CN102425199A - 三锥头压力成槽板及注浆槽孔施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三锥头压力成槽板，包括中间钻杆、左钻杆和右钻杆，左钻杆和右钻杆的形状大小相同，左钻杆与中间钻杆通过左翼板相连，右钻杆与中间钻杆通过右翼板相连，左翼板和右翼板的形状大小相同，中间钻杆、左翼板、右翼板、左钻杆和右钻杆的中心线都在同一水平面上，中间钻杆的下端为锥形头，上端有连接头，左钻杆和右钻杆的两端均为锥形。本发明还公开了使用这种三锥头压力成槽板的注浆槽孔施工方法。本发明可在土体中构造连续的注浆槽孔，槽孔内注浆后可以形成连续、均匀、规则的超薄型高聚物防渗墙；具有施工快捷、对堤坝扰动小，能形成连续的超薄型注浆槽孔等特点。

Description

三锥头压力成槽板及注浆槽孔施工方法

技术领域

本发明属于水利、矿山、环保等基础设施防渗加固技术领域，具体涉及土堤、土坝、尾矿坝、截污坝等防渗加固时使用的三锥头压力成槽板，本发明还涉及使用三锥头压力成槽板的注浆槽孔施工方法。

背景技术

新中国成立以来，我国的水利、矿山、环保等基础设施建设取得了举世瞩目的成就，对我国经济发展和社会进步发挥了重要作用。在水利基础设施建设方面，由于我国绝大多数水利设施兴建于上世纪50至70年代，限于当时的经济技术条件，不少水库设计和施工质量“先天不足”。经过长期运行，年久失修，老化严重，病险问题十分突出。目前，我国已建成各类水库达8.7万座，居世界首位。但约40%的小型水库、25%的大中型水库属于病险水库，对人民生命财产和社会稳定构成极大威胁。我国堤防建设历史悠久，但多数是经过历年逐渐加高培厚形成的，堤身填筑土多为不同时期就地取土，填筑质量多达不到设计要求，存在不同的安全隐患。在我国现有的4万多座病险水库中，90％以上为土石坝，而大部分的堤防为土质堤防。据初步测算，约50％以上的小型病险水库需要进行防渗加固。在矿山基础设施方面，尾矿坝作为矿山选矿生产的主要设施，它既是事故易发部位，也是隐伏巨大安全隐患的危险源。另外，尾矿库中还含有各种有毒有害物质，并且是一种人造的具有高势能的泥石流形成区，其安全运行直接关系到下游人民的生命财产安全和库区周边地区的生态环境。在我国矿山诸多尾矿库中，目前处于正常运行的不足70%，有的行业超过40%的尾矿库处于险、病、超期服务状态，尾矿库重大事故时有发生。而渗漏作为尾矿坝事故的主要原因之一，如何有效治理渗漏确保尾矿库安全运行显得十分迫切和重要。在环保基础设施建设方面，据统计，目前我国现有的垃圾填埋场中，简易填埋和准卫生填埋占95%以上。由于大多数填埋场未采用水平防渗措施，加上底部渗滤液排导系统不够完善，从而导致大量渗滤液未经处理就直接进入了土壤、地下水中，对环境造成了严重污染。近几年来，国家越来越重视垃圾填埋问题，不少省市建立了新型的垃圾填埋场。但是，现有的垃圾处理场的数量和规模还远远不能适应城市垃圾日益增长的要求，真正实现无害化处理的垃圾仅为2.3%。如何防治渗滤液污染是垃圾城市填埋场必须首先考虑的一个主要问题。控制渗滤液污染一般是对垃圾填埋场截污坝进行防渗处理，而我国绝大多数填埋场的地理环境和地质条件很难满足防渗要求。

可见，渗漏是土质堤坝、尾矿坝、截污坝等水利、矿山、环保基础设施存在的普遍问题，防渗加固是这些基础设施面临的一项长期的、艰巨的任务。工程中常用的防渗技术有：混凝土防渗墙技术，水泥土搅拌桩技术，高压喷射灌浆技术等。这些防渗加固技术已在国内得到了广泛的应用，为我国大型水库、尾矿库、垃圾填埋场等基础设施的除险及防渗加固发挥了重要作用，但也存在一些技术不足。在防渗墙体材料方面，现行的几种防渗墙技术采用的是水泥类材料，构建的防渗体为刚性防渗体，与土体弹性模量差别较大，抗渗抗裂性能不足；在成墙机理方面，现行成墙类防渗技术成墙时材料与土体脱离，灌浆类难以形成完整连续墙体；在施工方式方面，现行的几种防渗墙技术是通过开槽、搅拌、喷射和振动的施工方法在土体中形成防渗体，对堤坝扰动破坏较大。水泥土搅拌桩技术存在搅拌的不均匀性、浆液上冒、受力不合理和桩身不连续等问题，以致桩身强度过低，施工质量可控性差、防渗效果不理想。而高压喷射灌浆技术通过高压装置使浆液获得巨大能量，易导致土体冲切破坏，在浆液形成强度过程中极易导致整体强度不均匀。由此可见，工程中常用的这些防渗技术存在着对坝体扰动破坏较大、工期较长、造价较高、施工不便等缺点，特别是对于数量众多的中小型堤坝，现行的技术手段不仅受到经费的限制，而且由于设备体积庞大，进场困难，这与当前我国堤坝、尾矿坝、截污坝防渗加固的发展需求还很不适应。因此，加快防渗加固新材料、新技术、新装备的研发是当前土堤、土坝、尾矿坝、截污坝等水利、矿山、环保等基础设施防渗加固亟待解决的重大科技问题。

高聚物注浆技术是20世纪70年代发展起来的地基基础快速加固技术。该技术通过向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。目前，高聚物注浆技术主要应用于工业与民用建筑的地基加固和道路维修。近年来，本发明人针对我国堤坝除险加固的发展需求和目前堤坝防渗技术存在的不足，致力于堤坝防渗高聚物注浆技术的研发，并申请了“堤坝防渗高聚物定向劈裂注浆方法（200910066334.8）”、“高聚物帷幕注浆技术（200910066335.2）”等发明专利。“堤坝防渗高聚物定向劈裂注浆方法”和“高聚物帷幕注浆技术”开创了构建薄片状高聚物防渗体的新途径，但形成的防渗体为搭接状防渗体，难以保证形成连续的防渗体系。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种三锥头压力成槽板，本发明还提供使用这种三锥头压力成槽板的注浆槽孔施工方法，可在需要防渗加固的堤坝及地基内形成连续的槽孔，通过向槽孔内注射双组份膨胀性高聚物注浆材料，可形成连续、均匀、规则的超薄型高聚物防渗墙，从而达到提高堤坝防渗性能的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种三锥头压力成槽板，包括中间钻杆、左钻杆和右钻杆，左钻杆和右钻杆的形状大小相同，左钻杆与中间钻杆通过左翼板相连，右钻杆与中间钻杆通过右翼板相连，左翼板和右翼板的形状大小相同，中间钻杆、左翼板、右翼板、左钻杆和右钻杆的中心线都在同一水平面上，中间钻杆的下端为锥形头，上端有连接头，左钻杆和右钻杆的两端均为锥形。

左翼板和右翼板均为等边梯形，其厚度为T=10~30mm，梯形斜边与底边的夹角α=60~70°。

所述的中间钻杆为圆柱形，左钻杆和右钻杆也为圆柱形，中间钻杆直径D为40~80mm，高H为800~1000mm，左钻杆和右钻杆直径d为30~40mm，高h为400~600mm。

其整体宽度L=500~1200mm。

使用所述的三锥头压力成槽板的注浆槽孔施工方法，由下述步骤组成：

（1）布置注浆槽孔：按照设计图纸，沿防渗墙轴线依次布置注浆槽孔；

（2）施工单个注浆槽孔：利用静力压入装备，将三锥头压力成槽板压入土体中至预定深度并拔出后，便形成单个注浆槽孔；

（3）施工连续注浆槽孔：将静力压入装备沿坝轴线前移一个成槽板宽度的位置，将左钻杆或者右钻杆对准已压制成型的注浆槽孔的外侧圆形孔，再次压入并拔出后，便形成连续的注浆槽孔。

本发明具有以下优点：

（1）成槽的连续性好。可在土体中构造连续的注浆槽孔，槽孔内注浆后可以形成连续、均匀、规则的超薄型高聚物防渗墙；

（2）施工快捷。通过静力压入装备将三锥头压力成槽板压入坝体中，可迅速形成注浆槽孔；

（3）对堤坝扰动小。应用本发明，采用静力压入法，且实现无水施工，对堤坝扰动小。

综上所述，本发明具有施工快捷、对堤坝扰动小，能形成连续的超薄型注浆槽孔等特点，为超薄型高聚物防渗墙技术提供了配套装备及施工工艺，并成功应用于多项水库大坝和堤防除险加固工程，显示出巨大的经济、社会效益和广阔的发展应用前景。

附图说明

图1 为三锥头压力成槽板的结构示意图。

图2 为图1的俯视图。

图3 为注浆槽孔平面布置示意图。

图4 为注浆槽孔施工方法示意图。

具体实施方式

如图1及图2所示，三锥头压力成槽板包括中间钻杆3、左钻杆5和右钻杆1，中间钻杆3为圆柱形，直径D为40~80mm，高H为800~1000mm，中间钻杆的下端为锥形头，上端有连接头，可以连接到静力压入装备上，左钻杆5和右钻杆1的形状、大小相同，均为圆柱形，左钻杆和右钻杆的两端均为锥形，左钻杆和右钻杆直径d为30~40mm，高h为400~600mm。左钻杆5与中间钻3杆通过左翼板4相连，右钻杆1与中间钻杆3通过右翼板2相连，左翼板4和右翼板2的形状大小相同，均为等边梯形，是底端有刃口的等边梯形钢板，其厚度为T=10~30mm，梯形斜边与底边即中间钻杆的夹角α=60~70°。中间钻杆3、左翼板4、右翼板2、左钻杆5和右钻杆1的中心线都在同一水平面上，三锥头压力成槽板整体宽度L=500~1200mm。

超薄型高聚物防渗墙注浆槽孔，是利用静力压入装备将三锥头压力成槽板压入坝体中并拔出后形成的。具体实施步骤为：

（1）布置注浆槽孔

按照设计图纸，沿防渗墙轴线依次布置注浆槽孔，如图3所示。

（2）施工单个注浆槽孔

利用静力压入装备，将三锥头压力成槽板压入土体中至预定深度并拔出后，便形成单个注浆槽孔；

（3）施工连续注浆槽孔

将静力压入装备沿坝轴线前移一个成槽板宽度的位置，将三锥头压力成槽板的左钻杆对准已压制成型的注浆槽孔的外侧圆形孔，也就是前次操作中由右钻杆压制成型的圆形孔，再次压入并拔出后，便形成连续的注浆槽孔，如图4所示。

Claims (5)

1.一种三锥头压力成槽板，其特征在于：包括中间钻杆、左钻杆和右钻杆，左钻杆和右钻杆的形状大小相同，左钻杆与中间钻杆通过左翼板相连，右钻杆与中间钻杆通过右翼板相连，左翼板和右翼板的形状大小相同，中间钻杆、左翼板、右翼板、左钻杆和右钻杆的中心线都在同一水平面上，中间钻杆的下端为锥形头，上端有连接头，左钻杆和右钻杆的两端均为锥形。

2.如权利要求1所述的三锥头压力成槽板，其特征在于：左翼板和右翼板均为等边梯形，其厚度为T=10~30mm，梯形斜边与底边的夹角α=60~70°。

3.如权利要求1所述的三锥头压力成槽板，其特征在于：所述的中间钻杆为圆柱形，左钻杆和右钻杆也为圆柱形，中间钻杆直径D为40~80mm，高H为800~1000mm，左钻杆和右钻杆直径d为30~40mm，高h为400~600mm。

4.如权利要求1所述的三锥头压力成槽板，其特征在于：其整体宽度L=500~1200mm。

5.使用如权利要求1、2、3或者4所述的三锥头压力成槽板的注浆槽孔施工方法，其特征在于由下述步骤组成：

（1）布置注浆槽孔：按照设计图纸，沿防渗墙轴线依次布置注浆槽孔；

（2）施工单个注浆槽孔：利用静力压入装备，将三锥头压力成槽板压入土体中至预定深度并拔出后，便形成单个注浆槽孔；

（3）施工连续注浆槽孔：将静力压入装备沿坝轴线前移一个成槽板宽度的位置，将左钻杆或者右钻杆对准已压制成型的注浆槽孔的外侧圆形孔，再次压入并拔出后，便形成连续的注浆槽孔。

Images