CN107503326A - 水库人工堤坝的施工装置及施工方法 - Google Patents

水库人工堤坝的施工装置及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水库人工堤坝的施工装置及施工方法，水库人工堤坝的施工装置包括：支撑组件，支撑组件包括输送管道以及与输送管道依次贯穿的固定板和调节板；第一挡板，输送管道贯穿第一挡板，第一挡板设置在固定板和调节板之间，第一挡板与固定板抵接固定；第二挡板，输送管道贯穿第二挡板，第二挡板与输送管道可移动连接，第二挡板设置在第一挡板和调节板之间，第二挡板上设置有加料孔；驱动机构，驱动机构安装在调节板上，驱动机构用于驱动第二挡板靠近或远离第一挡板。本发明提供一种水库人工堤坝的施工装置及施工方法，解决现有人工堤坝稳定性能差，机械化程度低、施工成本高且存在安全隐患等问题。

Description

水库人工堤坝的施工装置及施工方法
技术领域
本发明涉及人工堤坝技术领域，更具体地，涉及一种水库人工堤坝的施工装置及施工方法。
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、稳定性能、安全性能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，人工堤坝强度不足时，容易发生渗漏或溃堤，使得建造成本和维护成本居高不下。现有人工堤坝结构复杂，通常设置五层结构，如采用三层间隔设置的砖闭层对混凝土层、鹅卵石层进行分隔和密封，施工周期长，施工难度大，需要凝固时间长，工作效率低；因为具有上述结构的人工堤坝的防渗效果差，通常向鹅卵石层投加玛丽散，虽然可以在一定程度上提高防渗效果，但施工成本大大增加，而且均匀性差，仍无法保证防渗效果满足要求。
因此，需要一种水库人工堤坝的施工装置及施工方法，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水库人工堤坝的施工装置及施工方法，解决现有人工堤坝稳定性能差，机械化程度低、施工成本高且存在安全隐患等问题。
基于上述目的本发明提供的一种水库人工堤坝的施工装置，包括：
支撑组件，所述支撑组件包括输送管道以及与所述输送管道依次贯穿的固定板和调节板；
第一挡板，所述输送管道贯穿所述第一挡板，所述第一挡板设置在所述固定板和所述调节板之间，所述第一挡板与所述固定板抵接固定；
第二挡板，所述输送管道贯穿所述第二挡板，所述第二挡板与所述输送管道可移动连接，所述第二挡板设置在所述第一挡板和所述调节板之间，所述第二挡板上设置有加料孔；
驱动机构，所述驱动机构安装在所述调节板上，所述驱动机构用于驱动所述第二挡板靠近或远离所述第一挡板。
优选地，所述水库人工堤坝的施工装置还包括：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，所述水库人工堤坝的施工装置还包括：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，所述水库人工堤坝的施工装置还包括：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，所述输送管道包括靠近所述固定板的第一端和靠近所述调节板的第二端，所述第一端与水库连通，所述第二端与提供支撑作用的支撑架连接。
本发明还提供一种水库人工堤坝施工方法，包括：
(1)在水库挡墙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任一项所述的水库人工堤坝的施工装置安装在所述待建人工堤坝区域内，支撑组件设置在所述顶板和所述底板之间，输送管道依次贯穿调节板和固定板，所述固定板抵接固定在所述水库挡墙的靠近所述待建人工堤坝区域的壁面上，所述输送管道的靠近所述固定板的一端与水库连通；所述输送管道贯穿第一挡板，所述第一挡板设置在所述固定板和所述调节板之间，所述第一挡板与所述固定板抵接固定；所述输送管道贯穿第二挡板，所述第二挡板与所述输送管道可移动连接，所述第二挡板设置在所述第一挡板和所述调节板之间，所述第二挡板上设置有加料孔；所述加料孔上安装注浆管，驱动机构安装在所述调节板上，所述驱动机构与所述第二挡板连接；
(3)通过所述注浆管向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，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、λ2和λ3均为系数，1.3≤λ1≤1.5，1.50≤λ2≤1.60，1.20≤λ3≤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水库挡墙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：在步骤(3)中还包括：所述驱动机构与控制机构电连接，当向所述第M分区内(M＝1、2、……、N)注入所述填充体前，所述控制机构用于控制所述驱动机构驱动所述第二挡板远离所述第一挡板，且移动至所述第M分区的远离所述第一挡板的分区边沿上；当向所述第M分区内(M＝1、2、……、N，)注入所述填充体后，所述控制机构用于控制所述驱动机构驱动所述第二挡板靠近所述第一挡板。
从上面所述可以看出，本发明提供的水库人工堤坝的施工装置及施工方法，与现有技术相比，具有以下优点：首先，水库人工堤坝的施工装置对人工堤坝进行挤压来提高其强度，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，使用水库人工堤坝的施工装置可实现机械化、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稳定性能和施工速度，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，按照水库人工堤坝施工方法构建人工堤坝，可以提高人工堤坝的稳定性能，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，按照水库人工堤坝施工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稳定性能。
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水库人工堤坝的施工装置的示意图。
图2为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的第一挡板的示意图。
图3为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的第二挡板的示意图。
图4为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的侧挡板的示意图。
图5为图1所示的水库人工堤坝的施工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所示的水库人工堤坝的施工装置的使用状态示意图。
其中附图标记：
1：固定板；2：输送管道；3：调节板；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：支撑架；
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：加固锚杆；25：填充体；
100：水库人工堤坝的施工装置；200：水库；201：水库挡墙；
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水库人工堤坝的施工装置的示意图。图2为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的第一挡板的示意图。图3为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的第二挡板的示意图。如图1至图3所示，水库人工堤坝的施工装置100包括：支撑组件、第一挡板4、第二挡板5和驱动机构6。
支撑组件包括输送管道2以及与输送管道2依次贯穿的固定板1和调节板3。
输送管道2贯穿第一挡板4，第一挡板4设置在固定板1和调节板3之间，第一挡板4与固定板1抵接固定。
输送管道2贯穿第二挡板5，第二挡板5与输送管道2可移动连接，第二挡板5设置在第一挡板4和调节板3之间，第二挡板5上设置有加料孔17。
驱动机构6安装在调节板3上，驱动机构6用于驱动第二挡板5靠近或远离第一挡板4。
将水库人工堤坝的施工装置100通过固定板1固定到水库200的水库挡墙201上，输送管道2贯穿固定板1进入水库200，将第一挡板4、第二挡板5和调节板3依次套接在输送管道2上，第一挡板4抵接固定在固定板1上，驱动机构6安装在调节板3和第二挡板5之间。通过加料孔17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25，驱动机构6驱动第二挡板5沿着输送管道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25，提高填充体25的体积强度；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25之间形成新的待填充空间，来依次形成新的填充体25，多个填充体25结合形成人工堤坝。水库人工堤坝的施工装置可对人工堤坝分区施工、分区填充和分区压实，从而提高人工堤坝稳定性和施工速度，降低施工成本。
在本实施例中，固定板1可通过钢板制作而成，固定板1的横截面呈方形，如正方形，固定板1的高度可为1.0m，厚度为25mm。固定板1的中心设置有第一通孔(未标识)，输送管道2贯穿第一通孔，输送管道2与第一通孔的边沿焊接固定。
在本实施例中，输送管道2采用圆形钢管制作而成。输送管道2作为力的传递部件，为满足强度要求，输送管道2的管壁厚度不小于50mm；为满足流量要求，输送管道2的内径不小于200mm，如220mm，外径不小于250mm，如270mm。输送管道2可用于在外部环境和水库之间输水。
在本实施例中，调节板3通过钢板制作而成，调节板3的横截面呈方形，如正方形，调节板3的高度可根据驱动机构6的数量和安装位置设定，如调节板3的高度可为1.4m，厚度可为25mm。
调节板3用于安装驱动机构6，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可通过调节板3将驱动力传递到输送管道2上，并通过输送管道2将驱动力传递到第二挡板5，以便增强对填充体21的挤压。
在本实施例中，输送管道2的远离固定板1的一端的轴体上设置有螺纹，调节板3上设置有螺孔(未标识)，螺孔可设置在调节板3的中心处。调节板3通过螺孔套接在输送管道2的远离固定板1的一端上，且沿着输送管道2移动，调节板3的相对两侧各设置有螺母10，螺母10用于将调节板3限位在输送管道2上。
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的中心设置有用于输送管道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朝向固定板1的侧面与固定板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，在输送管道2上方设置有检测管11；为方便从水库向外排水，在输送管道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，并伸入到水库200。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的中心设置有用于输送管道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，以便分别安装输送管道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的顶端约200mm，每个加料孔17的中心距离与其靠近的第二挡板5的侧边约500mm。在加料孔17上可安装转换套管(未示出)，将加料孔17转换为注浆孔，以便向第一挡板4和第二挡板5之间注入浆体形成填充体25。
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可安装在调节板3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。
为提高水库人工堤坝的施工装置的运行速度，水库人工堤坝的施工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，水库人工堤坝的施工装置包括三个驱动机构6，三个驱动机构6关于输送管道2均匀分布。
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的中心均匀分布，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上设置有三个卡槽18，三个卡槽18在第二挡板5上关于其中心对称分布，三个液压千斤顶分别通过三个卡槽18限位在第二挡板5上，使得第二挡板5从三个位置同时获取驱动力，以便第二挡板5平稳移动。其中，三个卡槽18的中心与第一安装孔14的中心距离为600mm。
图4为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的侧挡板的示意图。图5为图1所示的水库人工堤坝的施工装置的侧挡板的使用状态示意图。如图4和5所示，水库人工堤坝的施工装置还包括：侧挡板19和侧向驱动机构20。
优选地，水库人工堤坝的施工装置还包括：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25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25，进一步提高填充体25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，降低水库人工堤坝的施工装置操作难度，提高人工堤坝的施工速度，优选地，水库人工堤坝的施工装置还包括：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。
为实现水库人工堤坝的施工装置的自动化操作，降低水库人工堤坝的施工装置操作难度，提高人工堤坝的施工速度，避免安全隐患，优选地，水库人工堤坝的施工装置还包括：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。
为方便水库人工堤坝的施工装置稳定运行，以便快速建筑人工堤坝，优选地，输送管道2包括靠近固定板1的第一端和靠近调节板3的第二端，第一端与水库200连通，第二端与提供支撑作用的支撑架9连接。
在本实施例中，从第一端到第二端，输送管道2依次贯穿固定板1、第一挡板4、第二挡板5和调节板3，支撑架9用于为第二端提供竖直方向的支撑作用，使得输送管道2可以保持与地面或底板17相对平行的状态，来避免输送管道2发生倾斜而造成固定板1无法安装或影响力的传递效果，影响施工速度。支撑架9上设置有安装孔，输送管道2通过安装孔安装在支撑板9上。
图6为连接到待建人工堤坝区域的图1所示的水库人工堤坝的施工装置的使用状态示意图。如图6所示，本发明还提供一种水库人工堤坝施工方法，包括：
(1)在水库挡墙201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)将上述的水库人工堤坝的施工装置安装在待建人工堤坝区域300内，支撑组件设置在顶板21和底板22之间，输送管道2依次贯穿调节板3和固定板1，固定板1抵接固定在水库挡墙201的靠近待建人工堤坝区域300的壁面上，输送管道2的靠近固定板1的一端与水库200连通；输送管道2贯穿第一挡板4，第一挡板4设置在固定板1和调节板3之间，第一挡板4与固定板1抵接固定；输送管道2贯穿第二挡板5，第二挡板5与输送管道2可移动连接，第二挡板5设置在第一挡板4和调节板3之间，第二挡板5上设置有加料孔17；加料孔17上安装注浆管13，驱动机构6安装在调节板3上，驱动机构6与第二挡板5连接；
(3)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25，驱动机构6驱动第二挡板5靠近第一挡板4，来挤压填充体25，对填充体25进行锚固，以便形成人工堤坝。
采用水库人工堤坝施工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200(如图6所示)的水库挡墙201外部，以便提高水库的强度和稳定性，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、λ2和λ3均为系数，1.3≤λ1≤1.5，1.50≤λ2≤1.60，1.20≤λ3≤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为水头安全系数、λ2为掏槽施工对危险的影响系数和λ3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按照预设厚度从水库挡墙201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强度和稳定性的要求。如采用混凝土层-鹅卵石玛丽散层-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21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强度和稳定性，从而提高人工堤坝整体的强度和稳定性。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强度和稳定性，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25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25的强度，形成堤坝段，各个堤坝段结合成人工堤坝。
为实现水库人工堤坝的施工装置的自动化操作，降低水库人工堤坝的施工装置操作难度，提高人工堤坝的施工速度，避免安全隐患，另外，优选地，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25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25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25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25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25进行挤压，侧挡板19可阻挡填充体25从第一挡板4与第二挡板5之间溢出；进一步提高填充体25的强度和稳定性。
为实现侧挡板19的自动化操作，降低水库人工堤坝的施工装置操作难度，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。
为方便水库人工堤坝的施工装置稳定运行，以便快速建筑人工堤坝，在步骤(2)中还包括：输送管道2包括靠近固定板1的第一端和靠近调节板3的第二端，第一端与水库200连通，第二端与提供支撑作用的支撑架9连接。支撑架9用于为第二端提供竖直方向的支撑作用，使得输送管道2可以保持与地面或底板22相对平行的状态，来避免输送管道2发生倾斜而造成固定板1无法安装或影响力的传递效果，影响建筑速度。
下面结合具体实施例介绍水库人工堤坝施工方法的实施过程。
(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1.4，λ2为1.55，λ3为1.25，B为4m，H为3.5m，α1为1.2MPa，α2为1.3MPa，经计算A为3.12m。建立待建人工堤坝区域300，待建人工堤坝区域300通过巷道与水库200连通。
(2)在水库挡墙201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0.4m，底板22从巷道底部向下掘进0.1m。
(3)将待建人工堤坝区域300按照混凝土层：鹅卵石玛丽散层：混凝土层＝1.25:1.5:1的比例，从水库100的煤柱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，将上述的水库人工堤坝的施工装置100安装在第一分区，支撑组件设置在顶板21和底板22之间，输送管道2依次贯穿调节板3和固定板1，固定板1抵接固定在水库挡墙201的靠近待建人工堤坝区域300的壁面上，输送管道2的第一端贯穿壁面与水库200连通；输送管道2贯穿第一挡板4，第一挡板4设置在固定板1和调节板3之间，第一挡板4与固定板1抵接固定；输送管道2贯穿第二挡板5，第二挡板5与输送管道2可移动连接，第二挡板5设置在第一挡板4和调节板3之间，使用支撑架9支撑在输送管道2的第二端上，第二挡板5的加料孔17上安装注浆管13，三个驱动机构6均安装在调节板3上，驱动机构6通过固定端7和动力输出端8分别与调节板3和第二挡板5的卡槽18连接。
(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25；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三个驱动机构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；同时沿着输送管道2移动调节板3，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25(M依次取1-3，填充体25依次为混凝土层、鹅卵石玛丽散层和混凝土层)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25，当向第M分区内注入填充体25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25压实，待填充体25风干，对第M分区的填充体25的中线处采用一排间隔分布的注浆锚杆23或加固锚杆24进行锚固，在每一个填充体25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，第一分区与第三分区采用注浆锚杆23，第二分区采用加固锚杆24。注浆锚杆23的长度为0.7m，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25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°。加固锚杆24的长度为0.7m，相邻锚杆间距为0.4m，锚入岩石中的长度为0.5m，露出在岩石外部的长度为0.2m，加固锚杆24倾斜插入填充体25内，加固锚杆24的延伸方向与人工堤坝厚度延伸方向之间角度为75°。
从上面的描述和实践可知，本发明提供的水库人工堤坝的施工装置及施工方法，与现有技术相比，具有以下优点：首先，水库人工堤坝的施工装置对人工堤坝进行挤压来提高其强度，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，使用水库人工堤坝的施工装置可实现机械化、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稳定性能和施工速度，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，按照水库人工堤坝施工方法构建人工堤坝，可以提高人工堤坝的稳定性能，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，按照水库人工堤坝施工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稳定性能。
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)

1.一种水库人工堤坝的施工装置，其特征在于，包括：
支撑组件，所述支撑组件包括输送管道以及与所述输送管道依次贯穿的固定板和调节板；
第一挡板，所述输送管道贯穿所述第一挡板，所述第一挡板设置在所述固定板和所述调节板之间，所述第一挡板与所述固定板抵接固定；
第二挡板，所述输送管道贯穿所述第二挡板，所述第二挡板与所述输送管道可移动连接，所述第二挡板设置在所述第一挡板和所述调节板之间，所述第二挡板上设置有加料孔；
驱动机构，所述驱动机构安装在所述调节板上，所述驱动机构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所述的水库人工堤坝的施工装置，其特征在于，
所述水库人工堤坝的施工装置还包括：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所述的水库人工堤坝的施工装置，其特征在于，
所述水库人工堤坝的施工装置还包括：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任一项所述的水库人工堤坝的施工装置，其特征在于，
所述水库人工堤坝的施工装置还包括：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任一项所述的水库人工堤坝的施工装置，其特征在于，
所述输送管道包括靠近所述固定板的第一端和靠近所述调节板的第二端，所述第一端与水库连通，所述第二端与提供支撑作用的支撑架连接。
6.一种水库人工堤坝施工方法，其特征在于，包括：
(1)在水库挡墙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任一项所述的水库人工堤坝的施工装置安装在所述待建人工堤坝区域内，支撑组件设置在所述顶板和所述底板之间，输送管道依次贯穿调节板和固定板，所述固定板抵接固定在所述水库挡墙的靠近所述待建人工堤坝区域的壁面上，所述输送管道的靠近所述固定板的一端与水库连通；所述输送管道贯穿第一挡板，所述第一挡板设置在所述固定板和所述调节板之间，所述第一挡板与所述固定板抵接固定；所述输送管道贯穿第二挡板，所述第二挡板与所述输送管道可移动连接，所述第二挡板设置在所述第一挡板和所述调节板之间，所述第二挡板上设置有加料孔；所述加料孔上安装注浆管，驱动机构安装在所述调节板上，所述驱动机构与所述第二挡板连接；
(3)通过所述注浆管向所述第一挡板和所述第二挡板之间注入填充体，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所述的水库人工堤坝施工方法，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> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>B</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>H</mi> </mrow> <mrow> <mn>8</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、λ2和λ3均为系数，1.3≤λ1≤1.5，1.50≤λ2≤1.60，1.20≤λ3≤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所述的水库人工堤坝施工方法，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水库挡墙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所述的水库人工堤坝施工方法，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9所述的水库人工堤坝施工方法，其特征在于，
在步骤(3)中还包括：所述驱动机构与控制机构电连接，当向所述第M分区内(M＝1、2、……、N)注入所述填充体前，所述控制机构用于控制所述驱动机构驱动所述第二挡板远离所述第一挡板，且移动至所述第M分区的远离所述第一挡板的分区边沿上；当向所述第M分区内(M＝1、2、……、N，)注入所述填充体后，所述控制机构用于控制所述驱动机构驱动所述第二挡板靠近所述第一挡板。
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