一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，該方法以微型鉆孔中微型錨固技術(shù)與微型化學(xué)注漿技術(shù)相結(jié)合，通過內(nèi)外一體化加固解決砂巖石窟窟頂剝落病害。該方法主要技術(shù)特征為：注漿孔微小，采用細(xì)小的注漿管和手工注射槍注漿；并且在橡膠封口塞上設(shè)置了排氣減壓管，鉆孔注漿過程中對石窟巖體結(jié)構(gòu)的破壞小，注漿過程中不產(chǎn)生附加劈裂應(yīng)力，可解決注漿過程中節(jié)理裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展的施工損害；采用微型錨桿加固，可有效解決傳統(tǒng)錨桿技術(shù)施工擾動大、對石窟表層污損嚴(yán)重的缺點(diǎn)，同時可有效解決傳統(tǒng)粘帖技術(shù)無法解決的片狀剝落病害擴(kuò)展的現(xiàn)象。
【專利說明】一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖體遺址修復(fù)方法，尤其涉及一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]砂巖石窟窟頂窟壁在自然營力的作用下，易出現(xiàn)各種節(jié)理裂隙，如不及時加固修復(fù)，容易剝離脫落，造成傷人事件。特別是部分砂巖石窟上有壁畫和雕塑，如敦煌石窟，它們是歷史文物，也是旅游景點(diǎn)，游客多，人流大，如不及時修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)石窟窟頂，一旦出現(xiàn)剝落掉塊，不但損壞文物，而且易造成人身傷害。
[0003]針對石窟大體量危巖體的加固和穩(wěn)定，一般采用鉆孔設(shè)備鉆孔，然后孔內(nèi)設(shè)錨桿并使用灌漿設(shè)備灌漿，漿體硬化后起到加固作用，這種錨桿技術(shù)的主要技術(shù)指標(biāo)為:i)鉆孔設(shè)備根據(jù)巖土體的性質(zhì)，大多采用電動鉆、風(fēng)鉆，所對應(yīng)的鉆孔直徑一般為90 mm~ 130mm ;最小孔徑一般均大于40mm; ii)根據(jù)錨固體的性質(zhì),鉆孔深度5.0m~20.0m,—般不小于
2.0m; iii)灌漿設(shè)備通常采用壓力灌漿，灌漿壓力一般為0.2Mpa~0.6Mpa。這種錨桿技術(shù)具有孔徑大、錨固深、間距大、灌漿壓力大的特點(diǎn)，應(yīng)用于大體量的危巖體的加固是可行的，從設(shè)計(jì)到加固計(jì)算理論已趨成熟；但砂巖石窟窟頂剝落病害不同于大體量危巖體病害，主要有分布面廣、體量小、層間裂隙叫發(fā)育、層淺、文化信息豐富、對擾動高度敏感的特點(diǎn)，因此傳統(tǒng)錨桿技術(shù)應(yīng)用于砂巖石窟窟頂剝落病害的治理時，則存在如下不足或者缺陷:
i)鉆孔直徑大，在石窟表層易留下明顯痕跡，影響外觀，且對石窟表層文化信息損害大；
?)鉆孔機(jī)具動力大，鉆孔過程對石窟振動、擾動大，易加劇砂巖石窟表層剝落甚至塌落破壞；
iii)鉆孔間距大，對于砂巖石窟表層剝落面大量廣的病害效果差，傳統(tǒng)錨桿大錨固力的特點(diǎn)對于局部片狀剝落病害加固不相適宜；
iv)傳統(tǒng)的注漿技術(shù)，注漿壓力大，在應(yīng)用于砂巖石窟淺層剝落病害的治理，由于注漿在裂隙中增加了劈裂壓力，往往易導(dǎo)致片狀剝落病害的加劇甚至脫落，造成修補(bǔ)損害。
[0004]傳統(tǒng)石窟粘帖修補(bǔ)技術(shù)中，常采用環(huán)氧樹脂粘技術(shù)修補(bǔ)加固片狀剝落病害，但通常易在砂巖石窟窟頂較大、較深處出現(xiàn)新的剝落病害，難以從根本上治療剝落病害。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，以解決傳統(tǒng)錨桿技術(shù)加固補(bǔ)強(qiáng)砂巖石窟窟頂淺層剝落病害技術(shù)中的如下幾個問題:(i)鉆孔直徑大對砂巖石窟表層信息的破壞問題；(?)鉆孔過程中鉆孔機(jī)具振動對砂巖石窟的動力破壞問題；(iii)傳統(tǒng)注漿技術(shù)注漿壓力大對砂巖石窟表層剝落病害的加劇問題；(iv)傳統(tǒng)粘帖技術(shù)修補(bǔ)片狀剝落病害不能徹底解決片狀剝落病害發(fā)展的問題。
[0006] 本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案，一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是步驟如下:
(I)采用微型便攜式手提無振動電鉆鉆孔，根據(jù)砂巖軟硬，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制鉆進(jìn)，減少鉆孔對石窟文物本體的擾動破壞；鉆桿采用全長螺紋鋼鉆桿，直徑可根據(jù)片狀剝落病害特征設(shè)定為:_ =；
(2 )在孔口設(shè)置微型封口注漿裝置，所述微型封口注漿裝置包括橡膠塞，橡膠塞上設(shè)有注漿管和排氣管；
(3)通過手工推進(jìn)注射槍，將一定配方的化學(xué)加固劑通過滲透注漿方式注入，實(shí)現(xiàn)節(jié)理裂隙部分的化學(xué)黏結(jié)加固；并養(yǎng)護(hù)至化學(xué)加固劑需要的養(yǎng)護(hù)齡期；
(4)將微型錨桿放置在鉆好的注漿孔內(nèi)，并用小支架定位保證芯材與孔壁間具有一定的保護(hù)層；
(5)采用手工推進(jìn)注射槍通過注漿管孔向注漿孔內(nèi)注射錨固漿液，緩緩?fù)七M(jìn)，實(shí)現(xiàn)由下而上的注漿，當(dāng)排氣管中有漿液溢出或者推進(jìn)困難時表明注漿飽滿灌漿完成；
(6)養(yǎng)護(hù)至足夠齡期，拆卸注漿管和橡膠塞，并依照“做舊如舊”的修復(fù)原則，進(jìn)行鉆孔表層做舊處理。
[0007]所述排氣管長度伸至接近孔底，其作用是防止灌漿時在鉆孔中形成氣塞影響灌漿質(zhì)量，并消除附件劈裂應(yīng)力導(dǎo)致節(jié)理裂隙的擴(kuò)展。
[0008]所述微型錨桿可在注漿前放置在注漿孔中，或者在注漿后再插入注漿孔中，兩種方式的優(yōu)劣及注漿的飽滿程度可通過試驗(yàn)確定。
[0009]所述微型錨桿直徑設(shè)定為旁=3_-10_，錨桿材質(zhì)一般可采用鋼錨桿，根據(jù)需要也可采用防腐楠竹錨桿。
[0010]鉆孔深度:與微型鉆孔機(jī)具、鉆桿、砂巖石窟巖土體特性相適應(yīng)，鉆孔深度一般可設(shè)計(jì)為= l_Om。
[0011]化學(xué)加固材料:采用環(huán)氧樹脂、石粉按一定比例配合，形成可在微型鉆孔及片狀剝落層間灌漿粘貼漿液及粘帖劑；灌漿材料及粘帖材料的流動性、粘結(jié)力可通過實(shí)驗(yàn)確定配方。
[0012]所述手工推進(jìn)注射槍包括一個上側(cè)開口的槍架，槍架的一端裝有手工推進(jìn)桿，另一端安裝注漿針管；槍架內(nèi)安裝可拆卸的漿料管，手工推進(jìn)桿的活塞端位于漿液管內(nèi)，注漿針管與漿液管相通，所述注漿針管的管腳處設(shè)有橡膠套。因?yàn)樵O(shè)有橡膠套，在注漿過程中，橡膠套可起密封注漿管的作用。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
i)鉆孔擾動破壞小:采用便攜式手提無振動電鉆，鉆孔直徑= -小，鉆孔過程對石窟本體擾動小，對石窟文物外觀破壞??；
?)微型錨桿(# = 3胃___；10_)在同樣截面面積的情況下，相比傳統(tǒng)錨桿具有更大的錨固力和更小的外觀影響；
iii)微型錨桿的孔徑、長度與砂巖石窟表層剝落病害的體量特性、破壞特征相適應(yīng)，能提供與片狀剝落病害相適應(yīng)的錨固力；
iv)微型鉆孔灌漿設(shè)備采用無壓人工正向注漿工藝，特殊灌漿管可有效解決砂巖石窟頂由下而上的注漿需要，并可避免傳統(tǒng)注漿設(shè)備壓力大對砂巖石窟表層剝落病害加劇的現(xiàn)象；
V)微型錨桿技術(shù)具有小間距、靈活布置的特點(diǎn)，與片狀剝落病害粘帖技術(shù)相結(jié)合，通過節(jié)理裂隙化學(xué)滲透粘結(jié)與微型錨固相結(jié)合實(shí)現(xiàn)內(nèi)外一體化加固，起到加固松散巖土介質(zhì)的加筋土相似效果，可有效解決傳統(tǒng)粘帖技術(shù)無法解決的新片狀剝落病害的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0015]圖2為本發(fā)明所述微型注漿封口裝置的示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明所述手工推進(jìn)注射器的示意圖。
[0017]在圖中1.石窟裂隙巖體2.橡膠塞3.注漿管4.排氣管5.注漿針管
6.橡膠套7.槍架8.漿液管9.手工推進(jìn)桿10.微型錨桿11.粘結(jié)材料12.裂紋。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步闡明。
[0019]一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是步驟如下:
(1)采用微型便攜式手提無振動電鉆鉆孔，根據(jù)砂巖軟硬，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制鉆進(jìn)；鉆桿采用全長螺紋鋼鉆桿，直徑可根據(jù)片狀剝落病害特征設(shè)定為:；鉆一個孔深L = 03m-1 Om的注衆(zhòng)孔；
(2)如圖1所示，將微型錨桿10(即直徑為夕= -的鋼錨桿或防腐楠竹錨桿)放置在鉆好的注漿孔內(nèi)，并用小支架定位保證芯材與孔壁間具有一定的保護(hù)層；
(3)在孔口設(shè)置如圖2所示的微型封口注漿裝置，所述微型封口注漿裝置包括橡膠塞2，橡膠塞2上設(shè)有#=6-0--的注漿管3和# = 的排氣管4，排氣管4長度伸至接近孔底；
(4)采用如圖3所示的手工推進(jìn)注射槍通過注漿管孔向注漿孔內(nèi)注射漿液，緩緩?fù)七M(jìn)，實(shí)現(xiàn)由下而上的注漿，當(dāng)排氣管4中有漿液溢出或者推進(jìn)困難時表明注漿飽滿灌漿完成；
(5)養(yǎng)護(hù)至足夠齡期，拆卸注漿管3和橡膠塞2，并依照“做舊如舊”的修復(fù)原則，進(jìn)行鉆孔表層做就處理。加固后的狀態(tài)如圖1所示，固化后的粘結(jié)材料11和微型錨桿10加固連接產(chǎn)生了裂紋12的石窟裂隙巖體I。
[0020]必要時，可以先向注漿孔內(nèi)注射液體粘結(jié)劑，待液體粘結(jié)劑在裂縫中滲透一段時間后，派出注漿孔的液體化學(xué)粘結(jié)劑，然后再設(shè)置微型錨桿10并注入漿液粘合劑，如環(huán)氧樹脂和石粉的混合漿液。
[0021]所述微型錨桿10可在注漿前放置在注漿孔中，或者在注漿后再插入注漿孔中，兩種方式的優(yōu)劣及注漿的飽滿程度可通過試驗(yàn)確定。
[0022]化學(xué)加固材料:采用環(huán)氧樹脂、石粉按一定比例配合，形成可在微型鉆孔及片狀剝落層間灌漿粘貼漿液及粘帖劑；灌漿材料及粘帖材料的流動性、粘結(jié)力可通過實(shí)驗(yàn)確定配方。
[0023]如圖3所示，所述手工推進(jìn)注射槍包括一個上側(cè)開口的槍架7，槍架7的一端裝有手工推進(jìn)桿9，另一端安裝注漿針管5 ;槍架7內(nèi)安裝可拆卸的漿料管8，手工推進(jìn)桿9的活塞端位于漿料管8內(nèi)，注漿針管5與漿料管8相通，所述注漿針管5的針腳處設(shè)有橡膠套6。
【權(quán)利要求】
1.一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征及步驟如下: 采用微型便攜式手提無振動電鉆鉆孔，根據(jù)砂巖本體軟硬，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制鉆進(jìn)，鉆桿采用全長螺紋鋼鉆桿，直徑根據(jù)片狀剝落病害特征設(shè)定為: 在孔口設(shè)置微型封口注漿裝置，所述微型封口注漿裝置包括橡膠塞，橡膠塞上設(shè)有注漿管和排氣管； 通 過手工推進(jìn)注射槍，將一定配方的化學(xué)加固劑通過滲透注漿方式注入，實(shí)現(xiàn)節(jié)理裂隙部分的化學(xué)黏結(jié)加固；并養(yǎng)護(hù)至化學(xué)加固劑需要的養(yǎng)護(hù)齡期； 將微型錨桿放置在鉆好的注漿孔內(nèi)，并用小支架定位保證芯材與孔壁間具有一定的保護(hù)層； 采用手工推進(jìn)注射槍通過注漿管孔向注漿孔內(nèi)注射漿液，緩緩?fù)七M(jìn)，實(shí)現(xiàn)由下而上的鉆孔注漿錨固，當(dāng)排氣管中有漿液溢出或者推進(jìn)困難時表明注漿飽滿灌漿完成； 養(yǎng)護(hù)至足夠齡期，拆卸注漿管和橡膠塞，并依照“做舊如舊”的修復(fù)原則，進(jìn)行鉆孔表層做舊處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是所述排氣管長度接近孔底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是所述微型錨桿可在鉆孔注漿前放置在注漿孔中，或者在注漿后再插入注漿孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是所述排氣管的直徑旁= 2JW。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是所述注漿管的直徑爹=6-°--。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是所述微型錨桿直徑設(shè)定為旁=3?"*-10--*，材質(zhì)采用鋼錨桿或防腐楠竹錨桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是鉆孔深度:i = om
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂巖石窟窟頂剝落病害復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方法，其特征是所述手工推進(jìn)注射槍包括一個上側(cè)開口的槍架，槍架的一端裝有手工推進(jìn)桿，另一端安裝注漿針管；槍架內(nèi)安裝可拆卸的漿液管，手工推進(jìn)桿的活塞端位于漿液管內(nèi)，注漿針管與漿液管相通，所述注漿針管的管腳處設(shè)有橡膠套。
【文檔編號】E21D21/00GK104074535SQ201410314130
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】柴新軍, 何春鋒, 高金賀, 李愛飛, 陳士軍, 鹿慶蕊, 吉植強(qiáng) 申請人:東華理工大學(xué)