水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构的制作方法

本实用新型涉及铁路隧道，特别涉及水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构。

背景技术：

近年来我国铁路隧道工程蓬勃发展，特别是西部山区涌现出大量特长隧道及多座深大竖井，而随着川藏铁路及其他山区铁路的规划建设，受控于山区地形地貌，特长隧道辅助坑道将采用越来越多的深竖井。

对于竖井工程，突涌水淹井无疑为最大的施工风险之一，而以往竖井工程也曾发生过多起突涌水淹井事故，给人员安全及工程造成了极大的损失。目前国内外对于竖井突涌水灾害处理主要分为两大类，一类为“强排疏干”，另一类为“先堵后排”，其中“强排疏干”为配置大于出水点最大涌水量的抽排水设备，将井筒内地下水通过强排抽至工作面后再进行后续堵水作业；“先堵后排”则为先行对地下水出水点进行封堵，而后将井内地下水抽排，此类处理又主要分为水下混凝土封底后排水及水下抛碴注浆封底后排水两种处理方法。

针对铁路隧道深竖井，由于其地下水水压高，加之岩体裂隙发育且不规律，突涌水灾害处理与常规竖井有极大的不同。“强排疏干”处理方法受制于地下水涌水量工程投资不可控，且抽排后在高压水的环境下直接进行堵水作业风险极高。水下混凝土封底后排水处理方法无法保证止水材料构筑的连续性，将导致止水层后期形成发育各向且胶结不密实的施工缝，止水层的效果难以保证，为后续工作面施工带来不可忽视的安全隐患。水下抛碴注浆封底后排水处理方法对碴的材料和粒径、级配要求较高，且浆液在高压水作用下于碴堆中扩散不均，易形成注浆盲区。

综上，常规的竖井突涌水灾害处理技术对于铁路隧道深竖井而言存在诸多弊端，高压地下水封堵效果难以保证，且多未涵盖突涌溃口封堵这一处理的关键，故针对铁路隧道深竖井突涌水处理技术成为了铁路隧道深竖井修建的迫切需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构，以实现安全、快速的处理铁路隧道深竖井突涌水灾害。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构，其特征是：包括地下水封堵结构和靶向注浆加固结构；所述地下水封堵结构包括在环状井壁衬砌内由底部井内渣体向上依次设置的碎石注浆封堵层、水泥浆止水层和平底型混凝土止浆垫构成，其中碎石注浆封堵层的厚度大于突涌水溃口的高度；所述平底型混凝土止浆垫的下部突破井壁衬砌嵌入岩体内；所述靶向注浆加固结构包括靶向注浆孔和靶向注浆加固体，靶向注浆孔由平底型混凝土止浆垫顶面为平台钻设，倾斜向下穿过井壁衬砌进入突涌水溃口周围的软弱岩体内，靶向注浆加固体是通过各靶向注浆孔向软弱岩体压注水泥浆液，水泥浆液凝固后所形成的加固体。

本实用新型的有益效果是，通过水泥浆止水层及碎石注浆封堵层相结合，并辅以堵水补强措施，保证了地下水封堵效果，且堵水施工安全风险相对较低；利用水泥浆止水层、碎石注浆封堵层以及平底型混凝土止浆垫形成的工作平台，向突涌水溃口进行靶向注浆，能够有效封堵突水溃口处高压地下水，并对溃口处软弱岩体进行加固，避免发生二次突涌水，确保后期竖井掘砌的施工安全；可实现安全、快速的处理铁路隧道深竖井突涌水灾害，具有十分显著的社会、经济效益以及应用价值。

附图说明

本说明书包括如下六幅附图：

图1是本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构中注浆、输浆管路布置立面图；

图2是本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构中注浆、输浆管路布置横断面图；

图3是本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构中突涌水溃口处靶向注浆立面示意图；

图4是本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构中突涌水溃口处靶向注浆平面示意图；

图5是本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构中碎石封堵层注浆加固立面示意图；

图6是本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构中碎石封堵层注浆加固平面示意图；

图中示出构件、部位名称及所对应的标记：原岩a、井壁衬砌10、突涌水溃口11、井内渣体13、水泥浆止水层21、碎石注浆封堵层22、平底型混凝土止浆垫23、靶向注浆孔24、封堵层注浆孔25、靶向注浆隔水层26a、靶向注浆堵水层26b、水泥浆输浆管路31、注浆管路32。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水构造包括地下水封堵结构和靶向注浆加固结构。参照图1和图3，所述地下水封堵结构包括在环状井壁衬砌10内由底部井内渣体13向上依次设置的碎石注浆封堵层22、水泥浆止水层21和平底型混凝土止浆垫23构成，其中碎石注浆封堵层22的厚度大于突涌水溃口11的高度。所述平底型混凝土止浆垫23突破井壁衬砌10嵌入岩体内。通过水泥浆止水层21及碎石注浆封堵层22相结合，可保证地下水封堵效果。

参照图3和图4，所述靶向注浆加固结构包括靶向注浆孔24和靶向注浆加固体，靶向注浆孔24由平底型混凝土止浆垫23顶面为平台钻设，倾斜向下穿过井壁衬砌10进入突涌水溃口11周围的软弱岩体内，靶向注浆加固体是通过各靶向注浆孔24向软弱岩体压注水泥浆液，水泥浆液凝固后所形成的加固体。用水泥浆止水层21、碎石注浆封堵层22以及平底型混凝土止浆垫23形成的工作平台，向突涌水溃口11进行靶向注浆，能够有效封堵突水溃口处高压地下水，并对溃口处软弱岩体进行加固，避免发生二次突涌水，确保后期竖井掘砌的施工安全。

参照图3和图4，所述靶向注浆孔24径向间隔设置，按外圈孔、内圈孔分步钻设，并按序压注水泥浆液，在靶向注浆加固体范围内形成靶向注浆隔水层26a、靶向注浆堵水层26b。所述靶向注浆孔24的标高与底部井内渣体13底面齐平。

参照图3，所述平底型混凝土止浆垫23用于防止浆液上窜，并保证注浆压力，横断面优选为梯形，其下部突破井壁衬砌10嵌入岩体内。

参照图5和图6，所述平底型混凝土止浆垫23顶面上环向间隔设置封堵层注浆孔25，各封堵层注浆孔25竖向向下延伸至底部井内渣体13底面，通过各封堵层注浆孔25向底部井内渣体13、碎石注浆封堵层22内压注水泥浆液使两者结合为一体。

参照图1至图6，本实用新型的水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构按如下步骤进行施工：

①下放注浆管路32至井内渣体13上方，并下抛一定厚度的碎石形成碎石垫层；

②下放水泥浆输浆管路31至碎石垫层上方，并灌注水泥浆形成水泥浆止水层21；

③水泥浆止水层21养护完成后利用注浆管路32注浆封闭碎石垫层，形成碎石注浆封堵层22，碎石注浆封堵层22的厚度大于突涌水溃口11的高度；

④进行井筒抽排水，排除井壁衬砌10内的积水；

⑤在水泥浆止水层21顶面凿除已施作的井壁衬砌10，浇筑混凝土施作平底型混凝土止浆垫23；

⑥在平底型混凝土止浆垫23顶面向突涌水溃口11施作靶向注浆孔(21)，并通过靶向注浆孔21对突涌水溃口11进行靶向注浆处理形成靶向注浆加固体；

⑦在平底型混凝土止浆垫23顶面上向碎石注浆封堵层22钻设封堵层注浆孔25，对碎石注浆封堵层22及井内渣体14进行注浆加固；

⑧待突涌水溃口11的涌水被完全封堵后，恢复竖井正常施工。

所述步骤⑥中，先施作外圈靶向注浆孔21，且压注水泥浆液在靶向注浆加固体范围内形成靶向注浆隔水层26a，然后施作内圈靶向注浆孔21且压注水泥浆液形成靶向注浆堵水层26b。

所述步骤⑥和步骤⑦中，靶向注浆孔21、封堵层注浆孔25的施工均采用钻孔与注浆相结合的方法，全段高采用下行压入式分段注浆，钻进过程中若孔内涌水量较大，则暂停钻进，先注浆封水，然后再扫孔钻孔、注浆，直至终孔。

以上所述只是用图解说明本实用新型水下靶点封堵铁路隧道深竖井突涌水结构的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。