扰动置换挤密注浆施工方法与流程

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种用于堵水加固富水粉细砂地层的注浆施工方法。

背景技术：

饱和动态含水的富水粉细砂层是隧道与地下工程软岩富水地层施工的一大难题，在这种地层中开挖隧道施工时极易发生涌水和涌砂等工程灾害。注浆技术是隧道及地下工程施工中处理软弱围岩和富水地层的重要辅助方法。但在富水粉细砂地层中，由于原地层颗粒很细，渗透和填充注浆的机理均不能适用。

目前，在富水粉细砂地层中通常采用劈裂注浆进行堵水加固，但是劈裂注浆机理虽然在超高注浆压力下可以发生，但因粉细砂层非常致密，劈裂均浆脉数量少，不能有效形成盘错形态，堵水效果差。

如中国专利申请201310576180.3号公开的一种富水粉细砂地层动态化注浆施工方法，包括：根据地层及地下水情况将整个注浆范围由外至内依次分为止水区、止水加固区及加固区；检测地层参数进行施工准备；根据地层参数配置止水浆液，对止水区进行注浆止水；根据地层参数配置止水兼加固地层浆液，对止水加固区进行注浆止水并加固地层；根据地层参数配置加固地层浆液，对加固区进行注浆加固地层；对隧道待开挖区进行水压试验，检验渗透系数,并对土体强度进行检验，检查注浆效果；于检查结果为注浆效果良好时，进行隧道开挖，于检查结果为注浆效果不好时，查出注浆薄弱环节，对注浆薄弱环节针对性进行补充注浆。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、该方法没有公开如何进行注浆加固的过程和方法；(2)、直接进行注浆，注浆渗透效果差，堵水加固效果不显著。

因此，提供一种适合于富水粉细砂地层的堵水加固的扰动置换挤密注浆施工方法成为业内急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种扰动置换挤密注浆施工方法，其通过高压风钻孔，预先扰动破坏粉细砂地层原有致密结构，使地层略微松散，再高压注入细颗粒浆液，进行置换和挤密固结，解决了富水粉细砂地层堵水效果差的问题，增强地层的整体稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种扰动置换挤密注浆施工方法，包括：(1)、于待注浆区段的地表处间隔标定出呈梅花状的若干个注浆孔位；(2)、于其中的一个注浆孔位进行高压风钻孔至设计深度以扰动破坏待注浆区段的地层原有结构并形成注浆孔，注浆孔的直径设定为80～100毫米；(3)、在注浆孔中依次分节下放注浆管至注浆孔的末端后，在注浆管与注浆孔之间注入配置好的套壳料；利用注浆芯管对注浆管进行高压注浆以进行置换和挤密固结过程，在高压注浆过程中，注浆压力设定为8～10兆帕；以及(4)重复步骤(2)和(3)，直至完成待注浆区段的扰动置换挤密注浆过程。

优选地，在步骤(1)中，相邻两个注浆孔位之间的距离设定为2～3米，更优选地，相邻两个注浆孔位之间的距离设定为1～2米，从而有效破坏粉细砂地层的原有致密结构，松散地层，便于后续的注浆堵水效果。

优选地，在步骤(2)中，高压风的压力设定为2～5个标准大气压，更优选地，高压风的压力设定为3～4个标准大气压。

可选择地，在步骤(2)中，进行高压风钻孔的风管钻头的周壁上排布有若干个出风口，风管钻头的转速设定为10～20转/分。

优选地，出风口呈螺旋状排布。

优选地，风管钻头的工作时间设定为3～10分钟，更优选地，风管钻头的工作时间设定为6分钟。

可选择地，在步骤(3)中，注浆管的直径为40～60毫米，注浆管上等距环设有若干组射浆孔，每组射浆孔之间距离30～50厘米。

优选地，注浆管由pvc制成，对应于每组射浆孔的注浆管的外壁套设有橡皮圈。

优选地，注浆管的壁厚为5～6毫米。

可选择地，在步骤(3)中，注浆过程采取分段后退式注浆工艺，注浆分段步距设定为40～60厘米。

可选择地，在步骤(3)中，套壳料包括重量比为1.5～1.6:1:1的水、水泥和粘土。

优选地，在步骤(3)中，在注浆过程中，注浆液包括重量比为1:1～0.8的水泥浆和水玻璃浆，其中，水玻璃浆的浓度设定为35波美度。

可选择地，在步骤(4)中，注浆孔的高压风钻孔顺序及注浆顺序均为自位于中心的注浆孔位向四周的注浆孔位渐进操作。

本发明的有益效果是：(1)、通过高压风钻孔，预先扰动破坏粉细砂地层原有致密结构，使地层略微松散，再高压注入细颗粒浆液，进行置换和挤密固结，达到堵水加固的效果；(2)、更加适合于富水粉细砂地层，解决了富水粉细砂地层堵水加固的问题，增强地层的整体稳定性；(3)、注浆的浆液与粉细砂形成复合形态，完全改变粉细砂地层的属性，进一步提高注浆加固效果。

附图说明

图1示出了本发明的扰动置换挤密注浆施工方法的流程图。

图2示出了本发明的风管钻头的结构示意图。

具体实施方式

接下来参照附图具体描述本发明的扰动置换挤密注浆施工方法。

首先，如图1所示，在步骤s1中，于待注浆区段的地表处间隔标定出呈梅花状的若干个注浆孔位。在设定注浆孔位时，相邻的两个注浆孔位之间的距离可以设定为2～3米，不仅可保证有效扰动破坏粉细砂地层的效果，而且还可以减少钻孔注浆的工作量，降低施工成本。

接着，在步骤s2中，选择其中的一个注浆孔位进行高压风钻孔至设计深度，从而实现扰动破坏待注浆区段的地层原有结构得效果，同时形成了一个注浆孔，注浆孔的直径设定为80～100毫米。

在该非限制性实施方式中，高压风的压力设定为2～5个标准大气压，如图2所示，进行高压风钻孔的风管钻头100包括钻头(图未示)及与钻头相连接的风管，风管邻近钻头的一段的周壁上排布有若干个出风口200，2～5个标准大气压的高压风自出风口200处排出，风管钻头的转速设定为10～20转/分，工作时间设定为3～10分钟。

然后，在步骤s3中，在注浆孔中依次分节下放注浆管至注浆孔的末端后，在注浆管与注浆孔之间注入配置好的套壳料；利用注浆芯管对注浆管进行高压注浆以进行置换和挤密固结过程，在高压注浆过程中，注浆压力设定为8～10兆帕。

作为一种非限制性实施方式，注浆管的直径为40～60毫米，注浆管上等距环设有若干组射浆孔，每组射浆孔之间距离30～50厘米，即每米注浆管上分布有两组或三组射浆孔。

在注浆过程中，采取分段后退式注浆工艺，注浆分段步距设定为50厘米。套壳料为重量比为1.5～1.6:1:1的水、水泥和粘土，注浆液包括重量比为1:1～0.8的水泥浆和水玻璃浆，其中，水玻璃浆的浓度设定为35波美度。

完成上述步骤后，在步骤s4中，便是重复步骤s2和s3，直至完成全部注浆空位的钻孔和注浆，也就是完成待注浆区段的扰动置换挤密注浆过程。

作为另一种非限制性实施方式，在步骤s4中，注浆孔的高压风钻孔顺序及注浆顺序均为自位于中心的注浆孔位向四周的注浆孔位渐进操作，同时还要以跳孔的方式进行钻孔和注浆，从而有效保证后续的堵水加固效果。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。