[发明专利]一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺及注浆装置

权利要求书

1.一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

A.底板离层物理探查：确定离层深度、空间范围及特征，为注浆治理方案设计提供决策依据；

B.治理方案设计：确定治理区域，完成方案设计，包括浆液参数、注浆参数及钻孔参数；

C.钻孔施工：根据方案设计现场布设孔位，钻孔过程中实时观察地层情况及岩粉变化情况，记录钻孔揭露底板离层的实际深度及离层的厚度；

D.底板离层注浆加固：将底板离层旋喷注浆装置的喷嘴端下入钻孔内，使旋转喷头位于离层深度处，然后对离层内破碎围岩及空洞进行旋喷注浆；

所述底板离层旋喷注浆装置包括：注浆管、螺母、托盘、止浆塞、挡块、膜袋、溢流孔、自旋转喷头和喷嘴；

所述注浆管的一端为开口状，且该开口端的外表面设置有与螺母相互配合的外螺纹，所述托盘上开设有能够供注浆管开口端穿过的通孔，所述挡块固定设置在注浆管的外表面，所述止浆塞套设在注浆管上，且止浆塞位于挡块和托盘之间；

所述注浆管的另一端与自旋转喷头连通，所述自旋转喷头上设置有喷嘴，自旋转喷头能够在浆液的高压动力作用下旋转，同时通过喷嘴将浆液甩出；

所述挡块和自旋转喷头之间设置有膜袋，且膜袋包覆在注浆管的外表面；所述溢流孔设置在被膜袋包覆的这部分注浆管上，且溢流孔直径、数量均大于喷嘴直径、数量。

2.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，步骤A中，所述确定离层深度、空间范围及特征的方法包括：地质雷达、直流电法多种地球物理探查手段。

3.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，利用地质雷达与高密度直流电法相结合的物探方法对隧道底板区域进行探查，确定底板离层的空间分布范围及对应的深度，为注浆治理靶区圈定和治理方案设计提供决策依据。

4.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，步骤B中，所述治理方案设计的具体步骤为：

1)注浆材料参数确定：水泥浆水灰比控制在0.8:1-1:1之间，水泥浆密度为1.5-1.6g/cm³，GT浆液密度控制在平均1.3g/cm³；水泥浆和GT浆液的体积比控制在2-3:1均可，最终使浆液初凝时间在30-50秒之间；

2)注浆参数确定：根据探查结果，确定底板注浆改造的平面范围及平均深度，根据平均深度、喷嘴直径及浆液参数通过数值计算确定旋喷注浆的最大注浆压力，注浆终压确定后结合注浆泵电机功率确定注浆流速；

3)钻孔参数确定：根据确定的注浆终压及注浆材料，计算钻孔内浆液在离层处的扩散半径，进而确定出注浆治理区域内钻孔的数量、排距及列距；根据现场条件布设钻孔，设计钻孔呈梅花形布置，且钻孔施工分两序进行，即第一序次钻孔和第二序次钻孔；第二序次钻孔穿插于第一序次钻孔间，并作为第一序次钻孔注浆效果的检查孔使用，钻孔过程中随时观察地层情况，记录离层深度及特征。

5.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，步骤C中，根据方案设计，先进行第一序次钻孔施工，待一序钻孔注浆完毕后再进行第二序次钻孔施工；钻进过程中实时观察地层情况及岩粉变化情况，记录钻孔揭露底板离层的实际深度及离层的厚度，以验证补充前期物探结论，更准确的指导后续注浆施工。

6.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，所述自旋转喷头内含有靠水动力驱动的叶轮，且喷嘴与喷头面成一定角度。

7.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，所述止浆塞由弹性制成。

8.如权利要求7所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，所述止浆塞由橡胶制成。

9.如权利要求1所述的岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺，其特征在于，所述膜袋为柔性材料制成。