一种大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统的制作方法

1.本发明涉及一种大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统。


背景技术：

2.在大型地下工程如水电工程、矿山工程中，主体工程通常规模较大，其埋深、跨度可达几百米，同时也面临着复杂的地质条件，这大大地增加了工程的技术难度和危险性。顶拱及端墙围岩破碎，如不提前处理，在开挖后极有可能塌方，极大地影响到主体工程的施工难度及后期的安全稳定运营。
3.目前地下厂房顶拱及端墙围岩加固，通常是开挖后进行固结灌浆，开挖后到系统锚喷支护前，围岩失稳风险较高，且灌浆压力小，灌浆孔间距较大，难以起到加固围岩效果。而对于大规模的埋深较深的地下工程，尤其岩溶等地质条件较差，围岩较为破碎此种方法有其局限性。为在地下厂房顶拱及端墙开挖前进行有效的加固，提高预固结灌浆压力，加密预固结灌浆孔间距，在开挖前提高围岩完整性，需要采取必要的工程措施，尤其是进行可靠的预固结灌浆。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对上述存在的问题，提供一种大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统，在地下厂房顶拱及端墙开挖前对围岩进行有效的加固，在开挖前提高围岩完整性。
5.为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统，其特征在于：所述大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统包括大型地下洞室顶拱及边墙，所述大型地下洞室顶拱及边墙的上方围岩内设有灌浆廊道；所述灌浆廊道向大型地下洞室顶拱所在方向钻设顶拱及端墙一序预固结灌浆孔和顶拱及端墙二序预固结灌浆孔；所述顶拱及端墙一序预固结灌浆孔与顶拱及端墙二序预固结灌浆孔呈间隔排列，处于同一横截面内的顶拱及端墙一序预固结灌浆孔与顶拱及端墙二序预固结灌浆孔均呈扇形分布；所述顶拱及端墙一序预固结灌浆孔、顶拱及端墙二序预固结灌浆孔自灌浆廊道向大型地下洞室顶拱所在方向上依次设有灌浆段和非灌浆段；所述灌浆段内灌浆，所述非灌浆段回填水泥砂浆。
6.在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或组合采用如下技术方案：作为本发明的一种优选技术方案：所述灌浆廊道为直墙圆拱形。
7.作为本发明的一种优选技术方案：所述灌浆廊道的尺寸为宽3 m，高4 m。
8.作为本发明的一种优选技术方案：所述顶拱及端墙一序预固结灌浆孔的孔径为100 mm。
9.作为本发明的一种优选技术方案：所述顶拱及端墙二序预固结灌浆孔的孔径为100 mm。
10.作为本发明的一种优选技术方案：处于顶拱范围的顶拱及端墙一序预固结灌浆孔及顶拱及端墙二序预固结灌浆孔中灌浆段为顶拱开挖线向上15 m至顶拱开挖线向下1 m。
11.作为本发明的一种优选技术方案：处于端墙范围的顶拱及端墙一序预固结灌浆孔与顶拱及端墙二序预固结灌浆孔中灌浆段为顶拱开挖线向上5 m至围岩较为破碎范围与较好围岩范围交界处。
12.作为本发明的一种优选技术方案：所述灌浆廊道内相邻两个顶拱及端墙一序预固结灌浆孔之间的间距为6 m，顶拱及端墙一序预固结灌浆孔与相邻的顶拱及端墙二序预固结灌浆孔之间的间距为3 m。
13.本发明提供一种大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统，通过灌浆廊道向厂房顶拱钻设顶拱及端墙一序预固结灌浆孔，通过顶拱及端墙一序预固结灌浆孔对顶拱及端墙一序预固结灌浆孔的灌浆段进行预固结灌浆，通过顶拱及端墙一序预灌浆孔对顶拱及端墙一序预固结灌浆孔的非灌浆段进行回填，通过灌浆廊道向厂房顶拱钻设顶拱及端墙二序预固结灌浆孔，通过顶拱及端墙二序预固结灌浆孔对顶拱及端墙二序预固结灌浆孔的灌浆段进行预固结灌浆，通过顶拱及端墙二序预灌浆孔对顶拱及端墙二序预固结灌浆孔的非灌浆段进行回填；通过以上顶拱及端墙预固结灌浆，在顶拱及端墙开挖前有效的提高了围岩的完整性，有效的提高了围岩稳定性，为地下工程的安全施工及运营提供重要保证措施。具体地，具有如下有益效果：（1）、通过在顶拱及端墙开挖前对其进行预固结灌浆，有效的提高了围岩的完整性，有效的提高了围岩稳定性，为地下工程的安全施工及运营提供重要保证措施。
14.（2）、通过开挖前对厂房围岩进行预固结灌浆，能够提高预固结灌浆压力，以及通过多排扇形布置预固结灌浆孔，有效的提高了灌浆孔间距，大大的提高了预固结灌浆效果，大大提高了地下厂房顶拱及端墙的围岩稳定。
15.（3）、预固结灌浆系统设计合理、操作性强，适用于顶拱及端墙围岩破碎等地质条件较差的工程，其所形成的空间立体预固结灌浆系统，将为地下工程施工安全及后期运营提供重要保证措施。
附图说明
16.图1为本发明所提供的大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统在顶拱范围内的剖面图；图2为本发明所提供的大型地下洞室顶拱及边墙的预固结灌浆系统在端墙范围内的剖面图；图3为灌浆孔廊道内的平面图；图中：1-大型地下洞室顶拱及边墙；2-灌浆廊道；3-顶拱及端墙一序预固结灌浆孔；4-顶拱及端墙一序预固结灌浆孔灌浆段；5-顶拱及端墙一序预固结灌浆孔非灌浆段；6-顶拱及端墙二序预固结灌浆孔；7-顶拱及端墙二序预固结灌浆孔灌浆段；8-顶拱及端墙二序预固结灌浆孔非灌浆段。
具体实施方式
17.参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
18.一种大型地下洞室顶拱及端墙的预固结灌浆系统，包括：地下厂房顶拱及端墙1，灌浆廊道2、顶拱及端墙一序预固结灌浆孔3、顶拱及端墙一序预固结灌浆孔灌浆段4、顶拱及端墙一序预固结灌浆孔非灌浆段5、顶拱及端墙二序预固结灌浆孔6、顶拱及端墙二序预固结灌浆孔灌浆段7、顶拱及端墙二序预固结灌浆孔非灌浆段8。
19.施工灌浆廊道2为直墙圆拱形，尺寸为3 m
×
4 m（宽
×
高），根据实际地质条件开挖支护成型。
20.在灌浆廊道向地下厂房顶拱钻设顶拱及端墙一序预固结灌浆孔3，孔径为100 mm；孔长根据灌浆廊道底板与厂房顶拱开挖线距离确定，顶拱部分孔底距离超过厂房顶拱开挖线1 m，端墙部分根据围岩破碎范围确定灌浆孔长度；同一横截面灌浆孔呈扇形分布，同一横截面一序预固结灌浆孔孔端间距为6 m；相邻两横截面灌浆孔间距为3 m；在顶拱及端墙一序预固结灌浆孔灌浆段4进行灌浆，顶拱一序预固结灌浆孔灌浆段为顶拱开挖线向上15 m至顶拱开挖线向下1 m；端墙一序预固结灌浆孔灌浆段范围为顶拱开挖线向上5 m至围岩较为破碎范围与较好围岩范围交界处；预固结灌浆浆液为普通水泥浆，水灰比为2:1、1:1和0.5:1 3个比级，开灌比采用2:1，一序灌浆压力为1.0 mpa。
21.在顶拱及端墙一序预固结灌浆孔非灌浆段5，采用水泥砂浆进行回填，回填密实。待回填7天后方可进行二序预固结灌浆孔钻孔。
22.在灌浆廊道向地下厂房顶拱钻设顶拱及端墙二序预固结灌浆孔6，孔径为100 mm；孔长根据灌浆廊道底板与厂房顶拱开挖线距离确定，顶拱部分孔底距离超过厂房顶拱开挖线1 m，端墙部分根据围岩破碎范围确定灌浆孔长度；同一横截面灌浆孔呈扇形分布，同一横截面一序预固结灌浆孔孔端间距为6 m，与一序灌浆孔内插，即同一横截面二序灌浆孔与一序灌浆孔间距为3 m；相邻两横截面灌浆孔间距为3 m。
23.在顶拱及端墙二序预固结灌浆孔灌浆段7进行灌浆，顶拱二序预固结灌浆孔灌浆段为顶拱开挖线向上15 m至顶拱开挖线向下1 m；端墙二序预固结灌浆孔灌浆段范围为顶拱开挖线向上5 m至围岩较为破碎范围与较好围岩范围交界处；预固结灌浆浆液为普通水泥浆，水灰比为2:1、1:1和0.5:1 3个比级，开灌比采用2:1，二序灌浆压力为1.5 mpa。
24.在顶拱及端墙二序预固结灌浆孔非灌浆段8，采用水泥砂浆进行回填，回填密实。
25.上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。