一种地下受限空间盆式注浆止水帷幕施工方法与流程

本发明涉及地下建筑工程，尤其涉及一种地下受限空间盆式注浆止水帷幕施工方法。

背景技术：

1、地下建筑工程领域旨在通过科学规划、设计和施工技术，建造位于地下空间的结构设施，确保安全性、稳定性和耐久性，目标是充分利用地下空间缓解地面资源的压力，并在各种地质和水文条件下，保障结构的正常运行与长期使用。

2、地下受限空间盆式注浆止水帷幕施工方法目的是在狭小和复杂的地下施工环境中，通过在受限空间内形成盆式封闭结构，将注浆材料沿既定路径注入地下介质中，形成连续且紧密的止水帷幕，阻断地下水的渗入，保证施工区域的干燥和稳定，避免因地下水渗透导致的施工困难、设备损坏和后期结构渗漏问题，提升工程质量和施工效率。

3、传统技术依赖单一浆液材料和粗放的注浆控制方式，难以在多种复杂地质条件下有效实现止水效果，容易造成帷幕局部渗漏和密封不均匀，且缺乏对孔位、深度和注浆路径的精细化管理，导致浆液在注入时扩散不均和渗透不足，增加后期修复的难度与成本，容易导致施工事故，增加了项目的施工周期和维护费用。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种地下受限空间盆式注浆止水帷幕施工方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种地下受限空间盆式注浆止水帷幕施工方法，包括以下步骤：

3、步骤一：根据勘探钻孔、地质雷达、地震波探测和历史数据获取地下空间结构边界资料与地层厚度资料，分析地层密度与孔隙率，采用垂直测量划分区域边界，确定7个注浆区域的控域孔与封底孔布置位置，测定每孔间距和标高范围，调整布孔深度和间距，生成注浆孔布置数据；

4、步骤二：基于所述注浆孔布置数据，进行钻孔施工，采用钻机控制钻头角度和深度，安装压力表和密封装置测试孔口稳定性，并测量孔内残留压力，检查孔口密封状况，调整钻孔深度，避免偏移与封孔不严，生成钻孔与密封状态数据；

5、步骤三：基于所述钻孔与密封状态数据，采用模型预测控制，按顺序注入不同材料浆液，外侧孔注入聚氨酯浆液，内侧孔注入硫铝酸盐浆液，封底孔分三次注入浆液，同时监控流量与压力，并调整浆液浓度与注入速率，检测孔口压力并根据孔口压力调整注入量，生成注浆过程与材料数据；

6、步骤四：基于所述注浆过程与材料数据，采用梯度下降算法，调整注浆路径与注入顺序，根据时间和材料流速分析优化路径，执行不超过50cm的分段注浆操作，检测每段注浆时的压力与流量变化，若发生压力异常则调整注浆速率和注入量，生成注浆路径与顺序数据；

7、步骤五：基于所述注浆路径与顺序数据，在每个分区完成注浆后，分析浆液扩散半径与孔隙率，钻取检测孔测试含水率与渗透率，同时进行压水试验测定渗透系数变化，并根据测试结果调整分区参数，生成材料扩散与孔隙率数据；

8、步骤六：基于所述材料扩散与孔隙率数据，判断渗透系数异常区域后，执行补充注浆，同时检测补充注浆的扩散半径与流量变化，实时记录追加浆液量和注入深度，并调整注浆压力避免流量回流与扩散不足，生成补充与密实度数据；

9、步骤七：基于所述补充与密实度数据，完成30cm钢筋混凝土止浆层施工，并设置疏干井进行地下水排导，同时检查各区域自稳能力和含水率状态，获取各区施工完成后的状态记录，生成帷幕结构与施工记录。

10、作为本发明的进一步方案，生成所述注浆孔布置数据的具体步骤为：

11、根据勘探钻孔、地质雷达、地震波探测和历史数据，获取地下空间结构边界资料与地层厚度资料，分析各层密度和孔隙率，通过垂直测量划分区域边界，定位7个注浆区域的控域孔与封底孔位置，生成注浆区域布置数据；

12、基于所述注浆区域布置数据，测定孔间距和标高范围，采用标尺与测深仪测量深度并记录，调整孔深与间距，通过分析测量数据判断地质变化点，生成注浆孔间距与深度数据；

13、基于所述注浆孔间距与深度数据，绘制注浆孔布置图，确定钻孔位置和深度标记，并通过地质标尺与全站仪逐一确认钻孔坐标，生成注浆孔布置数据。

14、作为本发明的进一步方案，生成所述钻孔与密封状态数据的具体步骤为：

15、基于所述注浆孔布置数据，使用钻机按设定角度和深度钻孔，通过监测钻头阻力变化判断地层情况，同时使用测压装置测定残留压力并记录，生成钻孔施工状态数据；

16、基于所述钻孔施工状态数据，安装压力表和密封装置，检测孔口压力值和密封状况，若发现漏气则使用密封材料填补，并通过压力检测仪校核密封性，生成钻孔密封状态数据；

17、基于所述钻孔密封状态数据，测试封孔后的残压，若残压不足则调整钻孔深度与封孔材料密度，并通过同步记录设备监测压力与深度数据，生成钻孔与密封状态数据。

18、作为本发明的进一步方案，生成所述注浆过程与材料数据的具体步骤为：

19、基于所述钻孔与密封状态数据，按预设顺序将聚氨酯浆液注入外侧孔，采用流量控制阀控制注入速率，并通过流量计监测实时流量变化，记录各注浆孔的注入量和压力，生成外侧孔注浆数据；

20、基于所述外侧孔注浆数据，采用模型预测控制，将硫铝酸盐浆液注入内侧孔，使用压力表监测注入过程中压力变化，并通过调节控制阀手动调整注入速率与浆液浓度，同时记录各内侧孔压力数据与流速变化，生成内侧孔注浆数据；

21、基于所述内侧孔注浆数据，在封底孔中执行三次注浆操作，每次注浆按批次注入浆液，并监测封孔时流量与压力变化，同时通过实时调整浓度与注入速率记录封底过程数据，生成注浆过程与材料数据。

22、作为本发明的进一步方案，所述模型预测控制，按照公式：

23、

24、其中：为目标函数，为第时刻的实际注浆压力，为目标参考压力，为调节注浆速率变化的权重系数，为第时刻的实际注浆速率，为第时刻的实际注浆速率，为调节浆液浓度偏差的权重系数，为第时刻的实际浆液浓度，为目标浆液浓度，为调节压力变化率的权重系数，为第时刻的压力变化率。

25、生成所述注浆过程与材料数据的具体步骤，其中：

26、生成所述外侧孔注浆数据的过程中，根据实时流量数据，调整流量控制阀调节注入速率，通过预设的流量目标值自动调整控制阀开度，若监测到流量偏离范围，流量控制阀根据偏差进行自动调整；

27、生成所述注浆过程与材料数据的过程中，在封底孔的三次注浆操作中，需要根据每批次注入量的设定、浓度设定每批次注浆的具体标准。

28、作为本发明的进一步方案，生成所述注浆路径与顺序数据的具体步骤为：

29、基于所述注浆过程与材料数据，逐一优化注入路径与顺序，并采用流量表测量浆液流速，同时分析路径分布并记录各段流量变化，生成注浆路径数据；

30、基于所述注浆路径数据，采用梯度下降算法，执行分段注浆，每段不超过50cm，同时使用压力表监测注浆过程中各段的压力变化，并根据流量表检测流量波动情况，调整注入速率，生成分段注浆状态数据；

31、基于所述分段注浆状态数据，在每段注浆完成后记录最终压力与流量数据，若发生异常则重新调整路径与顺序，再次测试压力稳定性与流速记录，生成注浆路径与顺序数据。

32、作为本发明的进一步方案，所述梯度下降算法，按照公式：

33、

34、其中：为当前时刻的注浆参数，为更新后的注浆参数，为学习率，为损失函数的梯度，为压力变化的权重系数，为当前时刻的压力变化监测值，为流量波动的权重系数，为当前时刻的流量波动监测值，为振动监测的权重系数，为当前时刻的振动监测数据。

35、生成所述注浆路径与顺序数据的具体步骤，其中：

36、生成所述分段注浆状态数据的过程中，分段注浆采用梯度下降算法时需要明确优化目标，包括减小压力差和流量波动，并规定迭代步长和终止条件，同时明确流量波动检测的具体标准，并依据波动情况调整注入速率；

37、生成所述注浆路径与顺序数据的过程中，明确异常压力和流量的判定标准，包括通过设置具体的压力或流量波动阈值判断是否异常，出现异常时，根据压力和流速的分布重新排序，调整具体的路径和顺序策略，并在调整后通过稳定性测试验证路径和顺序的合理性。

38、作为本发明的进一步方案，生成所述材料扩散与孔隙率数据的具体步骤为：

39、基于所述注浆路径与顺序数据，在每个分区完成注浆后，采用钻探设备进行检测孔钻取操作，使用含水率测试仪对钻取样本含水量进行测定，并通过渗透率测试仪记录孔内渗透变化，生成检测孔测试数据；

40、基于所述检测孔测试数据，采用压力泵对检测孔进行压水试验，逐次向孔内注入水并通过流量计记录流量与注水时间，同时检测水渗透范围并实时标记渗透路径，生成压水试验数据；

41、基于所述压水试验数据，分析浆液扩散半径并计算区域孔隙率，通过记录仪调整区域参数，调整区域参数后更新分区孔隙率数据，并记录参数变化，生成材料扩散与孔隙率数据。

42、作为本发明的进一步方案，生成所述补充与密实度数据的具体步骤为：

43、基于所述材料扩散与孔隙率数据，判断渗透系数异常的区域，在异常区域进行补充注浆，同时使用流量控制器调整注入量并实时监测流量数据，生成补充注浆流量数据；

44、基于所述补充注浆流量数据，记录补充注浆过程中的扩散半径，同时通过逐次测量流量变化标记扩散范围，并调整注浆深度，生成补充注浆扩散数据；

45、基于所述补充注浆扩散数据，记录每次补充注浆后的流速与浆液量，同时采用压力表检测注浆压力并调整避免回流，并记录最终结果，生成补充与密实度数据。

46、作为本发明的进一步方案，生成所述帷幕结构与施工记录的具体步骤为：

47、基于所述补充与密实度数据，进行30cm厚钢筋混凝土止浆层的施工，采用钢筋固定架定位钢筋网，并通过模板支撑搭建止浆层框架，同时分批次搅拌混凝土并连续浇筑，并使用振捣棒压实混凝土防止空隙，生成止浆层施工数据；

48、基于所述止浆层施工数据，设置疏干井排导地下水，同时使用钻探设备在指定位置钻取井孔并安装井管，逐步连接排水泵并启泵抽水，监测并记录井内水位变化数据，生成疏干井排水数据；

49、基于所述疏干井排水数据，检查各区域自稳能力与含水率状态，同时检测土层位移并记录稳定数据，并通过湿度计逐点测量含水率并标注变化情况，获取各区施工完成状态，生成帷幕结构与施工记录。

50、生成所述补充与密实度数据的具体步骤，其中：

51、生成所述补充注浆流量数据的过程中，在检测渗透系数异常区域并进行补充注浆时，设定渗透系数的阈值范围，当测得渗透系数超出该范围时判定为异常区域；

52、生成所述补充与密实度数据的过程中，在记录补充注浆后的流速与浆液量时，设定最终流速并使用压力表检测压力稳定性，若发生回流自动调节压力并减少注浆速率，防止浆液倒流。

53、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

54、1.本发明中，通过地质数据的精确分析，合理布置注浆孔及封底孔的位置和深度，确保注浆区域覆盖全面，提高了施工精度；

55、2.本发明中，钻孔阶段采用实时检测和调节钻头角度与深度，并结合密封性测试，优化了钻孔质量和密封效果，为后续注浆环节提供稳定的基础；

56、3.本发明中，多种浆液材料的顺序注入设计，根据不同孔的位置和功能分别注入不同材料，通过流量和压力的监控，实现了分层次的密封效果，增强了帷幕的密实性和防水性能；

57、4.本发明中，通过模型预测控制，在注浆时根据实时监测的流量和压力数据动态调整浆液注入的速率、浓度和顺序，使浆液在多层次、多区域的注入过程中能精确控制材料的扩散范围和密实度；

58、5.本发明中，梯度下降算法结合分段注浆控制，及时识别并修复施工中存在的渗透异常区域，提升了浆液扩散的均匀性和施工效率，确保了止水帷幕的连续性和完整性；

59、6.本发明中，通过密实度监测及相应的补强措施，降低了地下水渗漏的风险，确保施工区域长期稳定干燥，封闭结构的施工结合疏干井的设置，有效控制了地下水的流动路径，提升了工程质量的整体可靠性。