[發明專利]適用淺埋暗挖隧道的松散軟弱地層超前壓密注漿加固方法

有效

• 申請號: 201811183048.5
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109162722B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 張連震;張慶松;劉人太;黃長鑫;李志鵬;韓偉偉;楊文東;楚云添;薄純杰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種適用淺埋暗挖隧道的松散軟弱地層超前壓密注漿加固方法，包括通過實驗測試隧道穿越松散軟弱地層段的地層壓密性能，確定不同注漿壓力下該地層所能達到的壓密程度，及不同壓密程度所對應的力學性能及抗滲性能；分析不同地層壓密程度、注漿加固圈厚度對隧道開挖穩定性的影響，從而確定目標注漿壓力、注漿加固圈厚度；確定膨脹土工布袋的最大膨脹半徑及地表注漿孔排列間距；制作帶有膨脹土工布袋的注漿管；在地表實施注漿孔鉆孔作業，注漿孔達到預定深度后下入帶有膨脹土工布袋的注漿管；采用速凝類注漿材料進行注漿，當注漿壓力達到目標注漿壓力時停止注漿；對注漿管與注漿孔之間的空隙進行充填封閉；完成所有注漿孔的注漿工作。

技術領域

本發明涉及隧道施工領域，具體涉及一種適用于淺埋暗挖隧道的軟弱地層超前壓密注漿加固方法

背景技術

城市地鐵隧道一般為淺埋隧道，地鐵隧道建設過程中經常穿越第四系松散軟弱地層，如富水砂土層、軟黏土層等地層，由于上述地層具有結構松散、粘接能力差等特點，在隧道開挖過程中極易誘發隧道塌方等工程事故，嚴重威脅隧道開挖安全。注漿是加固松散軟弱地層的有效手段，該方法通過對隧道開挖掌子面前方的松散軟弱地層進行提前注漿加固，提高該地層的力學性能與抗滲性能，從而保證隧道開挖過程中的圍巖穩定性。在城市地鐵淺埋暗挖隧道中常用的注漿方法有洞內超前注漿、地表超前注漿兩種方法，上述兩種方法的加固原理均是將凝膠性漿液注入松散軟弱地層中，漿液在地層中主要以劈裂形式進行擴散，當漿液在擴散范圍內凝膠固化后，在漿脈骨架支撐、地層壓密固結等多種加固模式作用下，地層整體力學性能及抗滲性能得到提高。但是上述方法均存在以下不足：①漿液擴散控制困難，由于漿液在地層中主要以劈裂形式擴散，漿液擴散半徑一般遠大于目標注漿加固范圍，漿液有效留存率較低，漿液浪費嚴重；②加固效果難以保證，由于漿液劈裂擴散的阻力較低，導致注漿壓力較低(一般<1MPa)，地層在注漿壓力作用下的壓密程度較低，地層力學性能及抗滲性能增長不顯著。

發明內容

為了解決現有針對淺埋暗挖隧道穿越松散軟弱地層段注漿技術的不足，本發明提供了一種適用于淺埋暗挖隧道的松散軟弱地層超前壓密注漿加固方法，通過該方法可實現對隧道拱頂區域的定域注漿加固，極大提高注漿材料利用率，有效保證注漿加固效果。

本發明所采用的適用淺埋暗挖隧道的松散軟弱地層超前壓密注漿加固方法，包括以下步驟：

步驟一：通過實驗測試隧道穿越松散軟弱地層段的地層壓密性能，確定不同注漿壓力下該地層所能達到的壓密程度，及不同壓密程度所對應的力學性能及抗滲性能；

步驟二：分析不同地層壓密程度、注漿加固圈厚度對隧道開挖穩定性的影響，從而確定目標注漿壓力、注漿加固圈厚度；

步驟三：根據目標注漿壓力對應的地層壓密程度，確定膨脹土工布袋的最大膨脹半徑及地表注漿孔排列間距；

步驟四：制作帶有膨脹土工布袋的注漿管，膨脹土工布袋的長度與注漿加固圈厚度相一致，注漿管的長度與隧道埋深相一致；

步驟五：在地表實施注漿孔鉆孔作業，注漿孔達到預定深度后下入帶有膨脹土工布袋的注漿管；

步驟六：通過注漿管采用速凝類注漿材料進行注漿，當注漿壓力達到目標注漿壓力時停止注漿。

步驟七：對注漿管與注漿孔之間的空隙進行充填封閉。

步驟八：重復步驟五～步驟七，完成所有注漿孔的注漿工作。

步驟九：隧道開挖、支護。

所述步驟一中，松散軟弱地層的壓密性能可通過側限壓縮試驗確定，不同壓密程度地層所對應的力學性能及抗滲性能可通過側限壓縮試驗、剪切試驗及滲透系數測定試驗確定，以上試驗方法均符合土工試驗方法標準(GB/T50123-1999)。

所述步驟三中，地表注漿孔采用梅花形布置，膨脹土工布袋的最大膨脹半徑按照以下公式計算：