CN107503324A - 人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法 - Google Patents

人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法 Download PDF

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CN107503324A CN201710830971.2A CN201710830971A CN107503324A CN 107503324 A CN107503324 A CN 107503324A CN 201710830971 A CN201710830971 A CN 201710830971A CN 107503324 A CN107503324 A CN 107503324A
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Abstract

本发明公开了一种人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法，人工堤坝防渗加固装置包括：支撑架，所述支撑架包括基座和从所述基座的侧面延伸出的支撑轴；第一挡板，所述第一挡板套接在所述支撑轴上，所述第一挡板与所述基座的所述侧面抵接固定；第二挡板，所述第二挡板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接，所述第二挡板的上部和下部均设置有注浆孔；驱动机构，所述驱动机构与所述第二挡板连接，用于驱动所述第二挡板靠近或远离所述第一挡板。本发明提供一种人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法，解决现有人工堤坝渗漏严重，防渗效果差，结构强度低，造成施工成本和维修成本高等问题。

Description

人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法
技术领域
本发明涉及人工堤坝技术领域，更具体地，涉及一种人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法。
背景技术
地下水库是通过建筑人工堤坝在水库挡墙外侧对水库进行围合，将水库及内部岩体空隙作为储水空间。地下水库可收集地下水，减少其蒸发量，使水资源得到充分利用。
随着水资源日益枯竭，地下水库使用量越来越大，对地下水库的施工速度和成本控制的要求越来越高，而人工堤坝是地下水库修建过程中安全保证的薄弱环节，施工速度慢，稳定性差使得建造成本和维护成本居高不下。现有人工堤坝结构设置至少四层结构，如从隔离区起分别为：混凝土层、砾石层、黄土层和砖墙层，砖墙层与水库的隔离区结合部位很难实现紧密结合，容易形成渗水通道，经常需要对人工堤坝进行维护；人工堤坝结构复杂，而且通过人工掏槽和铺设，工序多，施工周期长，施工难度大，工作效率低。人工堤坝的混凝土层需要凝固的时间长，支撑强度相对较弱，发生泄漏后会进一步降低人工堤坝的支撑强度。
因此，需要一种人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法，来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法，解决现有人工堤坝渗漏严重，防渗效果差，结构强度低，造成施工成本和维修成本高等问题。
基于上述目的本发明提供的一种人工堤坝防渗加固装置，包括：
支撑架，所述支撑架包括基座和从所述基座的侧面延伸出的支撑轴；
第一挡板，所述第一挡板套接在所述支撑轴上，所述第一挡板与所述基座的所述侧面抵接固定；
第二挡板，所述第二挡板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接，所述第二挡板的上部和下部均设置有注浆孔；
驱动机构，所述驱动机构与所述第二挡板连接，用于驱动所述第二挡板靠近或远离所述第一挡板。
优选地，所述人工堤坝防渗加固装置还包括：侧挡板和侧向驱动机构，所述侧向驱动机构驱动所述侧挡板做往复移动，所述侧挡板可抵接在所述第一挡板和所述第二挡板两者的同一侧端部外侧。
优选地，所述人工堤坝防渗加固装置还包括：侧向控制机构，所述侧向控制机构与所述侧向驱动机构电连接，所述侧向控制机构用于控制所述侧向驱动机构动作。
优选地，所述人工堤坝防渗加固装置还包括：控制机构，所述驱动机构与所述控制机构电连接，所述控制机构用于控制所述驱动机构动作。
另外，优选地，所述人工堤坝防渗加固装置还包括：用于安装所述驱动机构的支撑板，所述支撑板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接。
本发明还提供一种人工堤坝防渗加固方法，包括：
(1)在隔离区和待建人工堤坝区域两者的顶部和底部分别设置顶板和底板；
(2)将如权利要求1至5任一项所述的人工堤坝防渗加固装置安装在所述待建人工堤坝区域内，支撑架设置在所述顶板和所述底板之间，基座抵接固定在所述隔离区的靠近所述待建人工堤坝区域的壁面上，从所述基座的侧面延伸出的支撑轴沿着所述待建人工堤坝区域延伸；第一挡板套接在所述支撑轴上，所述第一挡板与所述基座的所述侧面抵接固定；第二挡板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接，所述第二挡板的上部和下部均设置有注浆孔，驱动机构与所述第二挡板连接；
(3)通过所述第二挡板的所述注浆孔向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，密封所述注浆孔，所述驱动机构驱动所述第二挡板靠近所述第一挡板，来挤压形成所述填充体，对所述填充体进行锚固，以便形成人工堤坝。
优选地，在步骤(1)之前还包括：所述人工堤坝的厚度满足关系式：
其中，A为人工堤坝的厚度，单位m；P为水库的安全水压，单位m；λ1和λ2均为系数，1.50≤λ1≤1.60，1.20≤λ2≤1.30；B为待建人工堤坝区域巷道的实际宽度，单位m；H为待建人工堤坝区域巷道的实际高度，单位m；α1为构建人工堤坝的混凝土抗压强度，单位MPa，1.10≤α1≤1.30；α2为构建人工堤坝的混凝土抗拉强度，单位MPa，1.20≤α2≤1.40。
优选地，在步骤(2)中还包括：将所述待建人工堤坝区域按照预设厚度从所述隔离区的所述壁面由近及远依次划分为用于建筑第一堤坝段的第一分区、用于建筑第二堤坝段的第二分区至用于建筑第N堤坝段的第N分区，所述第二挡板可在所述第一分区、所述第二分区至所述第N分区内移动，所述第一堤坝段、所述第二堤坝段及所述第N堤坝段依次连接形成所述人工堤坝，其中，预设厚度小于等于所述人工堤坝的厚度。
优选地，在步骤(3)之前还包括：在向所述第M分区内(M＝1、2、……、N)注入所述填充体之前，所述驱动机构驱动所述第二挡板移动至所述第M分区的远离所述第一挡板的分区边沿上。
另外，优选地，在步骤(3)中还包括：通过所述第二挡板的所述底部的所述注浆孔向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，当所述第一挡板和所述第二挡板之间浆液压力到达第一设定压力时，停止注浆，密封所述底部的所述注浆孔；通过所述第二挡板的所述顶部的所述注浆孔向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，当所述第一挡板和所述第二挡板之间浆液压力到达第二设定压力时，停止注浆，密封所述顶部的所述注浆孔。
从上面所述可以看出，本发明提供的人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法，与现有技术相比，具有以下优点：首先，人工堤坝防渗加固装置对人工堤坝进行挤压来提高其强度，使得人工堤坝与隔离区能够紧密结合，避免形成泄漏通道，提高防渗效果，采用机械化使用可提高人工堤坝施工速度，缩短施工时间，降低施工成本。其次，使用人工堤坝防渗加固装置可实现机械化、自动化、精细化操作，可对人工堤坝分区施工、分区填充、分区压实，进一步提高人工堤坝的防渗性能、结构强度和施工速度，实现水库挡墙和待建人工堤坝区域内无人操作，提高人工堤坝建筑过程的安全性，避免安全隐患。再次，按照人工堤坝防渗加固方法构建人工堤坝，可以提高人工堤坝的结构强度和防渗性能，提高施工速度，提高人工堤坝建筑过程的安全性，避免安全隐患。最后，按照人工堤坝防渗加固方法对人工堤坝进行分区填充和充分区压实，促进堤坝段之间的结合，进一步提高人工堤坝的结构强度和防渗性能。
附图说明
通过下面结合附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1为本发明具体实施例中采用的人工堤坝防渗加固装置的示意图。
图2为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的第一挡板的示意图。
图3为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的第二挡板的示意图。
图4为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的侧挡板的示意图。
图5为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的侧挡板的使用状态示意图。
图6为连接到待建人工堤坝区域的图1所示的人工堤坝防渗加固装置的使用状态示意图。
其中附图标记：
1：基座；2：支撑轴；3：注浆孔；4：第一挡板；5：第二挡板；
6：驱动机构；7：固定端；8：动力输出端；9：支撑板；
10：螺母；11：检测管；12：排水管；13：注浆管；
14：第一安装孔；15：第二安装孔；16：第三安装孔；17：加料孔；
18：卡槽；19：侧挡板；20：侧向驱动机构；21：顶板；22：底板；
23：注浆锚杆；24：填充体；100：人工堤坝防渗加固装置；
200：隔离区；300：待建人工堤坝区域。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1为本发明具体实施例中采用的人工堤坝防渗加固装置的示意图。图2为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的第一挡板的示意图。图3为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的第二挡板的示意图。如图1至图3所示，人工堤坝防渗加固装置100包括：支撑架、第一挡板4、第二挡板5和驱动机构6。
支撑架包括基座1和从基座1的侧面延伸出支撑轴2。
第一挡板4套接在支撑轴2上，第一挡板4与基座1的侧面抵接固定。
第二挡板5套接在支撑轴2上，且与支撑轴2可移动连接，第二挡板5的上部和下部均设置有注浆孔3。
驱动机构6与第二挡板5连接，用于驱动第二挡板5靠近或远离第一挡板4。
将人工堤坝防渗加固装置100通过基座1固定到水库的隔离区上，将第一挡板4和第二挡板依次套接在支撑轴2上，第一挡板4抵接固定在基座1上，驱动机构6与第二挡板5连接。通过注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入浆体以便形成填充体24，驱动机构6驱动第二挡板5沿着支撑轴2移动，来靠近或远离第一挡板4。第二挡板5靠近第一挡板4时，第二挡板5可挤压填充体24，提高填充体24的强度和紧实度，降低渗透性；第二挡板5远离第一挡板4时，第二挡板5与第一挡板4或填充体24之间形成新的待填充空间，来依次形成新的填充体24，多个填充体24结合形成人工堤坝。人工堤坝防渗加固装置可对人工堤坝分区施工、分区填充和分区压实，通过机械化施工提高人工堤坝紧实度、施工速度，降低渗透性和施工成本。
在本实施例中，基座1可通过钢板制作而成，基座1的横截面呈方形，如正方形，基座1的高度可为1.0m，厚度为25mm。基座1的中心垂直延伸出支撑轴2。
在本实施例中，支撑轴2采用圆形钢管制作而成。支撑轴2作为支撑和传递部件，为满足强度要求，支撑轴2的管壁厚度不小于50mm；为满足流量要求，支撑轴2的内径不小于200mm，如220mm，外径不小于250mm，如270mm。
如图2所示，在本实施例中，第一挡板4的横截面呈方形，如长方形。第一挡板4的中心设置有用于支撑轴2贯穿固定的第一安装孔14。第一挡板4可通过钢板制作而成，第一挡板4的高度可根据待建人工堤坝区域300的巷道高度设定，通常，第一挡板4的高度比巷道高度多500mm，第一挡板4的宽度可为2.0m；第一挡板4的厚度可为25mm。第一挡板4朝向基座1的侧面与基座1的侧面可焊接固定。
另外，为方便检测水库水质、水量或水库区域内的气体，在支撑轴2上方设置有检测管11；为方便从水库向外排水，在支撑轴2下方设置排水管12；检测管11和排水管12均依次贯穿第二挡板5和第一挡板4，并伸入到隔离区200内部。在第一挡板4上，第一安装孔14的上部和下部还分别设置有用于检测管11贯穿连接的第二安装孔15和用于排水管12贯穿连接的第三安装孔16，第一安装孔24和第二安装孔25两者的中心均处于第一挡板4的中线上。
如图3所示，在本实施例中，第二挡板5与第一挡板4两者的轮廓形状和制作材料可相同。第二挡板5的中心设置有用于支撑轴2贯穿固定的第一安装孔14。第一安装孔14的上部和下部还分别设置有第二安装孔15和第三安装孔16，第一挡板4和第二挡板5两者的第一安装孔14、第二安装孔15和第三安装孔16位置分别相对应，以便分别安装支撑轴2、检测管11和排水管12。
第一安装孔14和第二安装孔15之间设置有两个关于第二挡板5的中线对称分布的加料孔17，当铺设人工堤坝的隔水层时，通过加料孔17向第一挡板4和第二挡板5之间投加粒径较大的物料，如铺设鹅卵石玛丽散层时，通过加料孔17投加鹅卵石等。加料孔17的孔径为150mm，加料孔17的中心距离第二挡板5的顶端不小于200mm。
在本实施例中，驱动机构6可采用液压千斤顶，液压千斤顶包括固定端7和动力输出端8，固定端7可安装在地面或其他提供支撑作用的位置上，动力输出端8与第二挡板5连接，如两者延伸方向保持垂直，动力输出端8可相对固定端7伸长或缩短，来推动或拉动第二挡板5移动。
为提高人工堤坝防渗加固装置的运行速度，人工堤坝防渗加固装置可包括多个驱动机构6，多个驱动机构6以第二挡板5的轴线为中心对称分布。多个驱动机构6可同时向第二挡板5提供驱动力，使第二挡板5受力均匀，以便快速地平稳移动。在本实施例中，人工堤坝防渗加固装置包括两个驱动机构6，两个驱动机构6关于支撑轴2对称分布。
另外，为方便驱动机构6向第二挡板5传递驱动力，加强驱动机构6与第二挡板5的连接强度，在第二挡板5朝向驱动机构6的侧面上设置有用于限制驱动机构6驱动位置的卡槽18，可将驱动机构6的动力输出端8限位在卡槽18内。
在本实施例中，液压千斤顶的动力输出端8的延伸方向与第二挡板5的延伸方向相互垂直；卡槽18的数量与液压千斤顶的数量相同，卡槽18在第二挡板5上关于第二挡板5的中心对称分布，当第二挡板5上设置有一个卡槽18时，卡槽18位于第二挡板5的中心。
在本实施例中，第二挡板5上设置有两个卡槽18，两个卡槽18在第二挡板5上关于其中心对称分布，卡槽18的中心距离第一安装孔的中心350mm，两个液压千斤顶分别通过两个卡槽18限位在第二挡板5上，使得第二挡板5从两个位置同时获取驱动力，以便第二挡板5平稳移动。
图4为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的侧挡板的示意图。图5为图1所示的人工堤坝防渗加固装置的侧挡板的使用状态示意图。如图4和5所示，人工堤坝防渗加固装置还包括：侧挡板19和侧向驱动机构20。
优选地，人工堤坝防渗加固装置还包括：侧挡板19和侧向驱动机构20，侧向驱动机构20驱动侧挡板19做往复移动，侧挡板19可抵接在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧。当驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4时，侧向驱动机构20驱动侧挡板19抵接在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧，侧挡板19可阻挡填充体24从第一挡板4与第二挡板5之间溢出；同时侧向驱动机构20驱动侧挡板19挤压填充体24，进一步提高填充体24的强度。当驱动机构6驱动第二挡板5远离第一挡板4时，侧向驱动机构20驱动侧挡板19复位。
在本实施例中，侧挡板19可通过钢板制作而成，侧挡板19的横截面呈方形，如长方形。侧挡板19的高度可根据待建人工堤坝区域300的巷道高度设定，通常，侧挡板19的高度比巷道高度多500mm，侧挡板19的宽度可为2.0m，厚度可为20mm。
在本实施例中，侧向驱动机构20可采用液压千斤顶，液压千斤顶包括固定端7和动力输出端8，固定端7安装在地面或底板22上，动力输出端8与侧挡板19可转动连接，动力输出端8可相对固定端7伸长或缩短，来推动或拉动侧挡板19移动。
为实现侧挡板19的自动化操作，降低人工堤坝防渗加固装置操作难度，提高人工堤坝的施工速度，优选地，人工堤坝防渗加固装置还包括：侧向控制机构(未示出)，侧向控制机构与侧向驱动机构20电连接，侧向控制机构用于控制侧向驱动机构20动作。
在本实施例中，侧向控制机构包括单片机和控制器，控制器与单片机连接，一个或多个侧向驱动机构20连接在单片机上，控制器对单片机进行远程控制，来保证侧向驱动机构20驱动侧挡板19做往复移动。
为实现人工堤坝防渗加固装置的自动化操作，降低人工堤坝防渗加固装置操作难度，提高人工堤坝的施工速度，避免安全隐患，优选地，人工堤坝防渗加固装置还包括：控制机构(未示出)，驱动机构6与控制机构电连接，控制机构用于控制机构6动作。控制机构控制驱动机构6驱动第二挡板5靠近或远离第一挡板4，避免作业区内有人员作业，避免安全隐患。
在本实施例中，控制机构包括单片机和控制器，控制器与单片机连接，一个或多个驱动机构6连接在单片机上，控制器对单片机进行远程控制，来保证一个驱动机构6动作或多个驱动机构6同时动作。
为方便人工堤坝防渗加固装置稳定运行，优选地，人工堤坝防渗加固装置还包括：用于安装驱动机构的支撑板9，支撑板9套接在支撑轴2上，且与支撑轴2可移动连接。支撑板9与第二挡板5相对设置，且均套接在支撑轴2上，驱动机构6设置在支撑板9与第二挡板5之间，并带动驱动机构6沿着输送管道2移动，来调整驱动机构6的驱动位置，保持驱动机构6和第二挡板5之间距离，以便驱动第二挡板5往复移动。而且，驱动机构6可通过支撑板9将驱动力传递到支撑轴2上，并通过支撑轴2将驱动力传递到第二挡板5，以便增强对填充体24的挤压。
在本实施例中，支撑板9上设置有安装孔，支撑板9通过安装孔套接在支撑轴2上。支撑轴2包括靠近基座1的第一端和远离基座1的第二端，从第一端到第二端，支撑轴2依次贯穿基座1、第一挡板4、第二挡板5和支撑板9，靠近支撑轴2的第二端的轴体上设置有螺纹，安装孔为螺孔，螺孔可设置在支撑板9的中心处。支撑板9通过螺孔套接在支撑轴2上，且沿着支撑轴2移动，支撑板9与第二端之间设置螺母10，螺母10用于将支撑板9限位在支撑轴2上。
在本实施例中，支撑板9通过钢板制作而成，支撑板9的横截面呈方形，如正方形，支撑板9的高度可根据驱动机构6的数量和安装位置设定，如支撑板9的高度可为1.4m，厚度可为25mm。
图6为连接到待建人工堤坝区域的图1所示的人工堤坝防渗加固装置的使用状态示意图。如图6所示，本发明还提供一种人工堤坝防渗加固方法，包括：
(1)在隔离区200和待建人工堤坝区域300两者的顶部和底部分别设置顶板21和底板22；
(2)将上述的人工堤坝防渗加固装置100安装在待建人工堤坝区域300内，支撑架设置在顶板21和底板22之间，基座抵接固定在隔离区200的靠近待建人工堤坝区域300的壁面上，从基座1的侧面延伸出的支撑轴2沿着待建人工堤坝区域300延伸；第一挡板4套接在支撑轴2上，第一挡板4与基座1的侧面抵接固定；第二挡板5套接在支撑轴2上，且与支撑轴2可移动连接，第二挡板5的上部和下部均设置有注浆孔3，驱动机构6与第二挡板5连接；
(3)通过第二挡板5的注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，密封注浆孔3，驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4，来挤压形成填充体24，对填充体24进行锚固，以便形成人工堤坝。
采用人工堤坝防渗加固方法在待建人工堤坝区域300内建筑人工堤坝，人工堤坝围合在水库的隔离区外部，以便提高水库的结构强度和防渗性能，机械化操作可提高施工速度，降低施工成本。
为确定人工堤坝的合适厚度范围，应根据地质条件、开采工艺、水库的人工堤坝要求，来确定人工堤坝厚度，优选地，在步骤(1)之前还包括：人工堤坝的厚度满足关系式：
其中，A为人工堤坝的厚度，单位m；P为水库的安全水压，单位m；λ1和λ2均为系数，1.50≤λ1≤1.60，1.20≤λ2≤1.30；B为待建人工堤坝区域巷道的实际宽度，单位m；H为待建人工堤坝区域巷道的实际高度，单位m；α1为构建人工堤坝的混凝土抗压强度，单位MPa，1.10≤α1≤1.30；α2为构建人工堤坝的混凝土抗拉强度，单位MPa，1.20≤α2≤1.40。
通常，λ1为为掏槽施工对危险的影响系数，λ2为结构系数；B为巷道的净宽，H为巷道的净高。
为提高人工堤坝的强度和稳定性，提高施工速度，缩短施工时间，可人工堤坝进行分区填充和分区压实，优选地，在步骤(2)中还包括：将待建人工堤坝区域300按照预设厚度从隔离区200的壁面由近及远依次划分为用于建筑第一堤坝段的第一分区、用于建筑第二堤坝段的第二分区至用于建筑第N堤坝段的第N分区，第二挡板5可在第一分区、第二分区至第N分区内移动，第一堤坝段、第二堤坝段及第N堤坝段依次连接形成人工堤坝，其中，预设厚度小于等于人工堤坝的厚度。
根据力学分析、实验室相似模拟实验和现场分析，人工堤坝采用复合结构，降低成本的同时可满足防渗性和稳定性的要求。如采用混凝土层-鹅卵石夹混凝土层-混凝土层。按照复合结构可进行分层施工。
在本实施例中，将待建人工堤坝区域300按照复合结构划分为多个分区，分别在各分区内进行填充，分别对每个分区内填充体24进行挤压，分别在各分区内形成堤坝段，以便保证每一段堤坝段具有足够防渗性和稳定性，从而提高人工堤坝整体的防渗性和稳定性。待建人工堤坝区域300可均分为多个分区，或根据具体使用环境进行划分，预设厚度应小于3m，通常不大于1m。
为进一步提高人工堤坝的房身形和稳定性，提高施工速度，缩短施工时间，优选地，在步骤(3)之前还包括：在向第M分区(M＝1、2、……、N)内注入填充体24之前，驱动机构6驱动第二挡板5移动至第M分区的远离第一挡板5的分区边沿上。按照每个分区的厚度，来驱动第二挡板5移动，对每个分区逐一挤压，提高填充体24的强度，形成堤坝段，各个堤坝段结合成人工堤坝。
为提高人工堤坝的防渗性能和稳定性，另外，优选地，在步骤(3)中还包括：通过第二挡板5的底部的注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，当第一挡板4和第二挡板5之间浆液压力到达第一设定压力时，停止注浆，密封底部的注浆孔3；通过第二挡板5的顶部的注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，当第一挡板4和第二挡板5之间浆液压力到达第二设定压力时，停止注浆，密封顶部的注浆孔3。从第二挡板5的底部的注浆孔3进行注浆，可提高浆体的自密性；从第二挡板5的顶部的注浆孔3进行注浆，可使浆体进一步压缩。
在本实施例中，第二挡板5上设置有三个注浆孔3，底部设置一个注浆孔3，且注浆孔3的中心位于第二挡板5的中线上；顶部设置有两个注浆孔，且关于第二挡板5的中线对称分布；顶部的两个注浆孔3可同时工作或分别工作。
设定压力可根据人工堤坝的防渗要求和稳定要求进行设定，在本实施例中，第一设定压力不大于2.5Mpa，第二设定压力不大于3.0Mpa。
为实现人工堤坝防渗加固装置的自动化操作，降低人工堤坝防渗加固装置操作难度，提高人工堤坝的施工速度，避免安全隐患，在步骤(3)中还包括：驱动机构6与控制机构电连接，当向第M分区内(M＝1、2、……、N)注入填充体24前，控制机构用于控制驱动机构6驱动第二挡板5远离第一挡板4，且移动至第M分区的远离第一挡板4的分区边沿上；当向第M分区内(M＝1、2、……、N，)注入填充体24后，控制机构用于控制驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4。
为进一步加强对第一挡板4和第二挡板5之间填充体24的挤压，步骤(3)之前还包括：将侧挡板19设置在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧，侧向驱动机构20驱动侧挡板19做往复移动；当驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4时，侧向驱动机构20驱动侧挡板19抵接在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧；当驱动机构6驱动第二挡板5远离第一挡板4时，侧向驱动机构20驱动侧挡板19复位。第一挡板4、第二挡板5、侧挡板19和已风化的填充体24可围合成相对密闭的空间，通过第二挡板5和侧挡板19的移动对填充体24进行挤压，侧挡板19可阻挡填充体24从第一挡板4与第二挡板5之间溢出；进一步提高填充体24的强度和稳定性。
为实现侧挡板19的自动化操作，降低人工堤坝防渗加固装置操作难度，提高人工堤坝的建筑速度，步骤(3)之前还包括：将侧向控制机构与侧向驱动机构20电连接，侧向控制机构用于控制侧向驱动机构20动作。侧向控制机构用于控制侧向驱动机构20驱动侧挡板19抵接在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧，或用于控制侧向驱动机构20驱动侧挡板19复位。
为提高人工堤坝防渗加固装置的运行速度，在步骤(2)中还包括：用于安装驱动机构6的支撑板9设置在第二挡板5和支撑轴2的第二端之间，支撑板9套接在支撑轴2上，且与支撑轴2可移动连接。支撑板9与第二挡板5相对设置，且均套接在支撑轴2上，驱动机构6设置在支撑板9与第二挡板5之间，并带动驱动机构6沿着输送管道2移动，来调整驱动机构6的驱动位置，保持驱动机构6和第二挡板5之间距离，以便驱动第二挡板5往复移动。
下面结合具体实施例介绍人工堤坝防渗加固方法的实施过程。
(1)根据人工堤坝的厚度满足关系式确定人工堤坝厚度，具体地，P为20m，λ1为1.55，λ2为1.25，B为4m，H为3.5m，α1为1.2MPa，α2为1.3MPa，经计算A为2.60m。建立待建人工堤坝区域300，待建人工堤坝区域300通过巷道与隔离区200外的水库连通。
(2)在隔离区200和待建人工堤坝区域300两者的顶部和底部分别设置顶板21和底板22，顶板21从巷道顶部向上掘进0.3m，底板22从巷道底部向下掘进0.2m。
(3)将待建人工堤坝区域300按照混凝土层：鹅卵石混凝土层：混凝土层＝1.2:1.6:1的比例，从隔离区200的壁面由近及远依次划分为第一分区、第二分区和第三分区，将上述的人工堤坝防渗加固装置100安装在第一分区，支撑架设置在顶板21和底板22之间，基座抵接固定在隔离区200的靠近待建人工堤坝区域300的壁面上，从基座1的侧面延伸出的支撑轴2沿着待建人工堤坝区域300延伸；第一挡板4套接在支撑轴2上，第一挡板4与基座1的侧面抵接固定；第二挡板5套接在支撑轴2上，且与支撑轴2可移动连接，第二挡板5的上部和下部均设置有注浆孔3，在注浆孔3上安装注浆管13，支撑板9套接在支撑轴2上，驱动机构6的固定端7和动力输出端分别与支撑板9和第二挡板5的卡槽18连接，两个驱动机构6关于支撑轴2对称分布。
(4)将侧挡板19抵接在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧，侧向驱动机构20的固定端7安装在底板22上，动力输出端8与侧挡板19连接，当驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4时，控制机构的控制器通过单片机远程控制侧向驱动机构20驱动侧挡板19抵接在第一挡板4和第二挡板5两者的同一侧端部外侧，同时侧向驱动机构20驱动侧挡板19挤压填充体24；当驱动机构6驱动第二挡板5远离第一挡板4时，控制机构的控制器通过单片机远程控制侧向驱动机构20驱动侧挡板19复位。
(5)控制机构的控制器通过单片机远程控制两个驱动机构6同步驱动第二挡板5移动至远离第一挡板5的第M分区的区域边沿上，其中M依次取1-3；同时沿着支撑轴2移动支撑板9，以便保证驱动机构6与第二挡板5之间预留驱动距离；当向第M分区内注入填充体24(M依次取1-3，填充体24依次为混凝土层、鹅卵石混凝土层和混凝土层)前，控制机构用于控制驱动机构6驱动第二挡板5远离第一挡板4，且移动至第M分区的远离第一挡板4的分区边沿上；通过注浆管13向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，通过第二挡板5的底部的注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，当第一挡板4和第二挡板5之间浆液压力到达2.5Mpa时，停止注浆，密封底部的注浆孔3；再通过第二挡板5的顶部的靠近左侧的注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，当从右侧的注浆孔3看见回浆时，密封左侧的注浆孔3；通过第二挡板5的顶部的靠近右侧的注浆孔3向第一挡板4和第二挡板5之间注入填充体24，当第一挡板4和第二挡板5之间浆液压力到达3.0Mpa时，停止注浆或持续注浆30s后停止注浆，密封顶部的注浆孔3；当向第M分区内注入填充体24后，控制机构用于控制驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4，如控制机构的控制器通过单片机远程控制驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板5，将填充体24压实，待填充体24风干，对第M分区的填充体24的中线处采用一排间隔分布的注浆锚杆23进行锚固，在每一个填充体24内的锚杆靠近水库挡板201一侧铺设一层锚网并扎紧，用于增加锚杆与人工堤坝的受力接触面，增加阻力，防止人工堤坝侧滑。
其中，第一分区采用注浆锚杆23。注浆锚杆23的长度为1.2m，相邻锚杆间距为0.3m，锚入岩石中的长度为0.4m，露出在岩石外部的长度为0.3m，注浆锚杆23倾斜插入填充体24内，注浆锚杆23的延伸方向与人工堤坝厚度延伸方向之间角度为60°。
从上面的描述和实践可知，本发明提供的人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法，与现有技术相比，具有以下优点：首先，人工堤坝防渗加固装置对人工堤坝进行挤压来提高其强度，使得人工堤坝与隔离区能够紧密结合，避免形成泄漏通道，提高防渗效果，采用机械化使用可提高人工堤坝施工速度，缩短施工时间，降低施工成本。其次，使用人工堤坝防渗加固装置可实现机械化、自动化、精细化操作，可对人工堤坝分区施工、分区填充、分区压实，进一步提高人工堤坝的防渗性能、结构强度和施工速度，实现水库挡墙和待建人工堤坝区域内无人操作，提高人工堤坝建筑过程的安全性，避免安全隐患。再次，按照人工堤坝防渗加固方法构建人工堤坝，可以提高人工堤坝的结构强度和防渗性能，提高施工速度，提高人工堤坝建筑过程的安全性，避免安全隐患。最后，按照人工堤坝防渗加固方法对人工堤坝进行分区填充和充分区压实，促进堤坝段之间的结合，进一步提高人工堤坝的结构强度和防渗性能。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人工堤坝防渗加固装置，其特征在于，包括：
支撑架，所述支撑架包括基座和从所述基座的侧面延伸出的支撑轴；
第一挡板，所述第一挡板套接在所述支撑轴上，所述第一挡板与所述基座的所述侧面抵接固定；
第二挡板，所述第二挡板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接，所述第二挡板的上部和下部均设置有注浆孔；
驱动机构，所述驱动机构与所述第二挡板连接，用于驱动所述第二挡板靠近或远离所述第一挡板。
2.根据权利要求1所述的人工堤坝防渗加固装置，其特征在于，
所述人工堤坝防渗加固装置还包括：侧挡板和侧向驱动机构，所述侧向驱动机构驱动所述侧挡板做往复移动，所述侧挡板可抵接在所述第一挡板和所述第二挡板两者的同一侧端部外侧。
3.根据权利要求2所述的人工堤坝防渗加固装置，其特征在于，
所述人工堤坝防渗加固装置还包括：侧向控制机构，所述侧向控制机构与所述侧向驱动机构电连接，所述侧向控制机构用于控制所述侧向驱动机构动作。
4.根据权利要求1至3任一项所述的人工堤坝防渗加固装置，其特征在于，
所述人工堤坝防渗加固装置还包括：控制机构，所述驱动机构与所述控制机构电连接，所述控制机构用于控制所述驱动机构动作。
5.根据权利要求1至3任一项所述的人工堤坝防渗加固装置，其特征在于，
所述人工堤坝防渗加固装置还包括：用于安装所述驱动机构的支撑板，所述支撑板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接。
6.一种人工堤坝防渗加固方法，其特征在于，包括：
(1)在隔离区和待建人工堤坝区域两者的顶部和底部分别设置顶板和底板；
(2)将如权利要求1至5任一项所述的人工堤坝防渗加固装置安装在所述待建人工堤坝区域内，支撑架设置在所述顶板和所述底板之间，基座抵接固定在所述隔离区的靠近所述待建人工堤坝区域的壁面上，从所述基座的侧面延伸出的支撑轴沿着所述待建人工堤坝区域延伸；第一挡板套接在所述支撑轴上，所述第一挡板与所述基座的所述侧面抵接固定；第二挡板套接在所述支撑轴上，且与所述支撑轴可移动连接，所述第二挡板的上部和下部均设置有注浆孔，驱动机构与所述第二挡板连接；
(3)通过所述第二挡板的所述注浆孔向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，密封所述注浆孔，所述驱动机构驱动所述第二挡板靠近所述第一挡板，来挤压形成所述填充体，对所述填充体进行锚固，以便形成人工堤坝。
7.根据权利要求6所述的人工堤坝防渗加固方法，其特征在于，
在步骤(1)之前还包括：所述人工堤坝的厚度满足关系式：
<mrow> <mi>A</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>P</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>B</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>H</mi> </mrow> <mrow> <mn>7</mn> <msqrt> <mrow> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <mi>B</mi> <mo>+</mo> <mi>H</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，A为人工堤坝的厚度，单位m；P为水库的安全水压，单位m；λ1和λ2均为系数，1.50≤λ1≤1.60，1.20≤λ2≤1.30；B为待建人工堤坝区域巷道的实际宽度，单位m；H为待建人工堤坝区域巷道的实际高度，单位m；α1为构建人工堤坝的混凝土抗压强度，单位MPa，1.10≤α1≤1.30；α2为构建人工堤坝的混凝土抗拉强度，单位MPa，1.20≤α2≤1.40。
8.根据权利要求7所述的人工堤坝防渗加固方法，其特征在于，
在步骤(2)中还包括：将所述待建人工堤坝区域按照预设厚度从所述隔离区的所述壁面由近及远依次划分为用于建筑第一堤坝段的第一分区、用于建筑第二堤坝段的第二分区至用于建筑第N堤坝段的第N分区，所述第二挡板可在所述第一分区、所述第二分区至所述第N分区内移动，所述第一堤坝段、所述第二堤坝段及所述第N堤坝段依次连接形成所述人工堤坝，其中，预设厚度小于等于所述人工堤坝的厚度。
9.根据权利要求8所述的人工堤坝防渗加固方法，其特征在于，
在步骤(3)之前还包括：在向所述第M分区内(M＝1、2、……、N)注入所述填充体之前，所述驱动机构驱动所述第二挡板移动至所述第M分区的远离所述第一挡板的分区边沿上。
10.根据权利要求6至9任一项所述的人工堤坝防渗加固方法，其特征在于，
在步骤(3)中还包括：通过所述第二挡板的所述底部的所述注浆孔向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，当所述第一挡板和所述第二挡板之间浆液压力到达第一设定压力时，停止注浆，密封所述底部的所述注浆孔；通过所述第二挡板的所述顶部的所述注浆孔向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，当所述第一挡板和所述第二挡板之间浆液压力到达第二设定压力时，停止注浆，密封所述顶部的所述注浆孔。
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