一种基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法

本发明涉及隧道超前支护、地下工程止水及岩土加固施工，具体涉及一种基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法。

背景技术：

1、在山区深埋高速公路及铁路隧道的修建过程中，穿越宽大富水活性断层是一项世界级的工程难题。此类断层带内部往往充斥着高压承压地下水和软弱的糜棱岩、断层泥，传统的矿山法开挖极易引发灾难性的“突水伴随大突泥”事故。为了保障施工安全，工程界常采用高压水平旋喷技术进行超前全封闭止水帷幕施工，旨在隧道开挖轮廓线外围形成一圈相互搭接的圆柱形固结桩体。然而，现有的单液普通水泥水平旋喷工艺面临严重的局限性：传统水泥注浆的本质是“物理包裹与挤水固结”，其体系容纳额外环境水分的能力极差。当单液水泥切入含水率极高的富水断层时，普通水泥浆液会发生严重的析水、离析，甚至被地下承压水直接冲刷流失，最终在孔内残留的仅是毫无强度的“松散泥膏”（即工程中常见的“豆腐渣”现象），导致帷幕无法交圈，止水彻底失效。若为了抵抗冲刷而采用现有的双液（例如水泥-水玻璃）管内混合速凝工艺，则面临极大的设备事故风险：速凝双液在钻具管路内部汇流混合后，极易在数百米长的钻杆内或喷嘴处发生“闪凝”，瞬间导致设备憋压爆管或整个钻具抱死在地下无法拔出，造成极其高昂的经济损失与工期延误。

2、因此，如何在富水断层中实现浆液的有效留存、避免管内提前凝固，并形成高强度、低渗透性的止水帷幕，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种富水断层双液高压旋喷成幕的止水施工方法，在富水断层中实现浆液的有效留存、避免管内提前凝固，并形成高强度、低渗透性的止水帷幕。

2、本发明的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，包括以下步骤：采用高压旋喷的方式，将水泥浆液和促凝浆液分别通过不同管路同时或先后喷射于同一岩土区域，通过高压射流切削扰动土体，水泥浆液和促凝浆液与破碎土体原位混合并固化反应形成水平柱状水泥土桩，相邻水泥土桩相互咬合搭接整体形成止水帷；

3、进一步，所述水泥浆液和促凝浆液混合后发生流变特性改变，由流动态转为塑性稠化体，以抵抗动水冲刷并在后续时间持续产生早期抗压强度；

4、进一步，当水泥浆液和促凝浆液同时喷施时，所述水泥浆液与促凝浆液在喷射时相互形成喷射夹角；

5、进一步，所述喷射夹角为15-30℃；

6、进一步，当水泥浆液和促凝浆液同时喷射时，在侵入土体之前完成水泥浆液和促凝浆液的对冲交汇混合后再侵入土体；

7、进一步，当水泥浆液和促凝浆液先后喷射时，时间间隔不超过2秒；

8、进一步，所述水泥浆液和促凝浆液的喷射流量均为30~150l/min；

9、进一步，所述水泥浆液和促凝浆液的喷射压力为5-50mpa；

10、进一步，所述水泥浆液和促凝浆液的初始水灰比均控制在0.2至3.0之间，当水泥浆液和促凝浆液交汇混合后，整体流体的等效水灰比被周围地下水进一步稀释或综合。

11、本发明的有益效果： 本发明的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，将水泥浆液（a液）和促凝浆液（b液）从两个独立喷嘴中喷出，使两路射流在钻头外部的土体空间中发生剧烈碰撞交汇瞬间发生水化反应，流体快速由流动态转变为塑性稠化体以抵抗动水冲刷并在后续时间持续产生早期抗压强度；富水断层高速动水无法稀释、冲走混合浆体，杜绝空洞、断桩、桩身夹砂透水缺陷。双液混合后迅速转为塑性稠化体，短时间内形成自稳桩体结构，短时间即可产生早期抗压强度，无需长时间静置养护抵御水压，通过双液（a液+b液）原位混合形成的固结体具有无机互穿网络结构，抗渗等级可达p12以上，抗硫酸盐侵蚀系数大于0.85，显著提升了止水帷幕的长期耐久性，能够满足地下工程百年设计使用寿命的要求，避免了传统注浆帷幕因脆性开裂导致的二次渗漏。

1.一种基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：包括以下步骤：采用高压旋喷的方式，将水泥浆液和促凝浆液分别通过不同管路同时或先后喷射于同一岩土区域，通过高压射流切削扰动土体，水泥浆液和促凝浆液与破碎土体原位混合并固化反应形成水平柱状水泥土桩，相邻水泥土桩相互咬合搭接整体形成止水帷。

2.根据权利要求1所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：所述水泥浆液和促凝浆液混合后发生流变特性改变，由流动态转为塑性稠化体，以抵抗动水冲刷并在后续时间持续产生早期抗压强度。

3.根据权利要求1所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：当水泥浆液和促凝浆液同时喷施时，所述水泥浆液与促凝浆液在喷射时相互形成喷射夹角。

4.根据权利要求3所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：所述喷射夹角为15-30℃。

5.根据权利要求1所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：当水泥浆液和促凝浆液同时喷射时，在侵入土体之前完成水泥浆液和促凝浆液的对冲交汇混合后再侵入土体。

6.根据权利要求1所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：当水泥浆液和促凝浆液先后喷射时，时间间隔不超过2秒。

7.根据权利要求1-6任一所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：所述水泥浆液和促凝浆液的喷射流量均为30~150l/min。

8.根据权利要求7所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：所述水泥浆液和促凝浆液的喷射压力为5-50mpa。

9.根据权利要求1所述的基于富水断层的双液高压旋喷成幕的止水施工方法，其特征在于：所述水泥浆液和促凝浆液的初始水灰比均控制在0.2至3.0之间，当水泥浆液和促凝浆液交汇混合后，整体流体的等效水灰比被周围地下水进一步稀释或综合。