岩溶或断层隧道的钻孔排水结构及其施工方法和施工结构转让专利
申请号 : CN202110913359.8
文献号 : CN113445959B
文献日 : 2022-02-01
发明人 : 范雲鹤 , 赵万强 , 喻渝 , 郑长青 , 曹彧 , 胖涛 , 何昌国 , 匡亮 , 罗禄森 , 王李 , 龙游昊
申请人 : 中铁二院工程集团有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.岩溶或断层隧道的钻孔排水结构的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:确定打设排水钻孔的位置,并进行下倾的钻孔施工,所述钻孔包括位于钻孔下部的透空段(32)与位于钻孔上部的注浆段(31);
在透空段(32)内放置透水管(5),钻孔内放置伸入透水管(5)的排水管(7);
向透水管(5)内注入液态石蜡,在透空段(32)与注浆段(31)之间设置止水构件(4);
待液态石蜡凝固形成整体结构的石蜡填充体(8)后,在注浆段(31)内设置带有若干注浆口(34)注浆套管(33),所述注浆套管(33)上至少对应断层或岩溶段的部位外周套设有弹性橡胶套(35);
在注浆套管(33)中注入浆液(11),填充注浆段(31),并使弹性橡胶套(35)膨胀堵塞断层或岩溶腔(10);
注浆结束后,待注浆段(31)浆液(11)凝固并达到最大强度后,向透水管(5)内注入石蜡溶解液,将石蜡填充体(8)溶解,并抽出溶解后的液体;
在放置透水管(5)后,在钻孔内放置伸入透水管(5)的石蜡溶解液注入管(6),所述石蜡溶解液注入管(6)的内端部位于透水管(5)的上部靠近止水构件(4)的位置,所述排水管(7)的内端部位于透水管(5)的底部,然后再注入液态石蜡;
向透水管(5)内注入石蜡溶解液时,通过石蜡溶解液注入管(6)注入,利用排水管(7)将透水管(5)中液态物质抽出,直到抽出的物质为纯净的石蜡溶解液。
2.如权利要求1所述的岩溶或断层隧道的钻孔排水结构的施工方法,其特征在于,在石蜡填充体(8)溶解完成后,剪断石蜡溶解液注入管(6)外露的部分,向石蜡溶解液注入管(6)中注入浆液柱,封闭石蜡溶解液注入管(6)。
3.如权利要求1所述的岩溶或断层隧道的钻孔排水结构的施工方法,其特征在于,注入的石蜡溶解液为煤油或柴油。
4.岩溶或断层隧道的钻孔排水施工结构,包括下倾的钻孔,所述钻孔包括位于钻孔下部的透空段(32)与位于钻孔上部的注浆段(31),所述透空段(32)与注浆段(31)之间设置止水构件(4),所述透空段(32)内设有透水管(5),所述透水管(5)内具有空腔,所述透水管(5)内设置有穿过止水构件(4)向外延伸的排水管(7),其特征在于,所述透水管(5)内填充有石蜡填充体(8),所述石蜡填充体(8)是由液体石蜡凝固形成的整体结构;
所述注浆段(31)内设置有注浆套管(33),所述注浆套管(33)上开设有若干注浆口(34),所述注浆套管(33)上至少对应断层或岩溶段的部位外周套设有弹性橡胶套(35),所述的弹性橡胶套(35)充满浆液(11)膨胀并堵塞断层或岩溶腔(10);
所述透水管(5)内设置有穿过止水构件(4)向外延伸的石蜡溶解液注入管(6),所述石蜡溶解液注入管(6)的内端部位于透水管(5)的上部靠近止水构件(4)的位置,所述排水管(7)的内端部位于透水管(5)的底部。
5.如权利要求4所述的岩溶或断层隧道的钻孔排水施工结构,其特征在于,所述注浆套管(33)整体位于所述弹性橡胶套(35)内。
6.如权利要求5所述的岩溶或断层隧道的钻孔排水施工结构,其特征在于,所述石蜡溶解液注入管(6)的内端部套设有带孔空壳(61)。
7.岩溶或断层隧道的钻孔排水结构,其特征在于,采用权利要求1‑3任一项所述的施工方法,所述钻孔排水结构包括下倾的钻孔,所述钻孔包括位于钻孔下部的透空段(32)与位于钻孔上部的注浆段(31),所述透空段(32)与注浆段(31)之间设置止水构件(4),所述透空段(32)内设有透水管(5),所述透水管(5)内具有空腔,所述透水管(5)内设置有穿过止水构件(4)向外延伸的排水管(7),所述注浆段(31)内设置有注浆套管(33),所述注浆套管(33)上开设有若干注浆口(34),所述注浆套管(33)上至少对应断层或岩溶段的部位外周套设有弹性橡胶套(35),所述的弹性橡胶套(35)充满浆液(11)膨胀并堵塞断层或岩溶腔(10)。
说明书 :
岩溶或断层隧道的钻孔排水结构及其施工方法和施工结构
技术领域
背景技术
全。另外,渗水破坏隧道衬砌混凝土及围岩内部结构,降低隧道结构耐久性,缩短隧道的使
用寿命。
迫使隧道围岩的地下水快速流向钻孔并排出表。透水钻孔段与外界大气隔绝,排水过程发
生前,孔内压力会随地下水的入渗而逐步增高,促使地下水自然流出孔口,当排水过程发生
后,由于排水管的排水能力大于地下水入渗到透水钻孔段的空腔内的流量,透水管内会形
成空腔,空腔的气压小于大气压(即负压),因而透水管周围土体中的水流向透水管。同样,
由于透水管内存在负压,透水管周围各个方向的水都会流向透水管,因而,排水范围会增
大,排水范围增大更有利于排出隧道围岩中的地下水。
冲破膨胀橡胶止水环等隔挡结构,浆体进入透水钻孔段,导致钻孔失效;如果注浆压力小,
则起不到封堵封闭钻孔段的效果,形成不了负压的效果。因此,需要新的注浆技术来解决上
述问题。
高注浆压力,减少所述注浆段的裂隙,提高封闭效果,进而提升透水段的负压效果。然而,在
工程现场试验中发现,可溶晶体的融化很难受到人为控制,如果注浆段的施工遇到停滞,浆
液未能充分凝固,冰块就会受到地下水、环境温度等作用逐渐融化,起不到隔绝浆液的作
用。
固体填充材料对透水管进行填充,防止地下水、环境温度等对填充材料的溶解产生影响,能
够更好地保证后续的注浆压力,注浆完成后通过酸性溶液溶解固体填充材料,以便于排水
的顺利进行,此外,由于填充材料通常采用颗粒材料,可能无法提供足够的支撑力而造成止
水构件5后移,影响注浆质量,还在透水管内设置有充压囊体,通过向充压囊体中注入流体
进行充压,提高固体填充材料的支撑压力,从而保证注浆质量。
解透水管外的围岩,导致透水管出现位移的风险,降低后续排水的稳定性,同时也会影响围
岩的稳定性,威胁隧道结构安全;并且,由于通常采用颗粒状的固体碳酸钙进行填充,为了
保证其支撑效果,需要在透水管中设置充压囊体,这一定程度上提高了施工的难度和不确
定性;此外,具有岩溶或断层隧道结构的钻孔内还会出现突然涌水的现象,在注浆段浇注的
浆液未充分凝固前,极易因涌水冲击而溃散,降低浇注的质量甚至造成浇注失败。
发明内容
于透水管的底部,然后再注入液态石蜡;
件,所述透空段内设有透水管,所述透水管内具有空腔,所述透水管内设置有穿过止水构件
向外延伸的排水管,所述透水管内填充有石蜡填充体,所述石蜡填充体是由液体石蜡凝固
形成的整体结构;
胀并堵塞断层或岩溶腔。
位于透水管的底部。
述透空段内设有透水管,所述透水管内具有空腔,所述透水管内设置有穿过止水构件向外
延伸的排水管,所述注浆段内设置有注浆套管,所述注浆套管上开设有若干注浆口,所述注
浆套管上至少对应断层或岩溶段的部位外周套设有弹性橡胶套,所述的弹性橡胶套充满浆
液膨胀并堵塞断层或岩溶腔。
等问题,保证排水结构的质量可控。
隙的浆液填充率高,能够更好起到封闭注浆段作用,从而更好地达到负压排水的技术效果。
体结构的石蜡填充体抗压强度可达1.88Mpa‑3.04Mpa,无须设置充压囊体即可满足支撑要
求。
附图说明
充体8;断层9;岩溶腔10;浆液11;侧沟12;输入泵13。
具体实施方式
之间设置止水构件4,所述透空段32内设有透水管5,所述透水管5内具有空腔,所述透水管5
内设置有穿过止水构件4向外延伸的排水管7,所述透水管5内填充有石蜡填充体8,所述石
蜡填充体8是由液体石蜡凝固形成的整体结构;
套35充满浆液11膨胀并堵塞断层或岩溶腔10。
体富集的段落的洞壁渗水点的位置与范围,从而确定钻孔位置;
口的高程,排水管7的扬程小于隧道内大气压对应的水柱高度,排水管7的进水口可设置透
水管靴,所述的排水管7和透水管靴可采用聚丙烯塑料管等不易被石蜡溶解液溶解的材质;
具体可以在石蜡完全凝固之前即设置止水构件4,不过更优选的方式是,等液态石蜡凝固后
观察其填充质量,确保充分填充后在覆盖止水构件4,防止液态石蜡流入岩体缝隙,造成透
水管5内石蜡量不足。
套35;
内的浆液11还未充分凝固前,涌水会冲散浆液11,降低浇注的质量甚至造成浇注失败。在注
浆套管33注入浆液11后,浆液11通过注浆套管33的注浆口34充满注浆段31,并使弹性橡胶
套35充满浆液11,膨胀并堵塞断层9或岩溶腔10。为了保证弹性橡胶套35的膨胀达到要求,
需要较大的注浆压力,通常要求在1‑2Mpa。而整体结构的石蜡填充体8抗压强度可达
1.88Mpa‑3.04Mpa,完全可以满足要求。
4,所述透空段32内设有透水管5,所述透水管5内具有空腔,所述透水管5内设置有穿过止水
构件4向外延伸的排水管7,所述注浆段31内设置有注浆套管33,所述注浆套管33上开设有
若干注浆口34,所述注浆套管33上至少对应断层或岩溶段的部位外周套设有弹性橡胶套
35,所述的弹性橡胶套35充满浆液11膨胀并堵塞断层或岩溶腔10。
套35内。当向注浆套管33注入浆料时,弹性橡胶套35在断层9、岩溶腔10的位置自动膨胀达
到堵塞作用。此外,还可根据断层9、岩溶腔10的位置,在该段预留更多的弹性橡胶套35,从
而保证其膨胀的幅度达到要求。
管7进水口的水头高度大于钻孔3的孔口高程时,透空段32内的地下水在水位差的作用下由
排水管7排出,排入侧沟12内,随着排水过程的不断发生,会产生虹吸作用并引起透空段32
内产生负压,使围岩内的地下水加速流向透空段32内,排干钻孔3附近隧道围岩及透空段32
内的地下水时,排水管7的吸排作用消失,一次排水过程结束。
过止水构件4向外延伸的石蜡溶解液注入管6,所述石蜡溶解液注入管6的内端部位于透水
管5的上部靠近止水构件4的位置,所述排水管7的内端部位于透水管5的底部。在放置透水
管5后,在钻孔3内放置伸入透水管5的石蜡溶解液注入管6,向透水管5内注入石蜡溶解液
时,通过石蜡溶解液注入管6注入,利用排水管7将透水管5中液态物质抽出,直到抽出的物
质为纯净的石蜡溶解液,即表明石蜡填充体8已被完全溶解。在石蜡填充体8溶解后,剪断石
蜡溶解液注入管6外露的部分,向石蜡溶解液注入管6中注入浆液柱,封闭石蜡溶解液注入
管6,管内浆液柱的长度在10cm‑20cm,即可达到封闭效果。浆液11相对于聚氨酯更加易得方
便,直接利用现场的浆液11即可。考虑到石蜡是整体结构,需要较长的时间才能实现上下贯
通,为此,可以在注入液态石蜡时,就在其中设置贯穿透水管5上下的孔或者管道,缩短溶解
时间。此外,还可在所述石蜡溶解液注入管6的内端部套设有带孔空壳61,加大酸性溶液与
固体填充材料的接触面积,为给酸性溶液提供溶解空间。