專利名稱：堤壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利基礎(chǔ)設(shè)施除險(xiǎn)加固技術(shù)，尤其涉及提壩防滲高聚物定向劈裂注漿 技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)安全維護(hù)受到各級(jí)政府的高度重視和全社會(huì)的廣 泛關(guān)注，工程安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻。目前，我國(guó)已建成的各類水庫(kù)達(dá)8. 7萬(wàn)座，其數(shù)量已居世 界首位。但在已建成的水庫(kù)中，40%的小型水庫(kù)、25%的大中型水庫(kù)屬于病險(xiǎn)水庫(kù)。1%4年 以來(lái)，我國(guó)共發(fā)生大小潰壩事故約3500起。另外，全國(guó)已建成提防工程約觀萬(wàn)公里，但大 量提防存在多種病害。病險(xiǎn)水庫(kù)、病險(xiǎn)提防對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了極大的威脅，也是每年 汛期防洪安全的薄弱環(huán)節(jié)。滲水是提壩常見(jiàn)的安全隱患，也是造成潰壩事故的主要因素之一。因此，提壩防滲 技術(shù)一直受到廣泛重視。在現(xiàn)行的提壩防滲加固方法中，劈裂灌漿是比較常用的方法之一。劈裂灌漿利用最小主應(yīng)力面和提壩軸線方向一致的規(guī)律，根據(jù)土體水力劈裂的原 理，順提壩軸向布孔，在注漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂提身，將與 漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實(shí)。同時(shí)漿壓將提壩土體壓密，最終 在提壩內(nèi)形成密實(shí)、垂直、連續(xù)、有一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，從而達(dá)到防滲加固的目的。 工程中較常用的是水泥劈裂灌漿方法，該方法存在的主要缺陷有(1)灌漿孔較大，對(duì)壩體結(jié)構(gòu)有一定的損害；(2)灌漿壓力不容易控制；(3)漿液的流動(dòng)性不好，特別是對(duì)于灌漿位置較深的地方，漿液無(wú)法得到有效的擴(kuò) 散；(4)在提壩防滲中，要求在壩軸線方向上形成一帷幕，而水泥劈裂灌漿的漿液擴(kuò)散 范圍不易控制；(5)灌漿施工時(shí)間較長(zhǎng)；(6)泥漿固結(jié)后在壩體中形成脆性墻體，與土體的剛度差別較大，變形不協(xié)調(diào)，容 易發(fā)生開(kāi)裂破壞。因此，現(xiàn)行的劈裂灌漿方法已不能滿足當(dāng)前提壩防滲加固的需求，開(kāi)發(fā)新型、高效 的提壩防滲技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。高聚物注漿技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的地基基礎(chǔ)快速加固技術(shù)。該技術(shù)通 過(guò)向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化的特性， 達(dá)到加固地基、填充脫空或提升地板的目的。目前，高聚物注漿技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)與民用建 筑的地基加固和道路維修，但在國(guó)內(nèi)未見(jiàn)提壩防滲高聚物定向劈裂注漿技術(shù)的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前提壩防滲技術(shù)存在的不足，開(kāi)發(fā)提壩防滲高聚物劈裂注漿方法，為提壩防滲提供新型、高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的新方法。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿提壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿 孔內(nèi)注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，產(chǎn)生的膨脹力超過(guò)土體 的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即沿劈裂鉆具引導(dǎo)的方向?qū)⑼馏w劈開(kāi)，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從 而達(dá)到處治滲漏病害的目的。具體施工工藝如下(1)確定滲透層利用物探方法對(duì)壩體壩基進(jìn)行全面探測(cè)，分析其滲漏狀況，確定需要處置的滲透 層位置；(2)布孔在需要防滲處置的提壩段，沿提壩體軸向以一定間距布設(shè)定向劈裂注漿孔，劈裂 注漿孔的凹面朝向迎水面；(3)成孔采用定向劈裂鉆具和成孔裝置，將定向劈裂鉆具壓入土中至預(yù)定深度，形成定向 劈裂注漿孔；(4)置注漿管向定向劈裂注漿孔內(nèi)放置封孔注漿管和劈裂注漿管；(5)實(shí)施注漿首先通過(guò)封孔注漿管注射高聚物材料進(jìn)行封孔，然后通過(guò)劈裂注漿管在不同深度 注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，當(dāng)膨脹力超過(guò)土體抗拉強(qiáng)度 時(shí)，將土體沿劈裂孔引導(dǎo)的方向劈開(kāi)，形成高聚物薄片；高聚物薄片相互搭接，形成超薄型 高聚物防滲體系。與傳統(tǒng)的提壩防滲技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)防滲效果好。高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，形成的泡沫狀固化材料性能穩(wěn)定， 在地下使用壽命可達(dá)百年以上。材料防滲性能優(yōu)良，柔韌性好，而且與土體緊密膠結(jié)，變形 協(xié)調(diào)。因此，本發(fā)明開(kāi)發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術(shù)其防滲效果及耐久性明顯優(yōu)于現(xiàn) 行方法。(2)工期短。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術(shù)施工快捷，不需養(yǎng)生(高 聚物材料注射后15分鐘內(nèi)可形成90%以上的強(qiáng)度)，是目前最為快捷的提壩防滲體系構(gòu)筑 方法。與現(xiàn)行的劈裂灌漿方法相比，可節(jié)省70%以上的工期。(3)造價(jià)低。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術(shù)可針對(duì)工程實(shí)際情況進(jìn) 行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低造價(jià)。(4)對(duì)提壩擾動(dòng)小。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術(shù)能快速構(gòu)筑幾毫 米厚的防滲體，是目前厚度最薄，自重最輕，對(duì)提壩擾動(dòng)最小的防滲體系構(gòu)筑方法。綜上所述，本發(fā)明首次開(kāi)發(fā)了提壩防滲高聚物劈裂注漿方法，開(kāi)創(chuàng)了構(gòu)筑提壩防 滲體系新途徑，具有施工快捷、防滲效果好、造價(jià)低、對(duì)提壩擾動(dòng)小等特點(diǎn)，并成功應(yīng)用于多 項(xiàng)水庫(kù)大壩和提防除險(xiǎn)加固工程，顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。


圖1放置封孔注漿管和劈裂注漿管示意圖；圖2單孔注漿效果示意圖；圖3多孔注漿形成的超薄型高聚物防滲體系；圖4超薄型高聚物防滲體系立體示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例本發(fā)明的提壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法包括以下內(nèi)容利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿提壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿 孔內(nèi)注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，產(chǎn)生的膨脹力超過(guò)土體 的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即沿劈裂鉆具引導(dǎo)的方向?qū)⑼馏w劈開(kāi)，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從 而達(dá)到處治滲漏病害的目的。具體施工工藝如下(1)確定滲透層利用物探方法對(duì)壩體壩基進(jìn)行全面探測(cè)，分析其滲漏狀況，確定需要處置的滲透 層位置；(2)布孔在需要防滲處置的提壩段，沿提壩體軸向以一定間距布設(shè)定向劈裂注漿孔，劈裂 注漿孔的凹面朝向迎水面；(3)成孔采用定向劈裂鉆具和成孔裝置，將定向劈裂鉆具壓入土中至預(yù)定深度，形成定向 劈裂注漿孔；(4)置注漿管向定向劈裂注漿孔1內(nèi)放置封孔注漿管2和劈裂注漿管3，如圖1所示；(5)實(shí)施注漿首先通過(guò)封孔注漿管2注射高聚物材料進(jìn)行封孔，然后通過(guò)劈裂注漿管3在不同 深度注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，當(dāng)膨脹力超過(guò)土體抗拉 強(qiáng)度時(shí)，將土體沿劈裂孔1引導(dǎo)的方向劈開(kāi)，形成高聚物薄片4，如圖2所示，其面積的大小 與注漿量及土體的特性有關(guān)；高聚物薄片相互搭接，形成超薄型高聚物防滲體系，如圖3和 圖4所示。
權(quán)利要求
1. 一種提壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法，其特征在于利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿提壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿孔內(nèi) 注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，產(chǎn)生的膨脹力超過(guò)土體的抗 拉強(qiáng)度時(shí)，即沿劈裂鉆具引導(dǎo)的方向?qū)⑼馏w劈開(kāi)，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從而達(dá) 到處治滲漏病害的目的； 具體施工工藝如下(1)確定滲透層利用物探方法對(duì)壩體壩基進(jìn)行全面探測(cè)，分析其滲漏狀況，確定需要處置的滲透層位置；(2)布孔在需要防滲處置的提壩段，沿提壩體軸向以一定間距布設(shè)定向劈裂注漿孔，劈裂注漿 孔的凹面朝向迎水面；(3)成孔采用定向劈裂鉆具和成孔裝置，將定向劈裂鉆具壓入土中至預(yù)定深度，形成定向劈裂 注漿孔；(4)置注漿管向定向劈裂注漿孔內(nèi)放置封孔注漿管和劈裂注漿管；(5)實(shí)施注漿首先通過(guò)封孔注漿管注射高聚物材料進(jìn)行封孔，然后通過(guò)劈裂注漿管在不同深度注射 高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，當(dāng)膨脹力超過(guò)土體抗拉強(qiáng)度時(shí)，將 土體沿劈裂孔引導(dǎo)的方向劈開(kāi)，形成高聚物薄片；高聚物薄片相互搭接，形成超薄型高聚物 防滲體系。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種堤壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法。利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿堤壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿孔內(nèi)注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹，產(chǎn)生的膨脹力超過(guò)土體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即沿劈裂鉆具引導(dǎo)的方向?qū)⑼馏w劈開(kāi)，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從而達(dá)到處治堤壩滲漏病害的目的。本發(fā)明首次開(kāi)發(fā)了堤壩防滲高聚物劈裂注漿方法，開(kāi)創(chuàng)了構(gòu)筑堤壩防滲體系新途徑，具有施工快捷、防滲效果好、造價(jià)低、對(duì)堤壩擾動(dòng)小等特點(diǎn)，并成功應(yīng)用于多項(xiàng)水庫(kù)大壩和堤防除險(xiǎn)加固工程，顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E02B3/16GK102051868SQ20091006633
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者張蓓, 王復(fù)明, 王小亮, 王建武, 石明生, 郭成超, 鐘燕輝 申請(qǐng)人:鄭州優(yōu)特基礎(chǔ)工程維修有限公司