CN110318371B - 一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，将囊袋固定座与V型钻头相对固定，V型钻头依次与多个钻杆同轴连接，采用一个防水囊袋将V型钻头和多个钻杆包裹，在V型钻头压入注浆孔内形成孔模后，用高压空气将囊袋固定座与V型钻头分离，同时空气压缩机使收缩状态的防水囊袋膨胀进入孔模中，确保了囊袋固定座及防水囊袋对孔模的支撑，这样在V型钻头从注浆孔提升取出后，形成的孔模不会由于周围应力的作用发生闭合。另外聚氨酯注入防水囊袋内，由于聚氨酯在防水囊袋内进行发泡，使其与堤坝内的水分分离，从而保证发泡固化后聚氨酯的质量，进而确保了整个堤坝的聚氨酯防护体系的质量，最终使堤坝达到所需的防渗加固效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯帷幕形成方法，具体是一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法。
背景技术
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，由于不同时期的设计要求不同，使得当年的填筑质量多达不到目前的设计要求，使得这些堤坝长期使用后存在不同的安全隐患。目前在我国大部分处于病险的小型水库中，90％以上为土石坝，并且大部分的堤防为土质堤防。因此需要对小型处于病险的水库进行防渗加固。为了解决水库堤坝的防渗加固问题，一种新的方法-“高聚物帷幕注浆钻具及孔模施工方法”(专利号：ZL200910227698.X)被提出，该方法利用V型钻头对注浆孔切割形成孔模，并使相邻注浆孔形成的孔模交叉搭接，注浆完成后即形成连续的超薄高聚物防渗帷幕。但是该方法在使用过程中未考虑到堤坝富含水的问题，由于在聚氨酯反应发泡过程中，不但会大量消耗异氰酸酯使得聚醚多元醇活性降低，造成裂泡、塌泡等现象，同时因为反应放出大量的热量，然后热量会使得堤坝内的水分形成水蒸气，大量水蒸气的生成会使反应后的聚氨酯密度降低，导致聚氨酯容易破碎，从而无法真正的起到防渗加固的作用。此外，注浆孔通过V型钻头形成孔模后，V型钻头退出注浆孔后由于周围应力的作用下，已经形成的孔模会出现闭合的情况，且越深处孔模的闭合越严重，从而影响形成的整个防渗帷幕的连续性，最终无法达到堤坝所需的防渗加固效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，孔模形成后采用注浆囊袋对孔模填充，然后再向防水囊袋内进行聚氨酯注入；这种方式能防止V型钻头提升后由于周围应力导致孔模闭合的情况发生；另外聚氨酯在防水囊袋进行发泡，使其与堤坝内的水分分离，从而保证发泡固化后聚氨酯的质量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，该方法的具体步骤为：
A、根据堤坝的防渗加固要求与V型钻头的最大宽度尺寸，规划出各个注浆孔布设的走向及相邻注浆孔之间的间距，从而确定各个注浆孔的钻设位置；
B、采用钻机依次对步骤A中各个注浆孔的钻设位置进行钻孔，完成各个注浆孔的钻设；
C、预先设定各个注浆孔形成孔模的深度，然后根据设定的孔模深度确定所需的钻杆数量，及确定上下开有端口的防水囊袋长度不小于设定的孔模深度，所述钻杆的直径与V型钻头的直径相同；根据V型钻头形状确定囊袋固定座的形状，使囊袋固定座能套在V型钻头的外部、且囊袋固定座与V型钻头之间通过过盈配合相对固定；
D、将步骤C得出的囊袋固定座安装在V型钻头的外部，然后选择步骤C中的一个钻杆作为钻杆Ⅰ，该钻杆Ⅰ的下端通过螺纹与V型钻头的上端同轴连接；将防水囊袋套设在V型钻头及钻杆Ⅰ的外部、且防水囊袋处于收缩状态；防水囊袋的下端口与囊袋固定座固定密封连接，防水囊袋的上端口通过环箍固定在靠近钻杆Ⅰ上端的外部，采用静力压入装置将V型钻头及钻杆Ⅰ压入其中一个注浆孔内，防水囊袋随着V型钻头进入注浆孔内，此时V型钻头的两个钻翼对该注浆孔的孔壁进行切割形成孔模；当钻杆Ⅰ的上端靠近注浆孔的孔口时，停止静力压入装置的压入，再次从步骤C的钻杆选择一个作为钻杆Ⅱ，将钻杆Ⅱ的下端与钻杆Ⅰ的上端通过螺纹同轴连接，然后取下环箍使防水囊袋的上端口向上提升直至靠近钻杆Ⅱ上端时，通过环箍使防水囊袋的上端口固定在钻杆Ⅱ的外部；采用静力压入装置对钻杆Ⅱ施加压力使其进入注浆孔内，当钻杆Ⅱ的上端靠近注浆孔的孔口时，停止静力压入装置的压入，重复上述钻杆连接及压入过程，直至V型钻头的压入深度达到设定的深度时停止，此时防水囊袋的上端口通过环箍固定在最上部钻杆的外部，从而完成该注浆孔的孔模形成过程；
E、将V型钻头在注浆孔内提升0.1～0.25m，然后将环箍取下，并使空气压缩机的注气管路从防水囊袋的上端口伸入到靠近V型钻头与囊袋固定座连接处，启动空气压缩机向防水囊袋内注入压力为1.6～2.0MPa的空气，囊袋固定座受到压缩空气的冲击力，由于冲击力大于囊袋固定座与V型钻头之间的摩擦力使囊袋固定座与V型钻头分离，囊袋固定座落在注浆孔底部，同时压缩空气充入防水囊袋中，使防水囊袋开始膨胀，防水囊袋膨胀后进入形成的孔模内，当防水囊袋完全膨胀后停止空气压缩机注入空气，并将注气管路从防水囊袋的上端口取出；
F、将防水囊袋上端口完全打开使其内部的高压空气排出，然后采用提升机带动最上部的钻杆在注浆孔内向上提升，每当一个钻杆整体从注浆孔内取出后停止提升机工作，并将该钻杆拆卸，然后提升机继续对下方的钻杆进行提升，如此重复，直至V型钻头从注浆孔内取出；
G、将已混合的聚氨酯从防水囊袋的上端口注入防水囊袋内，聚氨酯在防水囊袋内发泡后膨胀固化，从而完成该注浆孔的聚氨酯帷幕构建；
H、重复步骤D～G，依次对各个注浆孔进行聚氨酯帷幕构建，最终完成整个富含水堤坝聚氨酯防护体系的构筑。
进一步，所述防水囊袋的长度与设定的孔模深度相同，且防水囊袋采用海帕龙胶布制成。
进一步，所述聚氨酯的发泡倍数为5倍。
进一步，所述步骤C中各个钻杆的结构相同。
与现有技术相比，本发明将囊袋固定座与V型钻头相对固定，V型钻头依次与多个钻杆同轴连接，采用一个防水囊袋将V型钻头和多个钻杆包裹，在V型钻头压入注浆孔内形成孔模后，用高压空气将囊袋固定座与V型钻头分离，确保了囊袋固定座对孔模的支撑，同时空气压缩机使收缩状态的防水囊袋膨胀进入孔模中，从而对形成的孔模有个基本的支撑，这样在V型钻头从注浆孔提升取出后，形成的孔模不会由于周围应力的作用发生闭合。另外聚氨酯注入防水囊袋内，由于聚氨酯在防水囊袋内进行发泡，使其与堤坝内的水分分离，从而保证发泡固化后聚氨酯的质量，进而确保了整个堤坝的聚氨酯防护体系的质量，最终使堤坝达到所需的防渗加固效果。
附图说明
图1是本发明中聚氨酯帷幕构筑的结构示意图。
图中：1、V型钻头，2、钻杆，3、防水囊袋，4、环箍，5、静力压入装置。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图1所示，以该图的上方为上方、下方为下方进行描述，本发明的具体步骤为：
A、根据堤坝的防渗加固要求与V型钻头1的最大宽度尺寸，规划出各个注浆孔布设的走向及相邻注浆孔之间的间距，从而确定各个注浆孔的钻设位置；
B、采用钻机依次对步骤A中各个注浆孔的钻设位置进行钻孔，完成各个注浆孔的钻设；
C、预先设定各个注浆孔形成孔模的深度，然后根据设定的孔模深度确定所需的钻杆2数量，及确定上下开有端口的防水囊袋3长度不小于设定的孔模深度，所述钻杆2的直径与V型钻头1的直径相同；根据V型钻头1形状确定囊袋固定座的形状，使囊袋固定座能套在V型钻头1的外部、且囊袋固定座与V型钻头1之间通过过盈配合相对固定；
D、将步骤C得出的囊袋固定座安装在V型钻头1的外部，然后选择步骤C中的一个钻杆2作为钻杆Ⅰ，该钻杆Ⅰ的下端通过螺纹与V型钻头1的上端同轴连接；将防水囊袋3套设在V型钻头1及钻杆Ⅰ的外部、且防水囊袋3处于收缩状态(该状态便于防水囊袋3进入注浆孔)；防水囊袋3的下端口与囊袋固定座固定密封连接，防水囊袋3的上端口通过环箍4固定在靠近钻杆Ⅰ上端的外部，采用静力压入装置5将V型钻头1及钻杆Ⅰ压入其中一个注浆孔内，防水囊袋3随着V型钻头1进入注浆孔内，此时V型钻头1的两个钻翼对该注浆孔的孔壁进行切割形成孔模；当钻杆Ⅰ的上端靠近注浆孔的孔口时，停止静力压入装置5的压入，再次从步骤C的钻杆选择一个作为钻杆Ⅱ，将钻杆Ⅱ的下端与钻杆Ⅰ的上端通过螺纹同轴连接，然后取下环箍4使防水囊袋3的上端口向上提升直至靠近钻杆Ⅱ上端时，通过环箍4使防水囊袋3的上端口固定在钻杆Ⅱ的外部；采用静力压入装置5对钻杆Ⅱ施加压力使其进入注浆孔内，当钻杆Ⅱ的上端靠近注浆孔的孔口时，停止静力压入装置5的压入，重复上述钻杆2连接及压入过程，直至V型钻头1的压入深度达到设定的深度时停止，此时防水囊袋3的上端口通过环箍4固定在最上部钻杆的外部，从而完成该注浆孔的孔模形成过程；
E、将V型钻头1在注浆孔内提升0.1～0.25m，然后将环箍4取下，并使空气压缩机的注气管路从防水囊袋3的上端口伸入到靠近V型钻头1与囊袋固定座连接处，启动空气压缩机向防水囊袋3内注入压力为1.6～2.0MPa的空气，囊袋固定座受到压缩空气的冲击力，由于冲击力大于囊袋固定座与V型钻头1之间的摩擦力使囊袋固定座与V型钻头1分离，囊袋固定座落在注浆孔底部，同时压缩空气充入防水囊袋3中，使防水囊袋3开始膨胀，防水囊袋3膨胀后进入形成的孔模内，当防水囊袋3完全膨胀后停止空气压缩机注入空气，并将注气管路从防水囊袋3的上端口取出；
F、将防水囊袋3上端口完全打开使其内部的高压空气排出，然后采用提升机带动最上部的钻杆2在注浆孔内向上提升，每当一个钻杆2整体从注浆孔内取出后停止提升机工作，并将该钻杆2拆卸，然后提升机继续对下方的钻杆2进行提升，如此重复，直至V型钻头1从注浆孔内取出；
G、将已混合的聚氨酯(采用已知方法制备)从防水囊袋3的上端口注入防水囊袋3内，聚氨酯在防水囊袋3内发泡后膨胀固化，从而完成该注浆孔的聚氨酯帷幕构建；
H、重复步骤D～G，依次对各个注浆孔进行聚氨酯帷幕构建，最终完成整个富含水堤坝聚氨酯防护体系的构筑。
进一步，所述防水囊袋3的长度与设定的孔模深度相同，且防水囊袋3采用海帕龙胶布制成。
进一步，所述聚氨酯的发泡倍数为5倍。
进一步，所述步骤C中各个钻杆2的结构相同。
上述的环箍4、钻杆2、V型钻头1、静力压入装置5、钻机、提升机和空气压缩机均为已知结构或设备。
Claims (4)
1.一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
A、根据堤坝的防渗加固要求与V型钻头的最大宽度尺寸，规划出各个注浆孔布设的走向及相邻注浆孔之间的间距，从而确定各个注浆孔的钻设位置；
B、采用钻机依次对步骤A中各个注浆孔的钻设位置进行钻孔，完成各个注浆孔的钻设；
C、预先设定各个注浆孔形成孔模的深度，然后根据设定的孔模深度确定所需的钻杆数量，及确定上下开有端口的防水囊袋长度不小于设定的孔模深度，所述钻杆的直径与V型钻头的直径相同；根据V型钻头形状确定囊袋固定座的形状，使囊袋固定座能套在V型钻头的外部、且囊袋固定座与V型钻头之间通过过盈配合相对固定；
D、将步骤C得出的囊袋固定座安装在V型钻头的外部，然后选择步骤C中的一个钻杆作为钻杆Ⅰ，该钻杆Ⅰ的下端通过螺纹与V型钻头的上端同轴连接；将防水囊袋套设在V型钻头及钻杆Ⅰ的外部、且防水囊袋处于收缩状态；防水囊袋的下端口与囊袋固定座固定密封连接，防水囊袋的上端口通过环箍固定在靠近钻杆Ⅰ上端的外部，采用静力压入装置将V型钻头及钻杆Ⅰ压入其中一个注浆孔内，防水囊袋随着V型钻头进入注浆孔内，此时V型钻头的两个钻翼对该注浆孔的孔壁进行切割形成孔模；当钻杆Ⅰ的上端靠近注浆孔的孔口时，停止静力压入装置的压入，再次从步骤C的钻杆选择一个作为钻杆Ⅱ，将钻杆Ⅱ的下端与钻杆Ⅰ的上端通过螺纹同轴连接，然后取下环箍使防水囊袋的上端口向上提升直至靠近钻杆Ⅱ上端时，通过环箍使防水囊袋的上端口固定在钻杆Ⅱ的外部；采用静力压入装置对钻杆Ⅱ施加压力使其进入注浆孔内，当钻杆Ⅱ的上端靠近注浆孔的孔口时，停止静力压入装置的压入，重复上述钻杆连接及压入过程，直至V型钻头的压入深度达到设定的深度时停止，此时防水囊袋的上端口通过环箍固定在最上部钻杆的外部，从而完成该注浆孔的孔模形成过程；
E、将V型钻头在注浆孔内提升0.1～0.25m，然后将环箍取下，并使空气压缩机的注气管路从防水囊袋的上端口伸入到靠近V型钻头与囊袋固定座连接处，启动空气压缩机向防水囊袋内注入压力为1.6～2.0MPa的空气，囊袋固定座受到压缩空气的冲击力，由于冲击力大于囊袋固定座与V型钻头之间的摩擦力使囊袋固定座与V型钻头分离，囊袋固定座落在注浆孔底部，同时压缩空气充入防水囊袋中，使防水囊袋开始膨胀，防水囊袋膨胀后进入形成的孔模内，当防水囊袋完全膨胀后停止空气压缩机注入空气，并将注气管路从防水囊袋的上端口取出；
F、将防水囊袋上端口完全打开使其内部的高压空气排出，然后采用提升机带动最上部的钻杆在注浆孔内向上提升，每当一个钻杆整体从注浆孔内取出后停止提升机工作，并将该钻杆拆卸，然后提升机继续对下方的钻杆进行提升，如此重复，直至V型钻头从注浆孔内取出；
G、将已混合的聚氨酯从防水囊袋的上端口注入防水囊袋内，聚氨酯在防水囊袋内发泡后膨胀固化，从而完成该注浆孔的聚氨酯帷幕构建；
H、重复步骤D～G，依次对各个注浆孔进行聚氨酯帷幕构建，最终完成整个富含水堤坝聚氨酯防护体系的构筑。
2.根据权利要求1所述的一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，其特征在于，所述防水囊袋的长度与设定的孔模深度相同，且防水囊袋采用海帕龙胶布制成。
3.根据权利要求1所述的一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，其特征在于，所述聚氨酯的发泡倍数为5倍。
4.根据权利要求1所述的一种确保富含水堤坝聚氨酯防护体系构筑质量的方法，其特征在于，所述步骤C中各个钻杆的结构相同。
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