[发明专利]基于富水强透水岩层的隧洞帷幕灌浆施工方法

说明书

一种基于富水强透水岩层的隧洞帷幕灌浆施工方法，通过在掌子面四周钻设伞状帷幕灌浆孔，对强透水岩层进行控制性灌浆，使其在开挖轮廓线外预期范围形成伞状截水帷幕，并在掌子面上布置两循环间搭接及堵头灌浆孔，用以检查伞状截水帷幕质量的同时，通过二次灌浆，对一次灌浆所形成的伞状截水帷幕可能存在的缺陷进行补灌，形成下一循环灌浆作业的止浆堵头。本发明采用上述方法，能够针对背景技术中所提出的复杂情况下的施工，提供技术可行、安全可靠、施工快捷、经济合理的解决方案。

技术领域

本发明涉及恶劣水文地质条件下的隧洞施工技术领域，具体的是一种基于富水强透水岩层的隧洞帷幕灌浆施工方法。

背景技术

恶劣水文地质环境下的隧洞施工过程中，由于隧洞洞身位于地下水位以下，当地下水丰富且具弱承压性的条件下，当洞身围岩宽大裂隙发育，若进一步伴随例如火山熔岩通道、气泡洞穴、松散岩块堆垒空洞和差异风化带等特殊情况时，隧洞周围的岩体透水性强，并可能在隧洞底板以下存在相对不透水的全风化（β¹）或粉质粘土隔水层，受其阻隔，洞内会产生大量渗（涌）水而不能继续下渗，积存于洞内不能自流排放，若不采取特殊应对措施，将导致隧洞被淹，洞挖施工将无法进行。

目前，国内外对恶劣水文地质环境下隧洞施工技术研究较多，归结起来有：采用穿透性锚杆灌浆、浇筑明拱混凝土、喷纤维混凝土、打超前管棚、超前小导管灌浆、超前固结灌浆、全断面帷幕注浆等二至数项措施组合，对相对较短的涌泥断层破碎带进行加固止水后，结合分步短进尺开挖及时支护的方法进行隧洞施工；对应长距离洞段也有在富水条件下，通过微型盾构牵引，后方采用顶管设备顶入超前大口径圆管，在隧洞底部形成降水通道后，进行隧洞开挖的施工方法；也有采取沿轴线扇形钻孔探测渗漏情况和岩体完整性，并一次超前灌浆50m形成阻水帷幕、固结岩体，跟进开挖40m后进行下一循环的施工方法。

隧洞施工除上述方法外，还有采取旋挖机掘进、盾构机掘进、TBM掘进、顶管掘进、冷冻后爆破掘进等，但对于包括岩石抗压强度超过100MPa的弱风化玄武岩、水文地质复杂多变、围岩软硬频繁转换、坍塌涌水经常发生、农网供电不稳定、施工空间狭小等多种情况间隔出现或并存的环境时，不同措施受到不同因素的约束，而不具备优势。

由于实际情况的多样和差异性，现有施工技术不能涵盖所有特例，针对上述存在复杂条件的具体工程，现有技术的针对性不强，仍需要针对特定施工条件指定特殊的施工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于富水强透水岩层的隧洞帷幕灌浆施工方法，能够针对背景技术中所提出的复杂情况下的施工提供技术可行、安全可靠、施工快捷、经济合理的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于富水强透水岩层的隧洞帷幕灌浆施工方法，通过在掌子面四周钻设伞状帷幕灌浆孔，对强透水岩层进行控制性灌浆，使其在开挖轮廓线外预期范围形成伞状截水帷幕，并在掌子面上布置两循环间搭接及堵头灌浆孔，用以检查伞状截水帷幕质量的同时，通过二次灌浆，对一次灌浆所形成的伞状截水帷幕可能存在的缺陷进行补灌，形成下一循环灌浆作业的止浆堵头。

具体包括以下步骤：

1）在现掌子面周边利用钻机钻设多个伞状帷幕灌浆孔，伞状帷幕灌浆孔的外张角控制在10°-20°；

2）通过钻设完成的伞状帷幕灌浆孔进行一次灌浆施工；

3）在现掌子面上钻设四个垂直于掌子面的两循环间搭接及堵头灌浆孔；

4）通过钻设完成的两循环间搭接及堵头灌浆孔进行二次灌浆施工；

5）向掘进方向进行隧洞开挖作业至下循环掌子面，单次开挖深度不超过两循环间搭接及堵头灌浆孔长度；

6）重复步骤1）-5）进行隧洞施工作业。