上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法
专利汇可以提供上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种上软下硬 地层 爆破引起基坑围护结构洞穿涌 水 防治方法，方法步骤为：第一步、确定施工现场地质情况；第二步、控制爆破开挖基坑深度以上的 岩石 ；第三步、注双组份聚 氨 酯高聚物材料封堵空洞；第四步、采用注双组份聚氨酯高聚物材料与高压旋喷成桩相结合的方法封堵地层中 地下水 渗流路径；第五步、优化爆破参数；第六步、继续下一单元爆破区爆破，直至该层爆破区爆破完成；待该层爆破施工完毕后，进行下一层爆破区的施工。本发明克服了基坑爆破施工条件下空洞封堵效果不明显、易发生二次涌水等缺点和不足，实现上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水的有效防治。，下面是上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法专利的具体信息内容。
1.一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：
第一步、确定施工现场地质情况：查阅地质勘查报告，确定地下水水位、围护结构设计深度范围内的岩石标准无侧限抗压强度分布值σ、岩石的风化程度和土层分布，通过静力触探法确定各土层的渗透系数k；
第二步、控制爆破开挖基坑深度以上的岩石：
(1)测定基准线：平整场地，清除地面障碍物；在基坑平面设计图上绘制基准线，确定基准线控制点坐标，利用全站仪的坐标外放功能在基坑内实地放样，布设基准线平面与高层控制点，在基准线各控制点之间拉直绳索，沿绳索抛洒石灰粉绘制基准线；
(2)切割破碎岩体，施工保护区：切割机沿基准线切割岩体，破碎保护区岩石，清理碎石，继续下一段切割破岩工作，直至在基坑内侧完成围绕围护结构一周的保护区；
(3)划分单元爆破区：保护区内的基坑为一层爆破区，将一层爆破区划分为多个单元爆破区，单元爆破区的规模和形状根据基坑施工方案确定，并根据爆破顺序排序；
(4)钻孔装药：选用硬质合金钻头在一个单元爆破区内钻孔至设计深度，钻孔结束后装药，爆破为浅孔松动爆破；
(5)启动爆破，爆破完成后清理碎石；
第三步、注双组份聚氨酯高聚物材料封堵空洞：
(1)清理围护结构空洞外围边缘附着泥土和混凝土碎屑，使空洞外边缘平滑；
(2)将带有可移动锥形阻流器的单向注浆管伸入空洞处，使可移动锥形阻流器紧贴空洞外边缘；
(3)设置注浆压力Ps，利用注浆机向空洞内注入高浓度双组份聚氨酯高聚物材料，当空
3
洞边缘流出的泥水量小于0.2m/h或没有明显泥水成股流出时，向外移动注浆管，边移动边注浆，待空洞填满后结束注浆；
(4)清理空洞表面凝固浆液，在空洞外混凝土抹面处理；
第四步、采用注双组份聚氨酯高聚物材料与高压旋喷成桩相结合的方法封堵地层中地下水渗流路径：
第五步、优化爆破参数：
(1)减小爆破孔装药量；
(2)若爆破造成的飞石粒径d≥10cm或单次爆破飞石总质量大于单次岩石爆破总质量的5％，则需在爆破区侧壁竖向增加一层炮被；
第六步、继续下一单元爆破区爆破，直至该层爆破区爆破完成；待该层爆破施工完毕后，进行下一层爆破区的施工。
2.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第一步中：
所述静力触探法采用60°锥角孔压静力触探仪；
所述通过静力触探法确定各土层的渗透系数k使用以下公式：
式中，β为土性参数，对于粘性土，0.35≤β≤1.5，对于粉土，0.3≤β≤0.35，对于砂土0.1≤β≤0.3；e为自然常数，取值2.71828；a为静力触探仪锥头半径；γw为地下水重度，查阅地质勘查报告获得；U为静力触探计锥头触探速度；σ′v0为静力触探锥头处的竖向有效应力，σ′v0＝γh-u0；KD为计算参数，当 当
γ为土体重度；h为静力触探仪锥头至地表的高度；
ua静力触探仪锥头处实测孔隙水压力，由孔压探头测定；u0为静力触探仪锥头处初始静力孔隙水压力，查阅地质勘查报告获得。
3.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第二步中：
所述(1)中，基准线为基坑爆破施工区域边界线，基准线内为爆破区，基准线与围护结构边界之间为保护区，基准线距基坑围护结构内侧边界2～3m，环绕基坑爆破区一圈闭合；
所述(2)中，切割机沿基准线切割岩体，单次切割深度1m，沿基准线每切割10m，破碎保护区岩石，清理碎石，继续下一段切割破岩工作，直至在基坑内侧完成深3m、宽2～3m、围绕围护结构一周的保护区。
4.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第二步中：
所述(3)中，单元爆破区为基本爆破单元，每次爆破均需进行围护结构的检测和堵漏；
所述的爆破顺序根据基坑施工方案确定，其与基坑施工顺序一致；
所述(4)中，钻孔结束2小时后装药，炸药选用2号卷型乳化炸药，爆破为浅孔松动爆破，中硬岩层爆破参数为：炮孔直径50mm，孔深3.3m，孔距1.6m；堵塞长度为1.2m，单位体积岩石炸药消耗量为q，单孔装药量为Q，不耦合系数为1.6；
所述(5)中，在爆破区域覆盖炮被，采用毫秒微差雷管分段起爆，爆破微差时间100～
200ms。
5.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第二步中：
所述(4)中，所述的单位体积岩石炸药消耗量q根据所爆破岩层情况确定：
微风化坚硬大块结晶岩石与岩浆岩：q取值0.5～0.6kg/m3；
中等风化的块状结晶岩，变质岩或大块体少裂隙的沉积岩：q取值0.4～0.5kg/m3；
坚固的半岩性岩石、砂岩、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩：q取值
0.3～0.4kg/m3；
半岩性岩石、软质石灰岩、胶结弱的砂岩及泥灰岩，裂隙发育的坚固的岩石：q取值
0.2～0.3kg/m3；
所述的单孔装药量Q根据以下公式确定：
其中：κ单孔装药量参数，初次爆破时取1，q为单位体积岩石炸药消耗量，d为爆破孔间距，H为爆破孔深，σ为岩石标准无侧限抗压强度分布值，MPa。
6.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第三步中：
所述单向注浆管管身为PVC软管，管头尾部安装可移动锥形阻流器，管头前端设置有单向阀门；所述可移动锥形阻流器为钢制锥形壳体，钢制壳体外附着一层PVC软胶垫层，阻流器前端设置有PVC橡胶环层，阻流器与注浆管头通过螺纹口接触，可沿注浆管头上下移动；
所述注浆压力Ps满足以下公式：Ps＝AγsHs
式中，A为土层参数，对于粘性土，8≤A≤10，对于粉土，7≤A≤8，对于砂土
6≤A≤7，γs为土层饱和重度，Hs为空洞至地表垂直距离；
所述高浓度双组份聚氨酯高聚物注浆由甲、乙两种组分组成，甲组分与乙组分的体积比为1:1；其中：
甲组分包括聚氧化丙烯三元醇、氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE)、溴化环氧树脂和三乙烯二胺，其质量百分比为80％：10％：5％：5％；
乙组分包含聚环氧丙烯二元醇、二苯基甲烷异氰酸酯和磷酸，其质量百分比为85％：
14％：1％。
7.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第四步中：在基坑外侧，上部软土层采用高压旋喷成桩贴近围护结构形成止水帷幕，下部硬岩层采用双组份高聚物注浆技术封堵岩体中地下水渗流路径；
(1)清理地表，在地下连续墙外侧地表与空洞对应处标记钻孔位置，钻孔距围护结构
2～3m，钻孔中心间距1～2m；
(2)钻孔及冲洗：采用小孔径回转式岩芯钻机在上述标记的钻孔位置钻孔至注浆设计深度，边钻边下套管；在套管与钻孔之间的缝隙中注入水泥浆；注水冲洗套管，回水澄清
10min后停止冲洗；
(3)提升套管注浆：沿套管下注浆塞和注浆管至钻孔底部，将套管提升2～3m，设置注浆压力，灌注双组份聚氨酯高聚物注浆，注浆速率1.5～3L/min，边注浆边提升，提升速率
80mm/min，当注浆速率小于0.5L/min时，停止注浆，再将套管提升2～3m，开始注浆，循环此过程直至完成岩层部分钻孔内注浆；
(4)拔出套管，在原钻孔处换用直径为150～200mm钻头钻孔至岩层，入岩深度0.5m，钻杆兼作旋喷管；
(5)开始旋喷：根据旋喷参数旋喷水玻璃与水泥混合浆液，在钻孔底部旋喷1min后，自动提升旋喷管至地表下0.5m；
(6)清理地表残余浆液，2h后进行下一个钻孔注浆和旋喷施工，直至封堵完毕。
8.根据权利要求7所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，所述的注浆设计深度为围护结构入岩深度以下5m～7m之间，且岩层裂隙发育程度越高注浆设计深度越深；
所述的在套管与钻孔之间的缝隙中注入水泥浆水灰质量配比为1:1.25；
所述的双组份聚氨酯高聚物注浆由甲、乙两种组分组成，甲组分与乙组分的体积比为
1:1.2；其中：
甲组分包括聚氧化丙烯三元醇、氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE)、溴化环氧树脂和三乙烯二胺，其质量百分比为70％：15％：10％：5％；
乙组分包含聚环氧丙烯二元醇、二苯基甲烷异氰酸酯和磷酸，其质量百分比为75％：
24％：1％；
所述提升套管注浆的注浆压力P采用如下公式确定：
P＝aP0+nh
其中：a为安全系数，P0为岩土分界处岩层允许注浆压力，n为入岩深度增加1m时增加的压力，h为注浆深度；
所述的旋喷参数包括：旋转速度为15r/min，提升速度为100mm/min，空气压力0.7MPa，
3
空气流量6m/min，水玻璃浆液和水泥浆液旋喷压力Pr，水玻璃流量18-26.5L/min，水泥浆流量80-98L/min；
所述的水玻璃与水泥混合浆液水灰比为1:1。
9.根据权利要求8所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，所述a、P0和n的确定方法如下：
具有陡倾裂隙及低透水性的坚固大块结晶岩石与岩浆岩：a取值0.9，P0取值0.3～
0.5MPa，n取值0.2～0.5MPa/m，P取值4～6MPa；
中等风化的块状结晶岩，变质岩或大块体少裂隙的沉积岩：a取值0.8～0.9，P0取值
0.2～0.3MPa，n取值0.1～0.2MPa/m，P取值1.5～4.0MPa；
坚固的半岩性岩石、砂岩、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩：a取值
0.7～0.8，P0取值0.15～0.2MPa，n取值0.05～0.1MPa/m，P取值0.5～1.5MPa；
半岩性岩石、软质石灰岩、胶结弱的砂岩及泥灰岩，裂隙发育的坚固的岩石：a取值
0.6～0.7，P0取值0.05～0.15MPa，n取值0.025～0.05MPa/m，P取值0.25～0.5MPa；
所述水玻璃浆液和水泥浆液的旋喷压力Pr满足以下公式：
式中，k为土层渗透系数，通过第一步静力触探仪确定，γ为土体重度，h为土层厚度，λ为压力参数，当k≥2时，2≤λ≤4，当1＜k≤2时，4≤λ≤6，当k＜1时，
6≤λ≤8。
10.根据权利要求1所述的一种上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法，其特征在于，第五步中：所述减小爆破孔装药量的确定方法如下：
空洞个数≥2，或空洞直径≥20cm，单孔装药量参数κ取0.5，堵塞长度增加0.6m，孔距增大20％；
空洞个数为1，或10cm≤空洞直径≤20cm，单孔装药量参数κ取0.7，堵塞长度增加
0.4m，孔距增大15％；
空洞个数为1，或空洞直径≤10cm，单孔装药量参数κ取0.8，堵塞长度增加0.2m，孔距增大10％；
所述飞石粒径d为与飞石相同质量相同材料的球体的直径，其计算方法为 m
3
为飞石的质量，kg；ρ为飞石的密度，kg/m。
上软下硬地层爆破引起基坑围护结构洞穿涌水防治方法
技术领域
背景技术
发明内容
当空洞边缘流出的泥水量小于0.2m/h或没有明显泥水成股流出时，向外移动注浆管，边移动边注浆，待空洞填满后结束注浆；
ua静力触探仪锥头处实测孔隙水压力，由孔压探头测定；u0为静力触探仪锥头处初始静力孔隙水压力，查阅地质勘查报告得。
值0.2～0.3kg/m。
0.5MPa。
具体实施方式
重度10kN/m，土性参数取值β为0.2，砂土层中静力触探仪锥头处初始静力孔隙水压力u0＝0kPa，孔压探头测定静力触探仪锥头处实测孔隙水压力ua＝150kPa，静力触探锥头处的竖向有效应力σ'vo＝18×14-0＝252kPa， 所以
将各参数带入公式求得砂土层渗透系数
为
0.4kg/m，无侧限抗压强度的分布值σ取值70MPa，根据公式 计算单孔装药量为
3
缘流出的泥水量小于0.2m/h或没有明显泥水成股流出时，向外移动注浆管，边移动边注浆，待空洞填满后结束注浆；
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