申请/专利权人：南京工业大学;南昌铁路勘测设计院有限责任公司;江西省交通设计研究院有限责任公司

申请日：2018-03-08

公开（公告）日：2020-01-10

公开（公告）号：CN108412544B

主分类号：E21F16/02(20060101)

分类号：E21F16/02(20060101);B08B9/032(20060101);B08B9/027(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.01.10#授权;2018.09.11#实质审查的生效;2018.08.17#公开

摘要：本发明是一种岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，岩溶地区隧道工程普遍存在着岩溶结晶阻塞排水系统的问题，给隧道工程的结构安全及其长期运营带来了严重威胁。本发明涉及岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法。本发明采用浓度为2000～2200ppm、重铬酸盐指数为17.71～20％的聚合羧酸类有机酸试剂作为溶解清洗溶剂。其施工步骤分为：堵点电磁探测、溶解清洗管道布置、化学溶解阶段、辅助疏通措施、循环清洗阶段、封堵溶解清洗管道孔。上述溶解清洗溶剂具有绿色环保、且不与水泥基、PVC塑料材料发生化学反应，可有效清除排水系统岩溶结晶物。本发明的施工方法可以有效解决岩溶地区隧道工程普遍存在岩溶结晶堵塞排水系统的问题。

主权项：1.一种岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于该化学溶解与清洗疏通方法如下：第一步.堵点电磁探测：在调查获得岩溶隧道排水系统结晶堵塞区域的基础上，采用高频地质雷达，探测获取隧道衬砌结构背面PVC塑料排水板和盲沟管中精准结晶堵点位置与堵塞长度；第二步.溶解清洗管道布置：从堵点两端各向堵点中心方向内移位置开始计算，在此区间每隔一定间距采用水钻开孔，开孔深度穿过衬砌结构厚度，达到岩溶结晶堵塞处；每个开孔内均插入PVC塑料管，并在塑料管和开孔口的接缝处涂抹止水胶进行止水处理，最后将各个开孔口连接出来的塑料管通过一个或多个三通管逐一联通成一体；第三步.化学溶解阶段：在相互联通成一体的PVC塑料管内注满溶解清洗溶剂，并且密封加压，保持溶解疏通期，随时监控压力表与清洗溶液的浓度，保证压力维持密封压力；第四步.辅助疏通措施：在5~10天的溶解疏通期内，每天使用超声波表面振动仪，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动；在维持清洗溶液压力与浓度的补压、补液过程中，发现在某个孔口区间的连接管道内出现了细碎沉淀物定向持续流动，则可判断出该区间结晶堵塞已初步溶解；第五步.循环清洗阶段：所述区间的结晶堵塞初步溶解后，改变该区间的PVC塑料管的连接状态，使之不与其它区间的PVC塑料管连接，将该区间两孔的塑料管相互连接形成回路，在塑料管回路中注入新配的溶解清洗溶剂，并加入泵压，使溶解清洗溶剂循环流动，达到循环清洗效果；当管道内细碎沉淀物堵塞循环泵进水口时，每天均要更换新配的溶解清洗溶剂，当管道内细碎沉淀物析出量少于清洗溶液体积容量的5%后，可以认定清洗效果达到疏通标准，可以停止循环清洗过程；第六步.封堵溶解清洗管道孔：在所有区间均达到清洗效果后，排空溶解清洗溶剂，并采用高频地质雷达检验最终疏通效果，最后采用C40以上高标号防水水泥，封堵清洗孔；其中，所述第二步中，从堵点两端各向堵点中心方向内移10cm位置开始计算，在此区间每隔30~40cm间距采用孔径25mm水钻开孔，第三步中，所述的密封加压，加压至0.1~0.8MPa，保持5~10天的溶解疏通期；第四步中，所述的每天使用超声波表面振动仪的次数为2~10次，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动15~20min。

全文数据：岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法技术领域[0001]本发明涉及岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法。属于隧道工程病害处治技术领域。适用于岩溶隧道工程运营维护，尤其在岩溶发育地区。背景技术[0002]我国的岩溶发育地区面积接近国土面积的13,岩溶隧道的病害问题尤为严峻。岩溶隧道危害主要来自两个方面:一方面是岩溶发育引发地质构造和岩体质量裂化对隧道结构长期稳定性的不利影响;另一方面就是岩溶水对隧道衬砌结构与排水系统的侵蚀作用影响。其中，后者所引发的一类突出问题就是岩溶地下水裹挟岩屑沉淀结晶塞堵排水系统，使得隧道排水失效，衬棚结构承担高外水压力，从而危及險道结构安全，甚至造成隧道结构开裂产生渗漏水病害，严重影响隧道的安全运营。因此，针对岩溶隧道排水系统堵塞的预防与处治方法已成为亟待解决的科学与工程问题。[0003]在岩溶地区隧道病害方面，张国炎，童健胜以岩溶地区洞湾隧道渗漏水及涌水等病害为研究对象，在总结洞湾隧道渗漏水病害成因基础上提出了设泄水洞和扩建边水沟的处治措施;许振浩总结了岩溶隧道衬砌压裂突水灾害的成因。邱恩喜，谢强，文江泉利用电测探法和电磁波层析成像技术检测岩溶隧道采空区加固效果;杨仲尼结合灰岩地区隧道病害诊断方法，发明了隧道施工缝渗漏水微创处治技术。近年来，岩溶隧道的病害研究主要聚焦于渗漏水风险评估，李志林将人工神经网络理论、小波分析及模糊评价法有机结合，建立了基于模糊小波神经网络的岩溶突水安全风险评估模型。然而，上述研宄均未涉及到岩溶结晶物堵塞隧道排水系统方面研究，而且相应处治方法均是在隧道结构发生严重破坏后的补救方法，并未开展病害早期防治与处治，所以开展溶岩结晶物堵塞排水系统的清洗与疏通技术研究对解决此类病害具有重要的科学意义与工程价值。发明内容[0004]技术问题:本发明的目的是提供一种岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，提出了一种能够溶解清洗岩溶结晶物、不与水泥基、PVC塑料材料发生化学反应、且绿色环保的化学溶剂，以及一整套的堵点探测、化学溶解、循环清洗、辅助疏通的施工方法。[0005]技术方案:本发明的一种岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法如下：[0006]第一步.堵点电磁探测:在调查获得岩溶隧道排水系统结晶堵塞区域的基础上，采用高频地质雷达，探测获取隧道衬砌结构背面PVC塑料排水板和盲沟管中精准结晶堵点位置与堵塞长度；[0007]第二步.溶解清洗管道布置:从堵点两端各向堵点中心方向内移位置开始计算，在此区间每隔一定间距采用水钻开孔，开孔深度穿过衬砌结构厚度，达到岩溶结晶堵塞处;每个开孔内均插入PVC塑料管，并在塑料管和开孔口的接缝处涂抹止水胶进行止水处理，最后将各个开孔口连接出来的塑料管通过个多个三通管逐一联通成一体；[0008]第三步•化学溶解阶段:在相互联通成一体的PVC塑料管内注满溶解清洗溶剂，并且密封加压，保持溶解疏通期，随时监控压力表与清洗溶液的浓度，保证压力维持密封压力；[0009]第四步•辅助疏通措施:在5〜10天的溶解疏通期内，每天使用超声波表面振动仪，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动;在维持溶解液压力与浓度的补压、补液过程中，发现在某个孔口区间的连接管道内出现了细碎沉淀物定向持续流动，则可判断出该区间结晶堵塞已初步溶解；[0010]第五步.循环清洗阶段:所述区间的结晶堵塞初步溶解后，改变该区间的PVC塑料管的连接状态，使之不与其它区间的PVC塑料管连接，将该区间两孔的塑料管相互连接形成回路，在塑料管回路中注入新配的溶解清洗溶剂，并加入泵压，使溶解清洗溶剂循环流动，达到循环清洗效果；当管道内细碎沉淀物的堵塞循环栗进水口时或者每天均要更换新配的溶解清洗溶剂，当管道内细碎沉淀物析出量少于溶液体积容量的5%的后，可以认定清洗效果达到疏通标准，可以停止循环清洗过程；[0011]第$步.封堵溶解清洗管道孔:在所有区段均达到清洗效果后，排空溶解清洗溶剂，并采用高频地质雷达检验最终疏通效果，最后采用C40以上高标号防水水泥，封堵清洗孔。[0012]其中，[0013]所述第一步中，从堵点两端各向堵点中心方向内移10cm位置开始计算，在此区间每隔30〜40cm间距采用孔径25mm水钻开孔，[00M]第二步中，所述每个开孔内均插入的pvc塑料管孔径为2〇〜25mm。[0015]第三步中，所述的密封加压，加压至〇•8〜〇•iMPa，保持5〜10天的溶解疏通期。[0016]第三步中，所述的溶解清洗溶剂是浓度为2〇〇〇〜2200ppm重铬酸盐指数为17.71〜20%的聚合羧酸类有机酸试剂。[0017]第四步中，所述的每天使用超声波表面振动仪2〜1〇次，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动15〜20min。[0018]第五步中，所述新配的溶解清洗溶剂为2000〜2200ppm重铬酸盐指数为17.71〜20%的聚合羧酸类有机酸试剂。[0019]所述的高频地质雷达采用1000〜1200MHz的高频地质雷达。[0020]有益效果:岩溶结晶是可溶性碳酸盐岩在经过溶解侵蚀、水力搬运、结晶沉积等作用而形成。岩溶地区隧道工程普遍存在着岩溶结晶阻塞排水系统的问题，给隧道工程的结构安全及其长期运营带来了严重威胁。本发明旨在解决岩溶地区隧道工程普遍存在岩溶结晶堵塞排水系统的问题。本发明采用浓度为2〇〇〇ppm、重铬酸盐指数为I7.71%的聚合羧酸类有机酸试剂作为溶解清洗溶剂。其施工步骤分为:堵点电磁探测、溶解清洗管道布置、化学溶解阶段、辅助疏通措施、循环清洗阶段、封堵溶解清洗管道孔。上述溶解清洗溶剂具有绿色环保、且不与水泥基、PVC塑料材料发生化学反应，可有效清除排水系统岩溶结晶物，施工方法简便有效，具有很强的可操作性。具体实施方式[0021]下面举例对本发明的技术方案进行详细说明：[0022]1、岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通的施工方法，包括以下步骤：[0023]第一步:堵点电磁探测，在调查获得岩溶隧道排水系统结晶堵塞区域的基础上，采用1000MHz高频地质雷达，探测获取隧道衬砌结构背面PVC塑料排水板和盲沟管中精准结晶堵点位置与堵塞长度；[0024]第二步:溶解清洗管道布置，从堵点两端各向堵点中心方向内移l〇mm位置开始计算，在此区间每隔30〜40cm间距采用孔径25mra水钻开孔，开孔深度穿过衬砌结构厚度，达到岩溶结晶堵塞处;每个孔内均插入孔径20〜25mmPVC塑料管，并在塑料管和孔口的接缝处涂抹止水胶进行止水处理，最后将各个孔口连接出来的塑料管通过个多个三通管逐一串联起来；[0025]第三步:化学溶解阶段，在相互串联起来的PVC塑料管内注满浓度为2000ppm、重铬酸盐指数为17.71%的聚合羧酸类有机酸试剂作为溶解清洗溶剂，并且密封加压至0.8〜O.IMPaMPa，最后随后5〜10天的溶解疏通期，随时监控压力表与清洗溶液的浓度，保证压力维持在0•8〜0•IMPaMPa，浓度指标维持在2000〜2200ppm、重铬酸盐指数为17.71%〜20%。[0026]第四步:辅助疏通措施，在5〜10天的清洗疏通期内，每天使用超声波表面振动仪2〜10次，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动15〜20min;在维持溶解液压力与浓度的补压、补液过程中，发现在某个孔口区间的连接管道内出现了细碎沉淀物定向持续流动，则可判断出该区间结晶堵塞已初步溶解；[0027]第五步:循环清洗阶段，该区间结晶堵塞初步溶解后，然后改变该区间的PVC塑料管的连接状态，使之不与其它区间的PVC塑料管连接，将该区间两孔的塑料管相互连接形成回路，在塑料管回路中注入新配的溶解清洗溶剂，并加入栗压，使溶解清洗溶剂循环流动，达到循环清洗效果。根据管道内细碎沉淀物的数量，定期更换新配的溶解清洗溶剂，当管道内细碎沉淀物析出量较少后，可以认定清洗效果达到疏通标准，可以停止循环清洗过程。[0028]第六步：封堵溶解清洗管道孔，在所有区段均达到清洗效果后，排空溶解清洗溶剂，并采用1000MHz高频地质雷达检验最终疏通效果，最后采用c4〇高标号防水水泥，封堵清洗孔。

权利要求：1.一种岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于该化学溶解与清洗疏通方法如下：第一步•堵点电磁探测:在调查获得岩溶隧道排水系统结晶堵塞区域的基础上，采用高频地质雷达，探测获取隧道衬砌结构背面PVC塑料排水板和盲沟管中精准结晶堵点位置与堵塞长度；第二步•溶解清洗管道布置:从堵点两端各向堵点中心方向内移位置开始计算，在此区间每隔一定间距采用水钻开孔，开孔深度穿过衬砌结构厚度，达到岩溶结晶堵塞处;每个开孔内均插入PVC塑料管，并在塑料管和开孔口的接缝处涂抹止水胶进行止水处理，最后将各个开孔口连接出来的塑料管通过个多个三通管逐一联通成一体；第三步.化学溶解阶段:在相互联通成一体的PVC塑料管内注满溶解清洗溶剂，并且密封加压，保持溶解疏通期，随时监控压力表与清洗溶液的浓度，保证压力维持密封压力；第四步•辅助疏通措施:在5〜10天的溶解疏通期内，每天使用超声波表面振动仪，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动;在维持溶解液压力与浓度的补压、补液过程中，发现在某个孔口区间的连接管道内出现了细碎沉淀物定向持续流动，则可判断出该区间结晶堵塞已初步溶解；第五步.循环清洗阶段:所述区间的结晶堵塞初步溶解后，改变该区间的PVC塑料管的连接状态，使之不与其它区间的PVC塑料管连接，将该区间两孔的塑料管相互连接形成回路，在塑料管回路中注入新配的溶解清洗溶剂，并加入栗压，使溶解清洗溶剂循环流动，达到循环清洗效果；当管道内细碎沉淀物的堵塞循环泵进水口时或者每天均要更换新配的溶解清洗溶剂，当管道内细碎沉淀物析出量少于溶液体积容量的5%的后，可以认定清洗效果达到疏通标准，可以停止循环清洗过程；第六步.封堵溶解清洗管道孔:在所有区段均达到清洗效果后，排空溶解清洗溶剂，并采用_频地质雷达检验最终疏通效果，最后采用C40以上尚标号防水水泥，封堵清洗孔。2.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，所述第二步中，从堵点两端各向堵点中心方向内移10cm位置开始计算，在此区间每隔30〜40cm间距采用孔径25mm水钻开孔。3.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，第二步中，所述每个开孔内均插入的PVC塑料管孔径为20〜25_。4.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，第三步中，所述的密封加压，加压至0.8〜0.IMPa，保持5〜10天的溶解疏通期。5.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，第三步中，所述的溶解清洗溶剂是浓度为2000〜2200ppm重铬酸盐指数为17.71〜20%的聚合羧酸类有机酸试剂。6.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，第四步中，所述的每天使用超声波表面振动仪2〜10次，每次保持在堵塞区的每两个孔口区间的衬砌结构隧道内壁面上振动15〜20min。7.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，第五步中，所述新配的溶解清洗溶剂为2000〜22〇Oppm重铬酸盐指数为17.71〜20%的聚合羧酸类有机酸试剂。8.根据权利要求1所述的岩溶隧道排水系统结晶堵塞的化学溶解与清洗疏通方法，其特征在于，所述的高频地质雷达采用1〇〇〇〜1200MHz的高频地质雷达。

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