[发明专利]铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及施工方法

说明书

铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及施工方法，以使竖井的掘砌能够在无水的安全环境下进行掘砌，确保施工安全。包括超前探水孔、混凝土止浆垫和螺旋状注浆孔；所述超前探水孔在竖井工作面上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，对竖井工作面前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；所述混凝土止浆垫设置于竖井工作面以下，下部突出竖井井筒外轮廓线嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。

技术领域

本发明涉及铁路隧道，特别涉及一种铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造及处理方法。

背景技术

随着交通强国战略的贯彻实施，近年来我国铁路呈现出蓬勃发展的态势，特别是西部山区铁路的长足发展，将涌现出大量特长隧道，而受控于山区地形地貌，辅助坑道将采用越来越多的超深竖井。

在铁路隧道超深竖井修建过程中，突水淹井为最大的施工风险之一，且由于地下水水头高度大，一旦出现此类事故，将对人员安全和工程造成极大的损失，故建井中应提前对地下水进行处理，以期竖井在“无水”的安全环境下进行掘砌。

目前铁路隧道竖井多采取“有疑必探、先探后掘”的地下水处理原则，但由于超深竖井范围基岩裂隙及地下水发育的不规律性，常规的地下水探测及处理手段存在诸多盲区，高水压地下水易从薄弱点击穿出水裂隙，建井存在较大安全隐患。鉴于此，针对高水压、多裂隙环境下的铁路隧道超深竖井地下水超前处理方法成为竖井成功修建的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，以使竖井的掘砌能够在无水的安全环境下进行掘砌，确保施工安全。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造，其特征是：包括超前探水孔、混凝土止浆垫和螺旋状注浆孔；所述超前探水孔在竖井工作面上沿环向间隔布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，对竖井工作面前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；所述混凝土止浆垫设置于竖井工作面以下，下部突出竖井井筒外轮廓线嵌入岩土体内；所述螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置，其轴线倾斜向下延伸越过竖井井筒外轮廓线，通过各螺旋状注浆孔进行注浆在竖井工作面前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕。

所述超前探水孔在竖井工作面上沿径向间隔设置两圈，外圈为超前探水长孔，内圈为超前探水孔短孔，超前探水长孔、超前探水孔短孔沿环向均匀间隔布置，超前探水长孔的长度、倾角均大于超前探水孔短孔，其终孔位置在竖井工作面前方地层内呈两层和环绕竖井井筒外轮廓线全环的立体分布。

所述螺旋状注浆孔分为内部螺旋状注浆孔和外部螺旋状注浆孔，其中内部螺旋状注浆孔为长孔，外部螺旋状注浆孔为短孔，各圈孔孔位在全环方向均匀布置且具备一定切向角，总体呈螺旋状，内部螺旋状注浆孔与外部螺旋状注浆孔在混凝土止浆垫顶面上交错布置。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述铁路隧道超深竖井地下水超前处理构造的施工方法，该方法包括如下步骤：

①在竖井工作面上沿环向间隔布置超前探水孔，对竖井工作面前方地下水及储水裂隙发育情况进行全方位探查；

②由竖井工作面向下构筑混凝土止浆垫，混凝土止浆垫下部突出竖井井筒外轮廓线嵌入岩土体内；

③在混凝土止浆垫顶面上按径向、切向呈螺旋状多圈布置螺旋状注浆孔；

④通过各螺旋状注浆孔进行注浆，在竖井工作面前方地层内形成一定厚度的隔水帷幕；

⑤在混凝土止浆垫顶面上钻孔沿竖井井筒轴线向下延伸的检查孔，检查和评判注浆效果。