一种用于软黏土地区的隧道沉降治理方法

    专利查询2026-02-10  12


    本发明属于隧道沉降处理,具体涉及一种用于软黏土地区的隧道沉降治理方法。


    背景技术:

    1、当隧道修建于松软地基地带时,其承载能力较弱,在隧道运营后,由于反复承载影响,隧道易发生沉降。为了解决这一问题,现有技术中也提出一些解决方案,例如中国专利“cn 103573274 b、一种防止松软土地基盾构隧道沉降控制钢套管注浆加固装置”、“cn107060824b、防止软土中地铁盾构隧道长期沉降的水泥加固装置及方法”、“cn 111287763b、一种防止地铁盾构隧道长期沉降的控制方法”等,都是在隧道底部钻孔灌浆后形成支撑柱,利用插入隧道下方土体中的支撑柱来阻止隧道沉降,这种技术方案在实施时会出现隧道底部土体依旧是软土,支撑柱则会随着隧道一起继续下沉,因此抗沉降效果不佳。

    2、为了解决上述技术问题,现有技术采用注浆的方式对软土进行处理,但是,传统注浆方式对软粘土地层可注性差、压力注浆易引发土体结构破坏的缺陷,同时随着孔隙水的压力消散会带来二次沉降。


    技术实现思路

    1、本发明实施例的目的是提供一种用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其利用电场加速化学浆液渗入低渗透性的软黏土中,对土体的扰动小,避免对隧道软土造成结构性破坏;通过纳米硅溶胶代替孔隙水,硅溶胶发生胶凝时,胶结软黏土颗粒,对土体加固并控制沉降的同时,避免了施工后孔隙水压力消散带来的二次沉降,从而可以解决背景技术中涉及的至少一个技术问题。

    2、为了解决上述技术问题,本发明是这样实现的:

    3、本发明实施例提供了一种用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,包括如下步骤:

    4、步骤s1,在隧道底部待加固黏土地层设置第一注浆花管和第二注浆花管,并分别连接直流电源,将第一注浆花管设置为阴极,第二注浆花管设置为阳极,阴极与阳极之间的电势梯度设置为0.2~1v/cm;

    5、步骤s2,通过注浆泵向第二注浆花管注入纳米硅溶胶,同时打开直流电源,直流电场作用一定时间后断开直流电源,静置使得纳米硅溶胶在黏土颗粒扩散层碱金属离子作用下粘度开始上升,避免后续在电场作用下继续迁移;

    6、步骤s3,通过注浆泵向第二注浆花管注入氯化钠浆液,同时打开直流电源,直流电场作用一定时间后断开直流电源,静置;

    7、步骤s4,将第二注浆花管设置为阴极,第一注浆花管设置为阳极,阴极与阳极之间的电势梯度为0.2~1v/cm;

    8、步骤s5,通过注浆泵向第一注浆花管注入纳米硅溶胶,同时打开直流电源,直流电场作用一定时间后断开直流电源,静置使得纳米硅溶胶在黏土颗粒扩散层碱金属离子作用下粘度开始上升,避免后续在电场作用下继续迁移;

    9、步骤s6,通过注浆泵向第一注浆花管注入氯化钠浆液,同时打开直流电源,直流电场作用一定时间后断开直流电源,静置。

    10、可选的,直流电场作用6h后断开直流电源。

    11、可选的,步骤s2和步骤s5中,静置时间为2h。

    12、可选的,步骤s3和步骤s6中,静置时间为4h。

    13、可选的,步骤s2和步骤s5中,纳米硅溶胶的质量分数为5~15%。

    14、可选的,步骤s3和步骤s6中,氯化钠浆液的质量分数为5~10%。

    15、可选的,氯化钠浆液与纳米硅溶胶的体积比为1:5~1:8。

    16、可选的,电极直流电源,最大输出电压为150v,最大输出电流为100a。

    17、可选的,隧道底部待加固黏土地层设置有两排并列间隔设置的所述第一注浆花管和两排并列间隔设置并位于两排所述第一注浆花管之间的所述第二注浆花管。

    18、本发明相较于现有技术的有益效果在于:

    19、1、本发明采用纳米硅溶胶,初始粘度接近于水,不但具有良好的渗透性和耐久性,而且成分无害对环境友好,不会污染环境;

    20、2、本发明采用阳离子型纳米硅溶胶材料,使其在电场作用下无扰动进入软黏土孔隙内,弥补传统注浆方式对软粘土地层可注性差、压力注浆易引发土体结构破坏的缺陷;

    21、3、本发明通过电极反转等操作控制排水,提升浆液的注入量,避免由于排水固结及孔隙水压力消散引发的地层沉降;

    22、4、本发明注浆量只需弥补电场下孔隙水流失量即可使土体形成完整的加固体,相较传统压力注浆方式注浆所需量减少;

    23、5、根据地层含水量、强度、矿物成分不同,可通过调整纳米硅溶胶与氯化钠浆液的配比(即氯化钠浆液与纳米硅溶胶的体积比为1:5~1:8),控制凝胶时间及凝胶后的强度。



    技术特征:

    1.一种用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,直流电场作用6h后断开直流电源。

    3.根据权利要求1所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,步骤s2和步骤s5中,静置时间为2h。

    4.根据权利要求1所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,步骤s3和步骤s6中,静置时间为4h。

    5.根据权利要求1所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,步骤s2和步骤s5中,纳米硅溶胶的质量分数为5~15%。

    6.根据权利要求5所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,步骤s3和步骤s6中,氯化钠浆液的质量分数为5~10%。

    7.根据权利要求6所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,氯化钠浆液与纳米硅溶胶的体积比为1:5~1:8。

    8.根据权利要求1所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,直流电源的最大输出电压为150v,最大输出电流为100a。

    9.根据权利要求1所述的用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,其特征在于,隧道底部待加固黏土地层设置有两排并列间隔设置的所述第一注浆花管和两排并列间隔设置并位于两排所述第一注浆花管之间的所述第二注浆花管。


    技术总结
    本发明公开了一种用于软黏土地区的隧道沉降治理方法,属于隧道沉降处理技术领域。该治理方法以纳米硅溶胶和氯化钠浆液进行双液电化学注浆。在隧道注浆孔位待加固黏土地层插入金属注浆管兼做电极,通以直流电并注入浆液,在电场作用下带电纳米硅溶胶及孔隙水会随电场作用移动,纳米硅溶胶随水体运移或电场作用填充孔隙并形成固态凝胶,实现软黏土地层加固与沉降控制,并通过反转电场等施工措施避免施工后孔隙水压力消散带来的二次沉降。

    技术研发人员:杨微,何一凡,孟凡衍
    受保护的技术使用者:湖南大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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