本發(fā)明屬于隧洞工程不良地質(zhì)體灌漿處理，更具體地說，是涉及一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法。

背景技術(shù)：

1、涌水突泥是制約深埋隧洞建設(shè)安全、工期和投資的重要因素，具有突發(fā)性、流速高、水壓大、破壞性強等特點。深埋隧洞由于埋深大，承受外水水頭高，并不可避免穿越區(qū)域性斷裂等復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域，高壓富水破碎帶洞段涌水突泥問題十分突出。

2、超前灌漿是應(yīng)對涌水突泥的重要手段。現(xiàn)有常規(guī)超前灌漿一般在隧洞內(nèi)掌子面設(shè)置止?jié){墻，超前灌漿孔水平加固長度為30m～40m，每循環(huán)灌漿完成后隧洞開挖25m～30m，并保留5m～10m的止?jié){巖盤。超前灌漿孔布置由工作面向開挖方向呈傘型輻射狀，典型布置見圖1。這種洞內(nèi)常規(guī)超前灌漿主要問題有：一是超前灌漿直接占用掌子面直線工期；二是止?jié){墻能夠承受最大注漿壓力有限，注漿過程中易向隧洞內(nèi)漏漿、跑漿，且承受高壓水頭，動水條件灌漿難度大，灌漿效果差；三是鉆灌進尺多，每循環(huán)進尺短，工期占用長。四是tbm施工部位難以對掌子面實施超前灌漿。

3、部分工程引入定向鉆進行地表超前灌漿，如cn116877136a，這種地表定向鉆鉆進方向靈活，鉆孔最大達上千米，可在受灌體距離較遠位置布置鉆孔，且由于深埋隧洞埋深一般超過250m，從地表到受灌洞段的非灌漿段很長，一般超過300m，會造成以下問題：

4、1、造孔工程量大，設(shè)備要求高：灌漿段的造孔導致造孔工程量大，工期緩慢，且由于鉆孔長，鉆桿推進需要的扭矩很大，需要采用大扭矩的鉆進設(shè)備，增大投資；

5、2、漿液消耗多：由于埋深較大，無法采取較低壓灌漿，如隧洞埋深達到500m，僅漿液自重產(chǎn)生的壓力就達到10mpa，導致漿液注入量提高，投資增大；

6、3、掃孔工程量大：如果需要進行孔口封閉灌漿，則每段灌漿都需要對非灌漿段掃孔，造成掃孔工程量巨大，極大增加工期和投資；

7、4、對地質(zhì)條件容易出現(xiàn)判斷失誤：埋深較大難以獲取直觀地質(zhì)資料，超深定向鉆取芯困難，難以直接看到圍巖性狀，容易出現(xiàn)判斷失誤，導致灌漿段偏大，增大投資，或灌漿段偏小導致補灌，增大投資；

8、5、檢查孔工程量大，檢查結(jié)果不直觀：檢查孔長，工程量大，難以布置較多檢查孔，且超深定向鉆鉆孔取芯難度大，灌漿質(zhì)量檢查困難；灌漿距離開挖揭露時間長，開挖后如發(fā)現(xiàn)灌漿質(zhì)量不達預(yù)期，再進行補灌導致工程量和投資增加，影響工期。

9、常規(guī)超前灌漿和地表定向鉆超前灌漿技術(shù)在深埋隧洞涌水突泥風險洞段處理中，仍然存在工效低、受灌不均勻、注入量大、灌漿效果不佳等問題，有必要提出一種針對深埋隧洞灌漿的更好的灌漿方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，該方法是一種施工工效高、巖體受灌均勻性好、灌漿注入率可控、灌漿質(zhì)量好的深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管超前灌漿方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，包括以下步驟：

3、s1、從洞內(nèi)出發(fā)，在深埋隧洞的掌子面上布置定向鉆鉆孔，鉆孔的布置方式為：順隧洞周邊呈環(huán)形中心對稱布置多個鉆孔，每個鉆孔包括相互連接的孔口造斜段和水平灌漿段，所述孔口造斜段的一端位于所述深埋隧洞的掌子面上，所述水平灌漿段穿越涌水突泥風險洞段布置；

4、s2、鉆孔完成后，對所述水平灌漿段下設(shè)套閥管至孔底；所述套閥管下設(shè)完成后，對所述套閥管與鉆孔孔壁之間的空間進行填料充填；

5、s3、通過定向鉆鉆桿在所述套閥管內(nèi)下雙聯(lián)式高壓灌漿塞至孔底，通過灌漿管路對所述雙聯(lián)灌漿塞之間進行高壓灌漿，漿液劈裂所述填料后對巖體進行灌注，采用控制性灌漿，漿液注入率小于規(guī)定值或者單位注入率達到設(shè)計注入量后，結(jié)束本段灌漿；

6、s4、將灌漿管路上提一個灌漿塞長度，重復(fù)步驟s3；

7、s5、重復(fù)步驟s4，直至完成所述水平灌漿段灌漿，灌漿后形成的加固灌漿圈厚度為深埋隧洞洞徑的0.5倍～1.5倍。

8、進一步地，在步驟s1中，所述孔口造斜段鉆孔完成后，下入套管串，用水泥漿全段固管至孔口，之后再進行所述水平灌漿段的鉆孔。

9、進一步地，所述孔口造斜段和所述水平灌漿段連接處的轉(zhuǎn)彎半徑大于250m。

10、進一步地，漿液在每個鉆孔周邊的有效擴散半徑為8m～12m。

11、進一步地，所述深埋隧洞的掌子面距不良地質(zhì)體的距離為25m～150m。

12、進一步地，所述孔口造斜段的長度為20m～100m。

13、進一步地，所述套閥管為無縫鋼管，其底部封閉，每隔30cm～50cm設(shè)一環(huán)出漿孔，每環(huán)2～5個出漿孔，出漿孔的孔徑8mm～15mm，出漿孔外采用橡皮箍圈密封。

14、進一步地，所述雙聯(lián)式高壓灌漿塞為水壓或氣壓式，能承受灌漿壓力不小于15mpa，兩聯(lián)之間間距為1m～3m。

15、進一步地，所述規(guī)定值為0.5l～1.0l/(min·m)。

16、進一步地，所述填料為水泥黏土漿液，通過所述套閥管的孔底注入。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的技術(shù)效果：

18、本發(fā)明的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法采用洞內(nèi)定向鉆鉆孔，鉆孔順隧洞周邊一次性穿越涌水突泥風險洞段(即不良地質(zhì)體段)，然后在孔內(nèi)下放套閥管和充填填料，最后利用雙聯(lián)式灌漿塞自下而上高壓控制性灌漿。本發(fā)明方法解決了洞內(nèi)常規(guī)超前灌漿在深埋隧洞涌水突泥風險洞段處理中，工效低、漏漿跑漿風險大、灌漿效果不佳等問題；同時也解決了地表定向鉆容易浪費工程量、掃孔工程量大、處理效果不直接、鉆機要求高等缺點。本發(fā)明方法具有施工工效高、巖體受灌均勻性好、灌漿注入率可控、灌漿質(zhì)量好、掃孔工程量小、洞內(nèi)處理效果直接，灌漿效果易于檢查、對鉆機要求小以及即使出現(xiàn)掉鉆或卡鉆也不會影響tbm或盾構(gòu)機的后續(xù)開挖等優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，在步驟s1中，所述孔口造斜段鉆孔完成后，下入套管串，用水泥漿全段固管至孔口，之后再進行所述水平灌漿段的鉆孔。

3.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述孔口造斜段和所述水平灌漿段連接處的轉(zhuǎn)彎半徑大于250m。

4.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，漿液在每個鉆孔周邊的有效擴散半徑為8m～12m。

5.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述深埋隧洞的掌子面距不良地質(zhì)體的距離為25m～150m。

6.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述孔口造斜段的長度為20m～100m。

7.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述套閥管為無縫鋼管，其底部封閉，每隔30cm～50cm設(shè)一環(huán)出漿孔，每環(huán)2～5個出漿孔，出漿孔的孔徑8mm～15mm，出漿孔外采用橡皮箍圈密封。

8.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述雙聯(lián)式高壓灌漿塞為水壓或氣壓式，能承受灌漿壓力不小于15mpa，兩聯(lián)之間間距為1m～3m。

9.如權(quán)利要求1所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述規(guī)定值為0.5l～1.0l/(min·m)。

10.如權(quán)利要求1-9任一項所述的一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，其特征在于，所述填料為水泥黏土漿液，通過所述套閥管的孔底注入。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種深埋隧洞洞內(nèi)定向鉆高壓套閥管灌漿方法，本發(fā)明方法采用洞內(nèi)定向鉆鉆孔，鉆孔順隧洞周邊一次性穿越涌水突泥風險洞段，然后在孔內(nèi)下放套閥管和充填填料，最后利用雙聯(lián)式灌漿塞自下而上高壓控制性灌漿。本發(fā)明方法解決了洞內(nèi)常規(guī)超前灌漿在深埋隧洞涌水突泥風險洞段處理中，工效低、漏漿跑漿風險大、灌漿效果不佳等問題；同時也解決了地表定向鉆容易浪費工程量、掃孔工程量大、處理效果不直接、鉆機要求高等缺點。本發(fā)明方法具有施工工效高、巖體受灌均勻性好、灌漿注入率可控、灌漿質(zhì)量好、掃孔工程量小、洞內(nèi)處理效果直接，灌漿效果易于檢查、對鉆機要求小以及即使出現(xiàn)掉鉆或卡鉆也不會影響TBM或盾構(gòu)機的后續(xù)開挖等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：施華堂,宋志忠,張興昊,李蘅,王吉亮,顏天佑,潘江,肖碧,張元波
受保護的技術(shù)使用者：長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14