一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法与流程

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法。

背景技术：

在隧道工程建设中，时常出现岩溶地质，尤其在遭遇岩溶洞群时，对隧道的建设和运营安全带来了挑战，对于大型岩溶，甚至可能需要进行洞中造桥穿越。

对于常见的中小型溶洞，直径5m以内，隧道工程中常见的处理措施为灌浆填充。但由于浆液耐久性不够，在隧道建成后运营过程中，填充的浆材可能出现崩解流失，或岩溶本身属于包含有淤泥砂土等填充物，导致浆材难以填满溶腔，后续出现新的空洞，这是常规注浆处理方法无法避免的问题。

而当隧道穿越小型岩溶洞群时，隧道底板以下的洞群处理就显得尤为关键，一旦处理不充分，或后期旧填充物流失发展出新空洞，将严重降低隧道底部围岩的承载力，危及隧道的运营安全。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，在隧道穿越岩溶洞群的施工过程中，将注浆改良地层和隧道底部成桩综合一体施作，为隧道长期运营安全提供保障。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，该施工方法如下：

步骤一、施作袖阀管注浆孔：

在隧道轮廓线外的左右两侧区域内，由地面竖直向下钻设多个袖阀管注浆孔，并竖直插入袖阀管至底部，向袖阀管内，且由底部向上逐级注入快速凝结的单液浆；各注浆孔的底部位于隧道底板以下；在每侧区域内，多个袖阀管注浆孔呈一列，且沿着隧道开挖方向间隔排布。

步骤二、施作注浆兼成桩孔：在隧道轮廓线内，由地面竖直向下施作多个注浆兼成桩孔，在施作注浆兼成桩孔时，以左右两侧靠近隧道轮廓线处为起点，在两个起点处各施作多个注浆兼成桩孔，然后依次朝向轮廓区域部施作；各注浆兼成桩孔的底部位于隧道底板以下；且在施作完成一个注浆兼成桩孔时，即在注浆兼成桩孔内竖直插入注浆管至底部，并在注浆管内竖直插入钢筋笼，各钢筋笼的高度接近隧道轮廓线的最低点处；然后向注浆管内灌注高强度水泥砂浆，至钢筋笼的上端；灌注的高强度水泥砂浆凝固成型后，向注浆管内灌注水泥浆液或双液浆；由下至上逐级注浆，直至到注浆管的上端。

进一步地，在步骤二中，在施作注浆兼成桩孔时，若隧道底板以下区域为岩溶区时，则继续钻设，直至注浆兼成桩孔的底部竖直穿越岩溶区；且在该注浆兼成桩孔内竖直放置注浆管，然后在注浆管内竖直插入钢筋笼至底部，该钢筋笼的上部高度与其他各钢筋笼的高度在同一水平位置。

进一步地，多个注浆兼成桩孔横向成排，沿隧道开挖方向成列。

进一步地，各注浆管均采用pvc管，在注浆管的侧壁上，沿其长度方向布设有多个溢浆孔，在向注浆管内注浆时，浆液由各溢浆孔溢出，注入围岩和岩溶。

进一步地，各注浆兼成桩孔的底部位于隧道底板下5m处，注浆后，以加固隧道轮廓线两侧的区域。

进一步地，除去位于溶洞区的各注注浆兼成桩孔，其他各注浆兼成桩孔的底部位于隧道底板下5m处，注浆后，以加固隧道掘进范围内底板下5m至顶板上5m的土体。

进一步地，同一列中，相邻的两个袖阀管注浆孔间的间距为2m。

进一步地，相邻的两个注浆兼成桩孔间的间距为2m。

本发明具有如下优点：1.在穿越岩溶洞群区段时，在隧道底板下形成密布的钢筋砂浆桩群，为其长期运营安全提供进一步保障。2.隧道开挖范围内围岩得到加固，且无钢筋阻碍，隧道可以安全快速的开挖，可以适用于盾构法施工。3.地面注浆加固过程中一体完成。

附图说明

图1为布设有袖阀管和溢浆管的隧道的横断面示意图；

图2为布设有袖阀管和溢浆管的隧道的平面俯视图；

图3为在隧道开挖区内布设的溢浆管示意图；

图4为设置有钢筋笼的溢浆管的示意图；

其中：1.注浆兼成桩孔；2.袖阀管注浆孔；11.溢浆管；12.溢浆孔；13.钢筋笼；a.隧道轮廓线；b.加固边界线。

具体实施方式

本发明一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，如图1、2、3和4所示，该施工方法如下：

步骤一、施作袖阀管注浆孔2：

在隧道轮廓线a外的左右两侧区域内，由地面竖直向下钻设多个袖阀管注浆孔2，并竖直插入袖阀管至底部，向袖阀管内，且由底部向上逐级注入快速凝结的单液浆；施作完毕后，在隧道轮廓线a的左右两侧形成注浆加固范围，在所在侧的隧道轮廓线a和加固边界线b间。

在每侧区域内，多个袖阀管注浆孔2呈一列，且沿着隧道开挖方向间隔排布；各袖阀管的底部位于隧道底板以下；袖阀管注浆孔2内径为90mm，钻孔深度位于隧道底板以下5m。

步骤二：施作注浆兼成桩孔1：

施作注浆兼成桩孔1：在隧道轮廓线a内，由地面竖直向下施作多个注浆兼成桩孔1，在施作注浆兼成桩孔1时，以左右两侧靠近隧道轮廓线a处为起点，在两个起点处各施作一列注浆兼成桩孔1，然后依次朝向轮廓区域部一列一列施作；

且在施作完成一个注浆兼成桩孔1时，即在注浆兼成桩孔1内竖直插入注浆管11至底部，并在注浆管11内吊装竖直插入钢筋笼13，钢筋笼13的高度接近隧道轮廓线a的最低点处；然后向注浆管11内灌注高强度水泥砂浆，至钢筋笼13的上端；24小时之后，灌注的高强度水泥砂浆凝固成型后，向注浆管11内灌注水泥浆液或双液浆。各注浆兼成桩孔1在隧道底板以下形成钢筋砂浆桩群。

然后在注浆管11内由下至上逐级注浆，注入普通水泥浆液或双液浆，直至到注浆管11的上端。浆液由溢浆孔12溢出注入围岩和岩溶，对该区域进行加固和填充。

注浆兼成桩孔1的内径为150mm，横排和竖列间距均为2m。水泥砂浆灌入量等同于直径150mm，高度等于钢筋笼13的圆柱体体积。

多个注浆兼成桩孔1横向成排，沿隧道开挖方向成列；各注浆兼成桩孔1的底部位于隧道底板以下5m。

最终，隧道底板以下5m深度，形成了钢筋砂浆套管桩群，对隧道底部形成长期稳固的支持，底板以上直至隧道上方5m，形成注浆加固改良区，可以保证隧道安全快速的开挖。

上述钢筋笼13包括3根5m长的ф20主筋，即直径20mm的钢筋外围ф8箍筋，即直径8mm的钢筋，钢筋笼13横断面呈等边三角形分布，箍筋间距为150mm，用于增强桩体的长期受力性能。

如果施作150mm注浆兼成桩孔1，钻孔至隧道底板以下5m，达到设计深度后，遭遇岩溶，则进一步继续钻孔，直至穿过该岩溶区，钻孔深入稳固的基岩1m以上，并标记该孔，单独预制该孔钢筋笼13，使钢筋笼13长度等于设计长度5m加额外钻孔深度，之后插入钢筋笼13，灌注高强度水泥砂浆。

采用本发明中的方法，最终，在隧道底板以下5m深度，以及岩溶区形成了钢筋砂浆套管桩群，对隧道底部形成长期稳固的支持，底板以上直至隧道上方5m，形成注浆加固改良区，可保证隧道安全快速的开挖。

技术特征：

1.一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，该施工方法如下：

步骤一、施作袖阀管注浆孔(2)：

在隧道轮廓线(a)外的左右两侧区域内，由地面竖直向下钻设多个袖阀管注浆孔(2)，并竖直插入袖阀管至底部，向所述袖阀管内，且由底部向上逐级注入快速凝结的单液浆；各所述注浆孔(2)的底部位于隧道底板以下；

在每侧区域内，多个所述袖阀管注浆孔(2)呈一列，且沿着隧道开挖方向间隔排布；

步骤二、施作注浆兼成桩孔(1)：在隧道轮廓线(a)内，由地面竖直向下施作多个注浆兼成桩孔(1)，在施作注浆兼成桩孔(1)时，以左右两侧靠近隧道轮廓线(a)处为起点，在两个起点处各施作多个注浆兼成桩孔(1)，然后依次朝向轮廓区域部施作；各所述注浆兼成桩孔(1)的底部位于隧道底板以下；且在施作完成一个所述注浆兼成桩孔(1)时，即在所述注浆兼成桩孔(1)内竖直插入注浆管(11)至底部，并在所述注浆管(11)内竖直插入钢筋笼(13)，各所述钢筋笼(13)的高度接近所述隧道轮廓线(a)的最低点处；然后向所述注浆管(11)内灌注高强度水泥砂浆，至所述钢筋笼(13)的上端；灌注的高强度水泥砂浆凝固成型后，向所述注浆管(11)内灌注水泥浆液或双液浆；由下至上逐级注浆，直至到注浆管(11)的上端。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，在所述步骤二中，在施作注浆兼成桩孔(1)时，若所述隧道底板以下区域为岩溶区时，则继续钻设，直至所述注浆兼成桩孔(1)的底部竖直穿越岩溶区；且在该所述注浆兼成桩孔(1)内竖直放置注浆管(11)，然后在所述注浆管(11)内竖直插入钢筋笼(13)至底部，该所述钢筋笼(13)的上部高度与其他各所述钢筋笼(13)的高度在同一水平位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，多个所述注浆兼成桩孔(1)横向成排，沿隧道开挖方向成列。

4.根据权利要求3所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，各所述注浆管(11)均采用pvc管，在所述注浆管(11)的侧壁上，沿其长度方向布设有多个溢浆孔(12)，在向所述注浆管(11)内注浆时，浆液由各所述溢浆孔(12)溢出，注入围岩和岩溶。

5.根据权利要求4所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，各所述注浆兼成桩孔(1)的底部位于所述隧道底板下5m处，注浆后，以加固隧道轮廓线两侧的区域。

6.根据权利要求5所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，除去位于溶洞区的各注所述注浆兼成桩孔(1)，其他各所述注浆兼成桩孔(1)的底部位于所述隧道底板下5m处，注浆后，以加固隧道掘进范围内底板下5m至顶板上5m的土体。

7.根据权利要求6所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，同一列中，相邻的两个所述袖阀管注浆孔(2)间的间距为2m。

8.根据权利要求6或7所述的一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，其特征在于，相邻的两个所述注浆兼成桩孔(1)间的间距为2m。

技术总结
本发明公开了一种用于隧道穿越小型岩溶洞群注浆预加固与成桩一体化的施工方法，如下：步骤一、在隧道轮廓线外的左右两侧区域内，由地面竖直向下钻设多个袖阀管注浆孔，并竖直插入袖阀管至底部，向袖阀管内，且由底部向上逐级注入快速凝结的单液浆。步骤二、在隧道轮廓线内，由地面竖直向下施作多个注浆兼成桩孔，且在施作完成一个注浆兼成桩孔时，即在注浆兼成桩孔内竖直插入注浆管至底部，并在注浆管内竖直插入钢筋笼；然后向注浆管内灌注高强度水泥砂浆；凝固成型后灌注水泥浆液或双液浆。采用该施工方法，在隧道穿越岩溶洞群的施工过程中，将注浆改良地层和隧道底部成桩综合一体施作，为隧道长期运营安全提供保障。

技术研发人员：王玥;徐启鹏;赵爽;卓越;刘永胜;李广跃;皮乾勇;倪汉杰;翟康博;史继尧;宋妍;贺雄飞;张丹枫
受保护的技术使用者：中铁隧道勘察设计研究院有限公司
技术研发日：2021.04.16
技术公布日：2021.07.06