(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106761823 A(43)申请公布日 2017.05.31
(21)申请号 201611113089.8(22)申请日 2016.12.07
(71)申请人 中铁十四局集团有限公司
地址 250014 山东省济南市历下区和平路1
号
申请人 中铁十四局集团第五工程有限公司(72)发明人 刘京增 李占先 刘勇 颜海建
丛义营 柴仁旺 肖载兴 韩孟杰 周华阳 郑彦飞 陈仁强 甘国军 李宗田 (74)专利代理机构 山东济南齐鲁科技专利事务
所有限公司 37108
代理人 曲洋(51)Int.Cl.
E21D 11/10(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法(57)摘要
免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法，其特征在于：包括如下步骤：①用钻机在原围岩上钻出2.5m-3.0m深的浅孔，退出钻杆；②取管口带有法兰快速接头的孔口管，并使用水泥浆液敷设在麻丝包裹层表面；③取与步骤②孔口管上的法兰快速接头配套的圆盘，在圆盘一侧安装进浆管、出浆管，注浆管与进浆管连通；④将步骤②缠绕麻丝并敷设水泥浆液后的孔口管顶入步骤①得到的孔内使孔口管端部的法兰快速接头距岩壁30cm；不需设置止浆墙，能够杜绝由于孔口管周边裂隙发育而导致岩面溢浆的现象，通过变化浆液状态并结合分段扫孔后退式注浆可确保深孔位置注浆能够达到良好的效果等。
CN 106761823 ACN 106761823 A
权 利 要 求 书
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1.免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法，其特征在于：包括如下步骤：①用钻机在原围岩上钻出2.5m-3.0m深的浅孔，退出钻杆；②取管口带有快速法兰接头（2）的的孔口管（1），从该孔口管（1）外壁距离快速法兰接头（2）30cm处向孔口管（1）另一端方向缠绕麻丝，缠绕后孔口管外壁形成的麻丝包裹层（3）长度为80cm-120cm，并使用水泥浆液敷设在麻丝包裹层（3）表面；
③取与步骤②孔口管（1）上的快速法兰接头（2）配套的圆盘（6），在圆盘（6）一侧安装进浆管（4）、出浆管（5），进浆管（4）和出浆管（5）均与圆盘（6）另一侧相通，圆盘（6）另一侧设置注浆管（7），注浆管（7）与进浆管（4）连通；
④将步骤②缠绕麻丝并敷设水泥浆液后的孔口管（1）顶入步骤①得到的孔内使孔口管端部的快速法兰接头（2）距岩壁30cm；
⑤将步骤③安装了进浆管（4）、出浆管（5）和注浆管（7）的圆盘（6）与步骤④顶入孔内的孔口管（1）上的快速法兰接头（2）对接，使圆盘（6）固定安装在孔口管（1）端部，圆盘（6）上的注浆管（7）穿过孔口管（1）进入孔内；
⑥将步骤⑤安装后的圆盘（6）上的进浆管（4）与浆液混合器（8）的出口连接，并在该圆盘（6）上的出浆管（5）上安装阀门（9）；
⑦关闭出浆管（5）上的阀门（9），由浆液混合器（8）向进浆管（4）通入水泥浆液与高分子控制液混合形成的混合浆液，通过浆液混合器（8）控制混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例为：1：0.1~0.15，混合浆液的进浆速度为65-85L/min，直至达到设计注浆量，注浆过程中如出现孔口周边围岩裂隙或孔口冒浆，则通过浆液混合器（8）调整混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例至1：0.25~0.3，增加混合浆液中高分子控制液的比例以调整浆液凝结时间，待后续调整好的浆液溢出后打开出浆管（5）上的阀门（9），此时减缓进浆速度至原进浆速度的15%~20%，以减小周边围岩冒浆的压力，待周边围岩裂隙溢出的浆液凝固后，关闭出浆管（5）上的阀门（9），将混合浆液的比例及进浆速度调整回原始比例，继续注浆，若仍有溢浆现象，可按以上步骤重复操作，达到止浆的目的；
⑧步骤⑦达到设计注浆量后，待混合浆液凝固，通过孔口管（1）上的快速法兰接头（2）将圆盘（6）和圆盘（6）上安装的进浆管（4）、出浆管（5）和注浆管（7）一同拆下，使用钻机对该注浆孔进行扫孔，扫孔深度控制在5m-15m；
⑨使用步骤⑤-⑦所述方法对步骤⑧扫孔产生的孔进行注浆至达到设计注浆量；重复步骤⑧、步骤⑨直至注浆加固至设计深度以完成该孔的注浆作业。2.根据权利要求1所述的免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法，其特征在于：步骤⑤中圆盘（6）与快速法兰接头（2）首次对接后，注浆管（7）末端距离孔底5cm-60cm。
3.根据权利要求2所述的免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法，其特征在于：步骤⑤中圆盘（6）与快速法兰接头（2）首次对接后，注浆管（7）末端距离孔底45cm。
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说 明 书
免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法
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技术领域[0001]本发明涉及一种隧道围岩注浆施工工艺，具体地说是一种免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法。
背景技术[0002]随着高速公路、铁路等大规模基础设施的建设，在复杂地质条件下修建的隧道工程也越来越多。在这类复杂地质条件下进行隧道和地下工程施工时，由于采取爆破或人工开挖，会扰动围岩，改变地下水的流动状态，破坏了围岩的原始力学状态和地下水平衡体系，易引发隧道内坍塌、突泥、涌水等灾害，造成不可估量的工期延误并危及人员、设备安全，严重时引起地表塌陷，地下水位降低，影响隧址区居民正常的生产、生活。目前，国内外常用的地层加固与堵水的方法为注浆法，注浆实质是将具有凝结能力的浆液利用注浆设备将其注入地层或隧道围岩的裂隙、孔隙或孔洞中，以填充、渗透、压密等方式挤走土颗粒间或岩石裂隙中的水分，待浆液凝结硬化后，使隧道围岩或土体形成一个抗渗性能好、强度较高的整体，以达到填充、加固或堵水的目的，为支护结构的施工赢得时间、创造条件。国内目前常用的隧道超前帷幕注浆加固多采用混凝土止浆墙止浆，钻机多次成孔，材料采用水泥单液浆或水泥-水玻璃双液浆，该工艺的缺点有：其一，止浆墙施作工序多、工期长、成本高，若为柱面或球面型混凝土止浆墙，施工将更为复杂；其二，注浆液容易从孔口流出，影响注浆压力，使浆液无法进入地层，注浆效果难以保证；其三，双浆液比例不易控制，注浆管易堵塞；其四，由于孔内水压力以及浆液凝结时间等缘故，深孔位置注浆效果差。发明内容[0003]本发明的目的是提供一种免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法，它能够解决现有技术存在的问题。[0004]本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法，其特征在于：包括如下步骤：
①用钻机在原围岩上钻出2.5m-3.0m深的浅孔，退出钻杆；②取管口带有法兰快速接头的的孔口管，从该孔口管外壁距离法兰快速接头30cm处向孔口管另一端方向缠绕麻丝，缠绕后孔口管外壁形成的麻丝包裹层长度为80cm-120cm，并使用水泥浆液敷设在麻丝包裹层表面；
③取与步骤②孔口管上的法兰快速接头配套的圆盘，在圆盘一侧安装进浆管、出浆管，进浆管和出浆管均与圆盘另一侧相通，圆盘另一侧设置注浆管，注浆管与进浆管连通；
④将步骤②缠绕麻丝并敷设水泥浆液后的孔口管顶入步骤①得到的孔内使孔口管端部的法兰快速接头距岩壁30cm；
⑤将步骤③安装了进浆管、出浆管和注浆管的圆盘与步骤④顶入孔内的孔口管上的法兰快速接头对接，使圆盘固定安装在孔口管端部，圆盘上的注浆管穿过孔口管进入孔内；
⑥将步骤⑤安装后的圆盘上的进浆管与浆液混合器的出口连接，并在该圆盘上的出浆
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说 明 书
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管上安装阀门；
⑦关闭出浆管上的阀门，由浆液混合器向进浆管通入水泥浆液与高分子控制液混合形成的混合浆液，通过浆液混合器控制混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例为：1：0.1~0.15，混合浆液的进浆速度为65-85L/min，直至达到设计注浆量，注浆过程中如出现孔口周边围岩裂隙或孔口冒浆，则通过浆液混合器（8）调整混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例至1：0.25~0.3，增加混合浆液中高分子控制液的比例以调整浆液凝结时间，待后续调整好的浆液溢出后打开出浆管（5）上的阀门（9），此时减缓进浆速度至原进浆速度的15%~20%，以减小周边围岩冒浆的压力，待周边围岩裂隙溢出的浆液凝固后，关闭出浆管（5）上的阀门（9），将混合浆液的比例及进浆速度调整回原始比例，继续注浆，若仍有溢浆现象，可按以上步骤重复操作，达到止浆的目的；
⑧步骤⑦达到设计注浆量后，待混合浆液凝固，通过孔口管上的法兰快速接头将圆盘和圆盘上安装的进浆管、出浆管和注浆管一同拆下，使用钻机对该注浆孔进行扫孔，扫孔深度控制在5m-15m；
⑨使用步骤⑤-⑦所述方法对步骤⑧扫孔产生的孔进行注浆至达到设计注浆量；重复步骤⑧、步骤⑨直至注浆加固至设计深度以完成该孔的注浆作业。[0005]步骤⑤中圆盘与法兰快速接头首次对接后，注浆管末端距离孔底5cm-60cm。[0006]步骤⑤中圆盘与法兰快速接头首次对接后，注浆管末端距离孔底45cm。[0007]本发明的优点在于：不需设置止浆墙，解决了现有注浆工艺中设置止浆墙施工耗时长、成本高的问题，能够杜绝由于孔口管周边裂隙发育而导致岩面溢浆的现象，保证注浆压力，通过变化浆液状态并结合分段扫孔后退式注浆可确保深孔位置注浆能够达到良好的效果等。
附图说明[0008]图1是本发明注浆时各设备安装后的结构示意图。
具体实施方式[0009]本发明所述的免止浆墙分段扫孔后退式控制性注浆方法包括如下步骤：
①用钻机在原围岩上钻出2.5m-3.0m深的浅孔，退出钻杆；②取管口带有法兰快速接头2的的孔口管1，从该孔口管1外壁距离法兰快速接头230cm处向孔口管1另一端方向缠绕麻丝，缠绕后孔口管外壁形成的麻丝包裹层3长度为80cm-120cm，并使用水泥浆液敷设在麻丝包裹层3表面；
③取与步骤②孔口管1上的法兰快速接头2配套的圆盘6，在圆盘6一侧安装进浆管4、出浆管5，进浆管4和出浆管5均与圆盘6另一侧相通，圆盘6另一侧设置注浆管7，注浆管7与进浆管4连通；
④将步骤②缠绕麻丝并敷设水泥浆液后的孔口管1顶入步骤①得到的孔内使孔口管端部的法兰快速接头2距岩壁30cm；
⑤将步骤③安装了进浆管4、出浆管5和注浆管7的圆盘6与步骤④顶入孔内的孔口管1上的法兰快速接头2对接，使圆盘6固定安装在孔口管1端部，圆盘6上的注浆管7穿过孔口管1进入孔内；
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⑥将步骤⑤安装后的圆盘6上的进浆管4与浆液混合器8的出口连接，并在该圆盘6上的出浆管5上安装阀门9；
⑦关闭出浆管5上的阀门9，由浆液混合器8向进浆管4通入水泥浆液与高分子控制液混合形成的混合浆液，通过浆液混合器8控制混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例为：1：0.1~0.15，混合浆液的进浆速度为65-85L/min，直至达到设计注浆量，注浆过程中如出现孔口周边围岩裂隙或孔口冒浆，则通过浆液混合器8调整混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例至1：0.25~0.3，增加混合浆液中高分子控制液的比例以调整浆液凝结时间，待后续调整好的浆液溢出后打开出浆管5上的阀门9，此时减缓进浆速度至原进浆速度的15%~20%，以减小周边围岩冒浆的压力，待周边围岩裂隙溢出的浆液凝固后，关闭出浆管5上的阀门9，将混合浆液的比例及进浆速度调整回原始比例，继续注浆，若仍有溢浆现象，可按以上步骤重复操作，达到止浆的目的；
⑧步骤⑦达到设计注浆量后，待混合浆液凝固，通过孔口管1上的法兰快速接头2将圆盘6和圆盘6上安装的进浆管4、出浆管5和注浆管7一同拆下，使用钻机对该注浆孔进行扫孔，扫孔深度控制在5m-15m；
⑨使用步骤⑤-⑦所述方法对步骤⑧扫孔产生的孔进行注浆至达到设计注浆量；重复步骤⑧、步骤⑨直至注浆加固至设计深度以完成该孔的注浆作业。[0010]步骤⑦中混合浆液经过注浆管7从靠近孔底的位置喷出，一部分通过隧道围岩的裂隙、孔隙或孔洞渗透入岩层，对岩层起到填充、加固或堵水的目的，另一部分返流至孔口，上述过程实现后退式注浆，混合浆液以填充、渗透、压密等方式挤走土颗粒间或岩石裂隙中的水分，待混合浆液凝结硬化后，使隧道围岩或土体形成一个抗渗性能好、强度较高的整体，以达到填充、加固或堵水的目的，为支护结构的施工赢得时间、创造条件。注浆过程中如出现孔口周边围岩裂隙或孔口冒浆，则通过浆液混合器8调整混合浆液中水泥浆液与高分子控制液的混合比例至1：0.25~0.3，增加混合浆液中高分子控制液的比例以调整浆液凝结时间，待后续调整好的浆液溢出后打开出浆管5上的阀门9，此时减缓进浆速度至原进浆速度的15%~20%，以减小周边围岩冒浆的压力，待周边围岩裂隙溢出的浆液凝固后，关闭出浆管5上的阀门9，将混合浆液的比例调整回原始比例，继续注浆，若仍有溢浆现象，可按以上步骤重复操作，达到止浆的目的。本发明与现有技术相比，不需设置止浆墙，解决了现有注浆工艺中设置止浆墙施工耗时长、成本高的问题，能够杜绝由于孔口管周边裂隙发育而导致岩面溢浆的现象，保证注浆压力，通过变化浆液状态并结合分段扫孔后退式注浆可确保深孔位置注浆能够达到良好的效果
本发明采用的后退式注浆方法有利于混合浆液充分的渗透至岩层中，该方法中首次通过步骤⑤所述方法对围岩上新打的浅孔进行注浆的步骤尤为关键，这一步骤对孔口位置的岩壁起到填充、加固和堵水的作用，为保证该步骤中混合浆液的渗透效果，可在保证注浆管7出浆畅通的前提下尽可能的将注浆管7末端靠近孔底，因此本发明可在步骤⑤中圆盘6与法兰快速接头2首次对接后，保持注浆管7末端距离孔底5cm-60cm。该方案在注浆过程中，由孔底向孔口逐步加压，避免孔内出现空腔，有利于混合浆液更好的渗透至孔口管1外周的岩壁间隙中，有利于保持孔口强度，为后续多次扫孔操作创造便利条件，并且可避免后续多次注浆过程中浆液从孔口附近的岩壁渗漏。根据本发明采用的混合浆液的原始比例及进浆速度，本发明优选将步骤⑤中圆盘6与法兰快速接头2首次对接后注浆管7末端与孔底之间的
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距离设为45cm。该距离使本发明所述的混合浆液产生最佳的渗透效果，同时可保证在本发明特定的进浆速度条件下不会产生浆液沿注浆管7反流的意外情况。
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