一种驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法

本发明属于隧道及地下工程领域，特别涉及一种突涌水全封堵注浆方法。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、随着交通运输、矿洞采矿、水利水电等地下工程的飞速发展，建设过程中所面临的地质环境越来越复杂，由此引发的地下工程事故层出不穷。在隧道开挖过程中，突涌水灾害是地下工程建设中的常见灾害，建设地下工程时对前方突涌水灾害的处理一直是城市地下空间开发过程中常见的技术难题。针对此难题，注浆仍是岩溶突涌水灾害最常用且有效的治理手段，但针对前方地层存在高压大流量突涌水，现有注浆工艺存在浆液易流失、留存率低，注浆加固范围不确定，注浆效果难评价等一系列问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明基于先专利(授权公告号：zl201911128522.9)研发的高分子膨胀材料，提出了一种驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法。通过工程地质勘察，得到前方地下水的赋存形态，渗流管道及管道水的动水流速，进一步根据管道内的动水流速、预实现封堵位置、注浆孔位置，选取满足可以实现定点封堵需求的特定膨胀倍率的高分子膨胀材料，进一步根据注浆压力、吸浆量等因素调整携带液与高分子膨胀材料的配比，利用高分子膨胀材料遇水快速膨胀、膨胀速率可控的特点提高浆液在动水环境下的留存率，控制浆液的定点封堵以及快速封堵，实现对不良地层高压大流量突涌水的全封堵与有效加固。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，包括：

4、(1)获取不良地层地质勘查资料；

5、(2)开展地下不良地层注浆设计，确定目标封堵加固区域；

6、(3)根据动水流速、预实现封堵位置、注浆孔位置选用相应膨胀倍率、膨胀速率的高分子膨胀材料；

7、(4)配置携带液，将膨胀材料混合均匀得到注浆材料；

8、(5)在注浆孔设计区域打设注浆孔，外接注浆泵；

9、(6)在注高分子膨胀材料浆液前，首先用注浆泵注入携带液，将注浆泵内、注浆管道、注浆孔中的水分驱替；

10、(7)在携带液驱替水完成后，采用高分子膨胀材料浆液进行注浆；

11、(8)注浆达到注浆终压后，停止注浆；

12、(9)在突涌水管道上打新的注浆孔作为泄压孔，利用原来的注浆孔注入无机注浆材料，利用浆液将原来用水管道内的水驱替出来，对涌水管道进行长期封堵；

13、(10)当没有出现渗漏点时，待浆液凝固，封堵钻孔，注浆结束；若仍存在渗漏点，重复(5)(6)(7)(8)(9)进行二次补浆，补浆完成后，待无渗漏点，待浆液凝固，进行钻孔封堵，注浆结束，即得。

14、本发明研发了一种针对地下高压大流量突涌水的注浆加固范围明确、可以实现定点高效封堵的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法。

15、本发明的方法主要是针对地下工程建设过程中所面临高压大流量突涌水的定点封堵注浆与有效加固，通过勘探动水流速、预实现封堵位置、注浆孔位置选用相应膨胀倍率、膨胀速率的高分子膨胀材料，实现浆液在高压大流量突涌水地层中的定点封堵以及快速封堵，实现对目标封堵加固区的有效封堵加固。

16、进一步的，所述的限域膨胀、定域封堵，由于所选用的膨胀注浆材料的遇水快速膨胀、膨胀速率可控，在注浆过程中，因为膨胀材料在3～5s内就可以实现150～300倍膨胀，可以有效解决高压大流量动水冲刷下注浆浆液易稀释的难题，进而实现对目标加固区的有效加固。高分子膨胀材料膨胀速率可控，可以从几秒到几十分钟进行调整，进一步可以根据动水流速、预实现封堵位置、注浆孔位置来设计相应膨胀倍率的高分子材料，实现大流量突涌水的定点封堵。

17、进一步的，所述的驱替隔水，利用高分子膨胀材料将高压大流量突涌水完成定点封堵后，将动水变为了静水，将“山中虎”变为了“笼中虎”，进一步在突涌水管道上打新的注浆孔作为泄压孔，利用原来的注浆孔注入水泥等无机注浆材料，利用浆液将原来用水管道内的水一步步驱替出来，实现涌水管道的长期封堵，用水泥驱替堵水，降低地下水封堵的成本，进一步提高管道封堵的耐久性。

18、本发明的第二个方面，提供了上述的方法在隧道及地下工程领域中的应用。

19、本发明的有益效果

20、(1)本发明基于课题组自主研发的高分子膨胀材料，提出了一种驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，主要是针对地下工程建设过程中所面临高压大流量突涌水的定点封堵注浆与有效加固，通过勘探动水流速、预实现封堵位置、注浆孔位置选用相应膨胀倍率、膨胀速率的高分子膨胀材料，实现浆液在高压大流量突涌水地层中的定点封堵以及快速封堵，实现对目标封堵加固区的有效封堵加固。

21、(2)本发明方法简单、实用性强，易于推广，驱替隔水后、采用高分子膨胀材料对高压大流量突涌水地层进行定点快速封堵，再利用无机注浆材料对涌水管道进行长期封堵，不仅浆液在动水环境下的留存率高，同时，封堵快速、高效，实现了对不良地层高压大流量突涌水的全封堵与有效加固。

技术特征：

1.一种驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，地下不良地层段高压突涌水封堵注浆设计内容包括：确定注浆段长度及开挖长度，钻孔参数，注浆参数。

3.如权利要求2所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，所述钻孔参数包括：钻孔间距、钻孔长度。

4.如权利要求2所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，所述注浆参数包括：注浆速率、注浆终压、注浆量。

5.如权利要求1所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，高分子膨胀材料在3～5s内可膨胀150～300倍。

6.如权利要求1所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，所述不良地层地质勘查资料包括：地下高压大流量突涌水的赋存形态，渗流管道及管道水的动水流速。

7.如权利要求1所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，所述注浆泵为单液注浆泵。

8.如权利要求1所述的驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法，其特征在于，所述高分子注浆材料的制备方法，包括：

9.权利要求1-8任一项所述的方法在隧道及地下工程领域中的应用。

10.权利要求9所述的应用，其特征在于，所述地下工程包括：交通运输、矿洞采矿、水利水电。

技术总结
本发明属于隧道及地下工程领域，提供了一种驱替隔水、限域膨胀、定域封堵突涌水全封堵注浆方法。通过工程地质勘察，得到前方地下水的赋存形态，渗流管道及管道水的动水流速，进一步根据管道内的动水流速、预实现封堵位置、注浆孔位置，选取满足可以实现定点封堵需求的特定膨胀倍率的高分子膨胀材料，进一步根据注浆压力、吸浆量等因素调整携带液与高分子膨胀材料的配比，利用高分子膨胀材料遇水快速膨胀、膨胀速率可控的特点提高浆液在动水环境下的留存率，控制浆液的定点封堵以及快速封堵，实现对不良地层高压大流量突涌水的全封堵与有效加固。

技术研发人员：陈孟军,宫育安,张志朋,李术才,刘人太,张庆松,白继文,邵长志,冯选悦,马婉琳
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13