[发明专利]海底隧道穿越富水断层破碎带的围挡式注浆施工方法

说明书

本发明公开了一种海底隧道穿越富水断层破碎带的围挡式注浆施工方法，方法包括：超前地质预报，预注浆获得注浆相关参数，隧道两侧的破碎带阻水墙施作，超前注浆加固形成阻水盖板，注浆效果检查，掌子面的全断面注浆加固，钻爆台阶法掘进。该方法创新性的从海床面自上而下进行注浆，并结合阻水盖板，形成了围挡式阻水结构，提高了海底隧道掘进过程中的安全系数，适用范围较为广泛。

技术领域

本发明涉及海底隧道工程技术领域，尤其涉及一种海底隧道穿越富水断层破碎带的围挡式注浆施工方法。

背景技术

海底隧道突涌水防治与传统隧道相比更具有挑战性。海底隧道施工中的突涌水事故多发生在断层破碎带或节理裂隙发育段等不良地质和岩层接触面。通常海底断层破碎带及其影响带围岩破碎、节理裂隙发育，围岩自稳能力较差，且节理裂隙多与海底贯通，在该种地层段落施工时极易发生突水坍塌等事故在该地层中开挖隧道极易发生涌水、涌砂、塌方等工程灾害。

目前国内外经常采用的工程措施有强行穿越法、注浆法、冻结法、旋喷加固等。

1、强行穿越法,这是最常用的传统方法，其特点是支撑护顶，随挖随砌。根据工程经验，短段掘砌、喷锚支护、超前支架、侧壁导坑等方法较为常用。

2、注浆法，常用来实现堵水和加固的双重目的，在国外钻爆法施工的海底隧道修建中被普遍采用。这是人工充填富水砂层的一种方法，在一定的注浆压力作用下,浆液被挤压入砂层。沿砂层孔隙流动扩散，由于其充填和水化作用，在孔隙内成为具有一定强度和低透水性的结石体，从而达到堵塞孔隙、截断水路和加固地层的目的。目前常用的注浆方式有全断面超前预注浆、超前周边帷幕注浆和局部断面注浆等。

3、冻结法，应用冷媒传递冷量使含水地层降温达到冻结的方法，并依靠冻结后的岩土强度来承受围岩压力，使开挖和支护在冻结岩土的保护之下安全进行，该种方法成本昂贵、作业周期较长，通常应用在其他方法无法采用的地层。

4、水平旋喷加固,是由高压喷射注浆技术演变发展而来的地基加固新技术,就是在土层中水平钻机成孔,或作小角度的俯、仰和外斜钻进,随后进行高压喷射注浆。国外很多工程实例已经证明,在软弱地层中应用水平或倾斜钻孔旋喷注浆技术形成拱棚或墙柱,能防止坑道坍塌,有效控制地面沉陷,使隧道顺利开挖。

目前已有对富水断层破碎带的注浆技术、机制和材料进行了探讨，注浆在海底隧道中对防止涌水及加强围岩是必不可少的，但海底隧道富水砂层复杂的地质条件和特殊的水边界使得单一注浆经常无法达到防水和加固的目的。因此必须根据海底断层破碎带的特点和工程要求，进行有针对性的设计，寻求解决海底隧道渗流问题的施工方法。

公开号为CN101749031 A的中国专利申请公开了一种海底隧道穿越富水砂层复合注浆加固方法。所述方法包括第一注浆步骤,采用导管开始注浆施作和结束注浆施作所述注浆施作用于加固隧道拱部地层，第二注浆步骤,针对掌子面地层进行注浆锁脚锚管注浆步骤,在每棍拱架两侧边墙分别设置注浆锁脚锚管以进行注浆。第二注浆步骤与第一注浆步骤同步进行。本发明既满足高强度加固堵水要求,又可保证开挖施工容易，但是该方法扔为超前支护的传统注浆方式。

公开号为CN109577992 A的中国专利申请公开了一种海底隧道复合注浆参数的确定方法及系统。本发明根据围岩变形量阈值确定复合注浆圈的浆脉结构层厚度、浆脉结构弹性模量、浆脉结构泊松比、挤压地层弹性模量和挤压地层泊松比；根据渗水量阈值确定加固圈渗透系数；根据加固圈渗透系数和浆脉结构层厚度、复合加固区厚度确定劈裂注浆压力和渗透注浆压力；根据浆脉结构弹性模量、浆脉结构泊松比、挤压地层弹性模量和挤压地层泊松比确定抗压刚度和抗弯刚度；根据抗压刚度和抗弯刚度确定注浆率实现了注浆设计的科学化和精细化，提高了海底隧道的安全性能。但该方法对地质资料和试验器材要求较高，易导致前期工程进展缓慢。

发明内容