本發(fā)明涉及深埋隧洞涌水治理。具體地說是單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法。

背景技術(shù)：

1、在地下工程領(lǐng)域，深埋隧洞面臨著復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，尤其是動水的存在給隧洞的穩(wěn)定性和安全性帶來了巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的封堵方法可能存在效果不佳、施工復(fù)雜、成本高昂等問題。隨著工程建設(shè)的不斷推進，對于高效、可靠的封堵技術(shù)需求日益迫切。以往的封堵材料在面對深埋隧洞的高壓動水時，可能出現(xiàn)凝固時間長、強度不足、抗?jié)B性能差等缺陷，無法有效地控制水流，導(dǎo)致隧洞周圍巖體的穩(wěn)定性受到影響，增加了施工風險和后期維護成本。此外，地質(zhì)條件的多樣性和復(fù)雜性也使得通用的封堵技術(shù)難以適應(yīng)各種工況。不同的巖石類型、裂隙發(fā)育程度以及地下水的流速和壓力等因素，都對封堵方法和材料提出了更高的要求。在這種背景下，研發(fā)一種地面鉆孔注漿封堵深埋隧洞動水的新方法具有重要的現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用價值，旨在提高封堵效果、降低施工難度和成本，并保障深埋隧洞的安全穩(wěn)定運行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，以解決現(xiàn)有的封堵材料和封堵方法對深埋隧洞動水的治理效果差的技術(shù)問題，該方法操作方便、過程安全、效果可靠。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，包括如下步驟：

4、步驟a、地面施工透巷鉆孔；

5、步驟b、安裝下放鉆具；

6、步驟c、注漿前壓水；

7、步驟d、注漿前灌注機油；

8、步驟e、拌制單液聚氨酯注漿液；

9、步驟f、注漿；

10、步驟g、注漿后灌注機油；

11、步驟h、注漿后壓水。

12、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，步驟e中，單液聚氨酯注漿液的拌制方法為：將預(yù)熱好的單組分聚氨酯材料加入攪拌桶中，加入三乙醇胺充分攪拌即可。單組份聚氨酯材料與催化劑三乙醇胺在地面攪拌混合，攪拌量可控，操作方便。

13、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，單組分聚氨酯材料為油溶性聚氨酯材料。

14、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，單組分聚氨酯材料為端nco基的聚氨酯樹脂。

15、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，預(yù)熱好的單組分聚氨酯材料的溫度為20～25℃，在該溫度范圍內(nèi)反應(yīng)活性最好，發(fā)泡膨脹反應(yīng)最快；冬季施工天氣寒冷時，單組分聚氨酯材料預(yù)先2天轉(zhuǎn)運至保溫房內(nèi)進行預(yù)熱，待注漿鉆具下放到位，壓水試驗正常后開始轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場注漿站，夏季及氣溫較高時忽略此步驟。

16、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，三乙醇胺的加入量為單組分聚氨酯材料體積的5％～10％。

17、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，三乙醇胺的加入量為單組分聚氨酯材料體積的5％。

18、本發(fā)明選擇油溶性單組分聚氨酯材料，通過控制單組分聚氨酯材料的溫度為20～25℃，并控制三乙醇胺的加入量配制單液聚氨酯注漿液，可使得該單液聚氨酯注漿液在遇到深埋隧洞中的動水時，能夠快速發(fā)泡膨脹，發(fā)泡率可達9.5倍，形成的發(fā)泡膨脹體能大大減少涌水隧洞的過水斷面，從而快速封堵深埋隧洞的涌水。單液聚氨酯注漿液的遇水發(fā)泡膨脹反應(yīng)時間可根據(jù)三乙醇胺的添加量、單組份聚氨酯材料保存溫度調(diào)控，以滿足注漿時間要求。

19、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，步驟b中的鉆具為φ89鉆具，鉆頭為魚尾鉆頭；選擇φ89鉆具是因為，如果鉆具口徑過大，則單液聚氨酯注漿液在鉆具中難以填滿管，會有氣泡，易形成氣柱，造成空氣堵塞，同時口徑大相對流量大，容易導(dǎo)致發(fā)泡反應(yīng)不充分，注漿封堵效果不佳；若鉆具口徑過小，則在同樣注漿量的情況下注漿壓力過大，泄壓時易回流噴射，同時小口徑鉆桿影響下鉆的速率，影響整體施工進度；采用魚尾鉆頭是因為其結(jié)構(gòu)相對簡單，不會堵塞鉆頭，其他類型鉆頭易堵塞，同時魚尾鉆頭隨鉆具上下沖擊和旋轉(zhuǎn)可以增大單液聚氨酯注漿液的擴散范圍和結(jié)石體的密實度，提高注漿封堵長度和質(zhì)量；步驟d中，注漿前灌注機油為普通機油sae20w-20；普通機油的灌注量超過注漿管路及鉆具容積的10％(至少為注漿管路及鉆具總?cè)莘e的1.1倍)；步驟g中，注漿后灌注機油也為普通機油sae20w-20；普通機油的灌注量應(yīng)超過注漿管路及鉆具總?cè)莘e的40％(至少為注漿管路及鉆具總?cè)莘e的1.4倍)，再進行注后壓水(清水)沖洗注漿管路及鉆具。本發(fā)明選擇sae20w-20型號的普通機油在注漿前壓水后進行灌注能夠?qū)⒆{管路中殘留的水分帶出，并且該型號的普通機油相比其他有效溶劑不僅價格更便宜，且能夠很好地溶解聚氨酯材料，從而避免注漿管路中殘留的水分與單液聚氨酯注漿液反應(yīng)形成的發(fā)泡膨脹體堵塞注漿管路；在注漿后壓水前灌注普通機油sae20w-20能夠?qū)⒆{管路中殘留的單液聚氨酯注漿液沖洗干凈，有效避免殘留的單液聚氨酯注漿液與沖洗管路的清水反應(yīng)而堵塞注漿管路。

20、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，步驟f中，單液聚氨酯注漿液注漿時注漿泵流量控制在180～250l/min，該流量范圍內(nèi)，不僅能夠保證單液聚氨酯注漿液與水進行充分反應(yīng)(確保了發(fā)泡膨脹反應(yīng)的充分度以及發(fā)泡膨脹體的密實度)，而且具有較高的堵水效率，能夠適用于各種深埋斷面隧洞的快速封堵，同時可以有效解決通過投料難以接頂?shù)碾y題；注漿時控制單液聚氨酯注漿液的溫度為20～25℃，在該溫度下，單液聚氨酯注漿液遇水發(fā)生發(fā)泡膨脹反應(yīng)的活性最佳，發(fā)泡膨脹性最好；注漿期間，注漿班長實時監(jiān)控注漿泵注漿壓力，當注漿泵的注漿壓力大于或等于注漿泵的額定注漿壓力的50％時，立即停止注漿，然后灌注機油，待降低到正常注漿壓力后恢復(fù)注漿工作，依次反復(fù)進行，這樣可以有效避免因注漿壓力迅速上升引起的注漿爆管，以及因過高注漿壓力導(dǎo)致的注漿結(jié)束后的漿液回流、噴射等風險。

21、上述單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，步驟a中，由地面施工精確鉆探至涌水隧洞底板下方1m處，鉆孔偏斜率小于或等于1‰，鉆孔透隧洞成功率100％；

22、步驟b中，鉆具下鉆前檢查清洗單向閥，安裝好單向閥，絲扣連接緊密；鉆具地面端與注漿管路連接，鉆具單向閥下部接魚尾鉆頭；魚尾鉆頭底部進入隧洞中，以剩余過水空間為基準，注漿過程中上下活動鉆具，鉆孔不止?jié){，漿液通過魚尾鉆頭自流進入隧洞中；

23、步驟c中，進行注漿前壓水時，注漿管路吸漿口放入加溫后20～25℃的清水中，進行壓水工作，注漿泵泵壓小于或等于1mpa，沖洗鉆孔，檢查泵送系統(tǒng)是否正常，壓水完成后靜置30min；

24、具體地，鉆機φ89鉆具及單向閥下放完成后，安裝孔口注漿器連接高壓閥門及注漿管路；注漿站利用加溫后的清水進行壓水試驗后，檢查鉆具及單向閥的密閉性及注漿泵壓水泵壓，注漿泵泵壓在1mpa以內(nèi)且鉆具密閉良好的情況下，可進行灌注普通機油沖洗注漿泵、注漿管路及單向閥上部鉆具內(nèi)清水；

25、步驟f中，冬季戶外施工時，注漿用攪拌桶以及注漿泵至鉆場的注漿管路纏繞恒溫伴熱帶持續(xù)加溫，外包橡塑保溫棉，以保證注漿時單液聚氨酯注漿液不會因為注漿過程中持續(xù)降溫導(dǎo)致的粘稠度增加；注漿實施前攪拌桶的溫度大于或等于單液聚氨酯注漿液的溫度；

26、注前灌注普通機油完成后，單組分聚氨酯材料和三乙醇胺充分混合，至少攪拌30s，在滿足注漿泵持續(xù)注漿的情況下持續(xù)取料加料，保持住單組分油溶性聚氨酯注漿液的溫度，便于注漿泵持續(xù)注漿作業(yè)，技術(shù)人員隨時檢測攪拌桶內(nèi)的單組分油溶性聚氨酯注漿液的溫度；

27、在注漿期間突發(fā)停電時立即停止注漿，注漿泵吸漿管立即放置到儲存機油的攪拌桶，灌注機油，按照注漿管路及鉆具容積灌注機油，待灌注機油完成后注漿站立即關(guān)閉注漿泵，同時鉆機啟動上提鉆具6～10m，不定時活動鉆具，待供電恢復(fù)后繼續(xù)灌注單液聚氨酯注漿液。

28、本發(fā)明的技術(shù)方案取得了如下有益的技術(shù)效果：

29、1、本發(fā)明利用單組份聚氨酯材料遇水快速發(fā)泡膨脹的特性，通過控制現(xiàn)場單組份聚氨酯材料溫控保持在20～25℃范圍內(nèi)，并加入三乙醇胺作為催化劑，混合后遇到動水能在短時間內(nèi)膨脹發(fā)泡，得到的膨脹發(fā)泡體可以有效降低深埋隧洞動水過水斷面，加快深埋隧洞阻水段建造的速度，從而有效控制隧洞內(nèi)的涌水，對深埋隧洞動水起到截流封堵作用，進而保障施工安全和隧洞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

30、2、本發(fā)明將單組份聚氨酯材料在20～25℃環(huán)境下保存，加入單組份聚氨酯材料體積5～10％的三乙醇胺，遇水后在2～7分鐘完成發(fā)泡膨脹。通過控制三乙醇胺的用量可以有效控制膨脹發(fā)泡時間和膨脹率，使得單液聚氨酯注漿液到達深埋隧洞動水的位置后能夠快速有效的進行封堵。本發(fā)明通過拌制特定的單液聚氨酯注漿液，以φ89鉆具和魚尾鉆頭，并采用“注漿前壓水-注漿前灌注機油-注漿-注漿后灌注機油-注漿后壓水”這一施工方法，同時通過控制注漿前灌注機油和注漿后灌注機油的灌注量，以及注漿流量和注漿壓力，使得單液聚氨酯注漿液能夠在深埋隧洞動水過水斷面快速形成密實度好的結(jié)石體，達到封堵動水的目的，在保證深埋隧洞治理效果的同時，降低其封堵的施工成本。

31、3、本發(fā)明相較于利用傳統(tǒng)骨料、單液水泥漿灌封等其他復(fù)雜的封堵方法，本發(fā)明單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法，具有施工相對簡單、安全，可以快速響應(yīng)并處理涌水問題；且該法具有材料消耗量少、耗時少、膨脹發(fā)泡體形成快、可控度高、封堵阻水成功率高及見效快等優(yōu)點，能有效提高封堵效果，快速降低動水對深埋隧洞帶來的災(zāi)害影響，適用于深埋隧洞動水地面快速封堵、以及骨料堆積后快速接頂。

32、4、本發(fā)明采用油溶性單組份聚氨酯材料作為注漿料，在注漿前壓水后壓入普通機油、注漿結(jié)束壓入普通機油再進行后壓水，并控制注漿前普通機油的灌注量至少為注漿管路及鉆具容積的1.1倍，注漿后普通機油的灌注量至少為注漿管路及鉆具容積的1.4倍，能夠有效避免單組份聚氨酯材料與水反應(yīng)膨脹而堵塞鉆孔及注漿管路。

33、5、本發(fā)明單液聚氨酯地面注漿封堵動水的方法拓寬了深埋隧洞涌水治理的材料、工藝及治理思路，增加了選擇性，提高了類似深埋隧洞水害治理的成功幾率。本發(fā)明的方法經(jīng)濟實用、施工高效、操作便捷、經(jīng)濟成本低廉。