆工艺，包括如下步骤：沿岩溶长度方向，将岩溶地表划分为多个连续施工区域；对每个施工区域，先在边界线上进行防护孔布孔，进行区域注浆帷幕施工，帷幕注浆施工完成后，再对边界线内部区域进行布注浆加固孔，最后进行内部充填注浆；防护孔采用前进式分段注浆工艺形成止水帷幕，首先对上部进行注浆，再向深部逐段推进，钻、注交替，利用孔口管止浆；加固孔注浆采用后退式注浆工艺，形成连续的注浆帷幕；内部充填钻孔区域采用深部定域控制注浆工艺和孔内混合注浆工艺，根据破碎岩体不同深度段的加固要求，通过定域输浆管进入深部注浆薄弱区。过定域输浆管进入深部注浆薄弱区。过定域输浆管进入深部注浆薄弱区。