一种高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法与流程

本发明涉及隧道施工，特别涉及一种高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法。

背景技术：

1、随着交通工程的不断发展，大量铁路、公路等的隧道段在修建过程中需要穿越各种复杂地质条件。对于存在大量高压富水断层带的隧道施工，其工作面的稳定支护需要极高的稳定要求。

2、全断面超前帷幕注浆，是复杂地质条件下隧道修建穿越高压富水断层带的一种常用技术手段。由于注浆压力较高，且工作面涌水量较大，在注浆前需要先施作止浆墙，一是为了防止注浆时高压浆液回流，二是为了防止施工时发生突水突泥灾害。

3、现有的止浆墙在施作过程中，一般通过于巷道工作面的下部堆砌袋装水泥，并袋装水泥围合形成的空间内充填混凝土，以实现巷道工作面的涌水封堵，但该种施作方式形成的止浆墙可承受的注浆压力和涌水压力较小，难以确保施工安全。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，旨在解决现有技术中通过于巷道工作面的下部堆砌袋装水泥，并在袋装水泥围合形成的空间内充填混凝土，进而形成止浆墙，该止浆墙可承受的注浆压力和涌水压力较小，难以确保施工安全的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：

3、一种高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，包括如下步骤：

4、基于注浆压力、巷道截面的尺寸及混凝土轴心抗压强度计算止浆墙的厚度；

5、以所述巷道截面为起点、所述止浆墙的厚度为距离划定临空面，所述临空面与所述巷道截面之间形成浇筑空间；

6、于所述巷道截面上开设自上而下设置的第一钻孔组及第二钻孔组，所述第一钻孔组与所述巷道截面的底部之间形成第一高度，所述第二钻孔组与所述巷道的底部之间形成第二高度，所述第一钻孔组及所述第二钻孔组均包括若干个间隔均匀分布的钻孔；

7、于所述浇筑空间内堆筑第一沙袋堆，所述第一沙袋堆的顶部与所述巷道截面的底部之间形成第三高度，以所述第一沙袋堆为支撑，向所述钻孔内插入排水钢管，所述排水钢管的一端插接于所述钻孔内，所述排水钢管的另一端穿过所述临空面，并凸出于所述浇筑空间外；

8、所述第一沙袋堆与所述巷道截面之间形成填充空间，向所述填充空间内填充碎石层，并于所述碎石层的顶部铺设第二沙袋堆；

9、于所述浇筑空间内架设第一钢筋网及第二钢筋网，所述第一钢筋网位于所述第二沙袋堆的顶部，所述第二钢筋网抵接所述第一沙袋堆背向所述碎石层的一面，以将所述浇筑空间自所述巷道截面向所述临空面方向分隔为第一浇筑区、第二浇筑区及第三浇筑区；

10、于所述浇筑空间内设置辅助管组，所述辅助管组的一端抵接所述巷道截面，所述辅助管组的另一端抵接所述临空面；

11、依次于所述第一浇筑区、所述第二浇筑区及所述第三浇筑区内浇筑混凝土，以于所述浇筑空间内形成止浆墙。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：基于所述注浆压力、所述混凝土轴心抗压强度及所述巷道截面的尺寸进行所述止浆墙的厚度的计算，在进行所述止浆墙的厚度设计时优选考虑所述注浆压力等影响因素，提高了所述止浆墙的抗压能力；在确定所述止浆墙的厚度后，通过于所述填充空间内设置所述碎石层，可将地层的水诱导至所述碎石层内，并通过穿过所述碎石层的所述排水钢管将水导出，缓解了富水工作面因涌水量大而不便施工的问题，同时缓解了涌水压力；在所述浇筑空间内浇筑所述混凝土，可进一步提高所述止浆墙的整体抗压强度，确保施工安全；通过于所述浇筑空间内设置所述辅助管，可便于后续对注浆孔进行钻孔方向导引，且所述注浆孔的孔壁直接为所述混凝土。

13、进一步，所述止浆墙的厚度的计算公式为：

14、

15、其中，b表示止浆墙的厚度，k表示安全系数，p表示注浆压力，s表示巷道截面的面积，b表示巷道截面的宽度，h表示巷道截面的高度，σc表示混凝土轴心抗压强度。

16、更进一步，所述第一高度为38cm～42cm，所述第二高度为18cm～22cm，所述钻孔的直径为100mm～120mm，所述钻孔的深度为1m～2m。

17、更进一步，所述于所述浇筑空间内堆筑第一沙袋堆，所述第一沙袋堆的顶部与所述巷道截面的底部之间形成第三高度，以所述第一沙袋堆为支撑，向所述钻孔内插入排水钢管的步骤具体为：

18、在所述浇筑空间内沿所述巷道截面的宽度方向堆筑第一沙袋堆；

19、当所述第一沙袋堆的高度达到所述第二高度时，于所述第二钻孔组内的钻孔中插入排水钢管；

20、当所述第一沙袋堆的高度达到所述第一高度时，于所述第一钻孔组内的钻孔中插入所述排水钢管；

21、持续堆筑所述第一沙袋堆，直至所述第一沙袋堆的顶部与所述巷道截面的底部之间形成第三高度。

22、更进一步，所述第三高度为60cm～100cm，所述排水钢管靠近所述巷道截面的一端的侧壁开设若干个排水孔，若干个所述排水孔环绕所述排水钢管间隔均匀分布，所述排水钢管的直径为100mm～120mm，所述排水孔的直径为5mm～12mm。

23、更进一步，在所述第一沙袋堆与所述巷道截面之间形成填充空间，向所述填充空间内填充碎石层，并于所述碎石层的顶部铺设第二沙袋堆的步骤之后，还包括：

24、于所述第二沙袋堆上铺设细砂层。

25、更进一步，所述辅助管组包括自内向外依次设置的中心辅助管、第一管组及第二管组，所述第一管组包括若干个环绕所述中心辅助管设置的第一倾斜管，所述第二管组包括若干个环绕所述中心辅助管设置的第二倾斜管，所述中心辅助管平行于所述巷道截面的轴心线，所述第一倾斜管与所述中心辅助管之间形成第一偏角，所述第二倾斜管与所述中心辅助管之间形成第二偏角。

26、更进一步，所述第一偏角为5°～10°，所述第二偏角为10°～20°。

27、更进一步，所述混凝土由水、水泥、nf-f复合外加剂、bts-1001型csa高性能膨胀剂、聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、砂及石子混合形成，所述水、所述水泥、所述nf-f复合外加剂、所述bts-1001型csa高性能膨胀剂、所述聚乙烯醇纤维、所述仿钢纤维、所述砂及所述石子的混合比例为：166.1：410.0：130.0：32.8：1.1：5.0：616.0：1095.1。

28、再进一步，在所述以所述巷道截面为起点、所述止浆墙的厚度为距离划定临空面，所述临空面与所述巷道截面之间形成浇筑空间的步骤之后，还包括：

29、沿所述巷道截面的外侧缘插入若干个锚杆，相邻的所述锚杆之间形成第一间隔距离。

技术特征：

1.一种高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述止浆墙的厚度的计算公式为：

3.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述第一高度为38cm～42cm，所述第二高度为18cm～22cm，所述钻孔的直径为100mm～120mm，所述钻孔的深度为1m～2m。

4.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述于所述浇筑空间内堆筑第一沙袋堆，所述第一沙袋堆的顶部与所述巷道截面的底部之间形成第三高度，以所述第一沙袋堆为支撑，向所述钻孔内插入排水钢管的步骤具体为：

5.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述第三高度为60cm～100cm，所述排水钢管靠近所述巷道截面的一端的侧壁开设若干个排水孔，若干个所述排水孔环绕所述排水钢管间隔均匀分布，所述排水钢管的直径为100mm～120mm，所述排水孔的直径为5mm～12mm。

6.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，在所述第一沙袋堆与所述巷道截面之间形成填充空间，向所述填充空间内填充碎石层，并于所述碎石层的顶部铺设第二沙袋堆的步骤之后，还包括：

7.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述辅助管组包括自内向外依次设置的中心辅助管、第一管组及第二管组，所述第一管组包括若干个环绕所述中心辅助管设置的第一倾斜管，所述第二管组包括若干个环绕所述中心辅助管设置的第二倾斜管，所述中心辅助管平行于所述巷道截面的轴心线，所述第一倾斜管与所述中心辅助管之间形成第一偏角，所述第二倾斜管与所述中心辅助管之间形成第二偏角。

8.根据权利要求7所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述第一偏角为5°～10°，所述第二偏角为10°～20°。

9.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，所述混凝土由水、水泥、nf-f复合外加剂、bts-1001型csa高性能膨胀剂、聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、砂及石子混合形成，所述水、所述水泥、所述nf-f复合外加剂、所述bts-1001型csa高性能膨胀剂、所述聚乙烯醇纤维、所述仿钢纤维、所述砂及所述石子的混合比例为：166.1：410.0：130.0：32.8：1.1：5.0：616.0：1095.1。

10.根据权利要求1所述的高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，其特征在于，在所述以所述巷道截面为起点、所述止浆墙的厚度为距离划定临空面，所述临空面与所述巷道截面之间形成浇筑空间的步骤之后，还包括：

技术总结
本发明提供一种高压富水断层带隧道超前施工止浆墙的施作方法，包括：计算止浆墙的厚度；划定临空面，临空面与巷道截面之间形成浇筑空间；于巷道截面上开设第一钻孔组及第二钻孔组；于浇筑空间内堆筑第一沙袋堆，以第一沙袋堆为支撑，向钻孔内插入排水钢管；第一沙袋堆与巷道截面之间形成填充空间，向填充空间内填充碎石层；于浇筑空间内架设第一钢筋网及第二钢筋网，以将浇筑空间分隔为第一浇筑区、第二浇筑区及第三浇筑区；于浇筑空间内设置辅助管组；依次于第一浇筑区、第二浇筑区及第三浇筑区内浇筑混凝土，形成止浆墙。优选计算止浆墙厚度，提高了止浆墙的抗压能力；在浇筑空间内浇筑混凝土，提高止浆墙的整体抗压强度，确保施工安全。

技术研发人员：李志俊,周佳午,陈剑锋,洪辉文,常文江,曾霖,靳毅,胡茂,史佳旺,韦鑫颖,孙永星
受保护的技术使用者：中铁四局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15