软岩地层钻孔注浆加固结构及方法与流程

本发明属于隧道施工领域，涉及一种软岩地层钻孔注浆加固结构及方法。

背景技术：

1、在铁路建设过程中，隧道工程越来越向“长、大、深、难”方向发展，尤其是山高岭深的地区多处于板块交接的地方，其地质条件复杂，地应力水平高，隧道施工难度大，在高地应力软岩地层中开挖隧道，极易发生的最典型的工程灾害即为洞室大变形。

2、洞室大变形是指地下洞室开挖后，围岩发生的显著位移和应力重分布，导致围岩出现较大的变形和破坏。这种大变形通常表现为围岩的塌落、片帮、挤压、拱起等现象，同时伴随着应力状态的显著改变。洞室大变形的危害主要表现影响结构安全和稳定性、运营安全、人员安全以及生态环境等方面，比如洞室大变形会破坏洞室的完整性，降低其承载能力，可能引发进一步的坍塌或破坏，对工作人员的生命安全造成威胁；比如可能导致设备损坏、交通中断或生产停滞；比如可能导致地下水系统受损，影响周边生态环境，甚至引发地质灾害等。

3、因此，对软岩地层进行隧道施工时，隧道安全极为重要。为此提出一种隧道软岩地层超前多分支定向钻孔注浆加固结构及方法，以对软岩隧道施工时隧道安全进行有效保护。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种软岩地层钻孔注浆加固结构及方法，提高软岩地层的结构强度，保证隧道施工安全。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种软岩地层钻孔注浆加固结构，包括贯穿至软岩地层的母孔，以及设置在所述母孔上的子孔组；每个所述子孔组包括若干个一端与所述母孔相连接的子孔，所述子孔围绕所述母孔的周向呈放射形的树状设置；所述子孔和母孔内均注入浆液。

4、可选的，每个所述子孔组中的子孔位于同一个平面内。

5、可选的，沿所述母孔轴向依次设置有至少两个所述子孔组，形成子孔网。

6、可选的，每个所述子孔组内相邻的所述子孔间角度呈30°～60°。

7、可选的，所述母孔的孔径为180mm～200mm。

8、可选的，所述子孔沿所述母孔的径向设置。

9、一种软岩地层钻孔注浆加固方法，用于制造任一种所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，包括以下步骤：

10、s1，向软岩地层钻进水平孔，作为母孔；

11、s2，利用定向钻孔方法，多次从该母孔向软岩地层不同方向径向钻进若干个子孔，形成子孔网；

12、s3，向该母孔和子孔网内注入浆液，固结浆液使其达到固结强度。

13、可选的，在步骤s1中，使用钻机从隧道掌子面向软岩地层钻进母孔；钻机上安装有钻杆，钻杆远离钻机的一端安装有用于钻进母孔的钻头；在步骤s2中，母孔钻孔完毕后，撤出钻机卸下钻头，并在钻杆远离钻机的一端安装导向器；通过导向器引导钻杆到达母孔中预定位置，该预定位置为子孔钻进的位置；钻杆内部设置有空腔，且远离钻机一端的侧壁上开设有孔洞；在钻杆的空腔内通入高压软管且使高压软管穿过孔洞伸出钻杆，高压软管伸出钻杆的一端连接钻头，另一端连接高压泵，启动高压泵，钻头带动高压软管朝向垂直并远离母孔的方向钻进子孔。

14、可选的，一个子孔钻进完毕后，降低高压泵的泵压，将高压软管和钻头收入钻杆的空腔内，调整导向器旋转角度并升高高压泵的泵压，再次进行子孔钻进，导向器的旋转角度为相邻子孔间的角度，重复此步骤直至子孔网钻孔完毕，关闭高压泵，退出钻杆、高压软管、钻头及导向器。

15、本发明的有益效果在于：

16、本发明的注浆加固结构简单，且能够精准增强软岩地层的结构强度，并且以母孔为主干、子孔为支干的放射状钻孔网能够实现提高软岩地层结构强度的均匀性，避免加固死角。

17、本发明的注浆加固方法采用定向钻孔的方法，主要通过导向器的导向、转向功能，先钻进母孔，再以母孔为基础钻进子孔，形成放射形的树状钻孔网，方法简便，易于操作，通过在钻孔网中注入浆液，以达到加固软岩地层的目的，对隧道施工时的隧道安全进行有效保护。

18、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种软岩地层钻孔注浆加固结构，其特征在于：包括贯穿至软岩地层的母孔(1)，以及设置在所述母孔(1)上的子孔组；每个所述子孔组包括若干个一端与所述母孔(1)相连接的子孔(2)，所述子孔(2)围绕所述母孔(1)的周向呈放射形的树状设置；所述子孔(2)和母孔(1)内均注入浆液。

2.根据权利要求1所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，其特征在于：每个所述子孔组中的子孔(2)位于同一个平面内。

3.根据权利要求1所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，其特征在于：沿所述母孔(1)轴向依次设置有至少两个所述子孔组，形成子孔网。

4.根据权利要求1所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，其特征在于：每个所述子孔组内相邻的所述子孔(2)间角度呈30°～60°。

5.根据权利要求1所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，其特征在于：所述母孔(1)的孔径为180mm～200mm。

6.根据权利要求1所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，其特征在于：所述子孔(2)沿所述母孔(1)的径向设置。

7.一种软岩地层钻孔注浆加固方法，其特征在于：用于制造根据权利要求1～6任一项所述的软岩地层钻孔注浆加固结构，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的软岩地层钻孔注浆加固方法，其特征在于：在步骤s1中，使用钻机(3)从隧道掌子面向软岩地层钻进母孔(1)；钻机(3)上安装有钻杆(5)，钻杆(5)远离钻机(3)的一端安装有用于钻进母孔(1)的钻头；在步骤s2中，母孔(1)钻孔完毕后，撤出钻机(3)卸下钻头，并在钻杆(5)远离钻机(3)的一端安装导向器(6)；通过导向器(6)引导钻杆(5)到达母孔(1)中预定位置，该预定位置为子孔(2)钻进的位置；钻杆(5)内部设置有空腔，且远离钻机(3)一端的侧壁上开设有孔洞；在钻杆(5)的空腔内通入高压软管(11)且使高压软管(11)穿过孔洞伸出钻杆(5)，高压软管(11)伸出钻杆(5)的一端连接钻头(4)，另一端连接高压泵(9)，启动高压泵(9)，钻头(4)带动高压软管(11)朝向垂直并远离母孔(1)的方向钻进子孔(2)。

9.根据权利要求8所述的软岩地层钻孔注浆加固方法，其特征在于：一个子孔(2)钻进完毕后，降低高压泵(9)的泵压，将高压软管(11)和钻头(4)收入钻杆(5)的空腔内，调整导向器(6)旋转角度并升高高压泵(9)的泵压，再次进行子孔(2)钻进，导向器(6)的旋转角度为相邻子孔(2)间的角度，重复此步骤直至子孔网钻孔完毕，关闭高压泵(9)，退出钻杆(5)、高压软管(11)、钻头(4)及导向器(6)。

技术总结本发明涉及一种软岩地层钻孔注浆加固结构及方法，属于隧道施工领域。所述结构包括以母孔为主干、子孔为支干的放射形树状钻孔网，母孔贯穿至软岩地层，子孔设置在软岩地层内；所述方法包括：S1，钻进水平的母孔；S2，从母孔径向钻进若干个子孔，形成子孔网；S3，向母孔和子孔中注入浆液。其中采用钻机、高压泵、高压软管、导向器和自进式钻头实现对母孔和子孔网的钻进，再采用注浆管对母孔和子孔注浆，浆液固结后达到固结强度，以实现对软岩地层的加固效果。本发明的钻孔网在软岩地层内分布均匀，能够均匀地加固软岩地层的结构强度，并且避免加固死角，保证隧道施工的安全性，结构简单，操作简便。技术研发人员：程亮,赵勇,李科,李阳,郭鸿雁,郝泳,皮小强,康胜清,喻俊凯受保护的技术使用者：招商局重庆交通科研设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4