CN110374057A - 一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头及注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头，包括两个注浆管和与注浆管下部连接的喷头本体；每个注浆管的上部分别设置有开关；喷头本体包括混合室和出浆室，混合室的内部设置有搅拌件；混合室的下部通过螺纹管连接有出浆室，出浆室的下部设置有排浆孔。本发明还涉及一种堤坝大深度渗漏水快速注浆方法，包括：钻取注浆孔，钻取深度至堤坝渗漏位置；将两个注浆管的一端与喷头本体连接，另一端与注浆设备连接；将喷头本体深入至堤坝渗漏位置；分别将用于高聚物中的两种组分通过两个注浆管输送至喷头本体并搅拌混合，从出浆室的排浆孔排出，将渗漏位置空隙迅速填充封堵。本发明能够实现高深度、长距离的堤坝渗漏应急抢险的高聚物快速注浆。
Description
技术领域
本发明涉及水利设施修补加固技术领域，具体涉及一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头及注浆方法。
背景技术
堤防工程是我国防洪体系的重要基础，已建堤防总长达 41万公里，但我国现行堤防基本在以前的基础上加高培厚而成，隐患多，地质条件复杂，汛期险情频发，一旦致灾，影响重大。因此急需提高我国堤防隐患应急抢险技术与装备水平。世界堤防和大坝 （土石坝）破坏实例调查结果表明，由于渗透稳定性造成的破坏与失事，占整类事故的 40% 以上。渗漏发生时地层中土粒在渗流作用下沿渗漏路径运动，在管涌口出被带出，造成地层局部范围被水掏空，如果任其发展，将引起堤防溃决。
目前现行的堤防除险加固技术为垂直防渗加固技术包括灌浆防渗加固技术和防渗墙加固技术。但在实际工程运用过程中，也发现上述各项堤坝防渗技术都存在不同程度的缺陷和某些局限性，存在的普遍问题是施工周期长，效率低，对坝体的扰动或破坏较大，造价较高，效果和耐久性不足。因此面对我国堤坝较严重的安全形势，加快开发新型、高效的堤坝除险加固技术，形成快速、有效的系统化新技术，对于保障堤坝的安全运行、保护人们群众生命和财产安全、保证我国经济建设的重要成果，具有重要的社会经济价值。基于此本发明人从柔性防渗理念出发，提出了以无水反应高聚物注浆材料为基础构建堤坝防渗体的新方法，发明了堤坝“微创”修复成套技术及装备。但目前堤坝防护高聚物注浆技术，采用的是无水反应类双组份高分子聚合物新型注浆材料，该材料反应速度较快，几十秒即可快速固化膨胀，10分钟即可达到强度的90%，在地面将两种高聚物组分混合后，注入注浆导管，通过注浆管将高聚物注射到目标位置，达到封堵管涌的目的。然而由于高聚物反应时间过快，当险情位置深度过大，即注浆导管长度超过20m时，高聚物就会在注浆导管内部反应固化，继而堵死注浆导管，使高聚物无法抵达特定位置完成抢险目的。所以当渗漏险情所在位置深度距离地面超过20m时，该种高聚物注浆修复技术无法满足抢险的要求。而目前，超高堤坝在我国水利设施中占比越来越大，因此亟需研发能应对高深度、长距离应急抢险的高聚物注浆喷头与注浆方法。
发明内容
本发明为解决现有的注浆导管过长时、堤坝修复存在的问题，提供一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头及注浆方法，能够实现高深度、长距离的堤坝渗漏应急抢险的高聚物快速注浆。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头，包括两个注浆管和与注浆管下部连接的喷头本体；
每个所述注浆管的上部分别设置有开关，下部分别设置有单向阀；
所述喷头本体包括混合室和出浆室，混合室的内部设置有搅拌件；所述混合室的下部通过螺纹管连接有出浆室，所述出浆室呈锥形结构，出浆室的下部设置有排浆孔；所述混合室、螺纹管和出浆室内部均连通。
进一步地，所述混合室的上表面呈圆形、截面呈上宽下窄的梯形。
进一步地，所述搅拌件包括转轴和若干搅拌叶，所述转轴的上端与混合室的上壁转动连接，所述转轴的侧壁均匀设置有若干搅拌叶，所述搅拌叶的叶面为矩形，搅拌叶的端部呈倾斜的尖状。
进一步地，每个所述搅拌叶的下端均纵向连接有搅拌杆，所述搅拌杆的下端伸至出浆室，所述搅拌杆的下端呈倒置的圆锥状。
进一步地，两个所述注浆管对应设置在混合室的两侧；
每个所述注浆管的下端穿过混合室的顶部后、伸至混合室的下部，并设置有向搅拌叶方向的折弯，折弯后注浆管的端部以转轴为中心顺向与搅拌叶倾斜设置，且注浆管的端部低于搅拌叶的下表面。
进一步地，所述注浆管设置向搅拌叶方向的折弯的折弯角度为30~60°。
基于一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆方法，包括以下步骤：
步骤1：钻取注浆孔，钻取深度至堤坝渗漏位置；
步骤2：将两个注浆管的一端与喷头本体连接，另一端与注浆设备连接；
步骤3：将喷头本体深入至堤坝渗漏位置；
步骤4：注浆设备分别将用于修补渗漏的高聚物中的两种组分通过两个注浆管输送至喷头本体；
步骤5：高聚物中的两种组分在喷头本体的混合室内通过搅拌混合，从出浆室的排浆孔排出，之后在渗漏位置处迅速反应膨胀固化，将渗漏位置空隙迅速填充封堵。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明通过将高聚物分成两个组分，两个组分分别沿着注浆管注入，在喷头本体内在进行混合成型，再进行渗漏防堵；因此注浆管可适用于不同深度或长度的堤坝渗漏修复，不用担心高聚物在注浆管内固化，注浆管深度或长度可调，通过调整加长注浆管长度，能够实现不同深度的注浆修复。
本发明的喷头本体内设置有搅拌件，高聚物的两种组分进入混合室后，由于注浆设备输出的注浆液具有一定的压力，由于注浆管的下部设置有折弯，两种组分从注浆管相同时针方向冲击搅拌叶，使搅拌叶向一个方向转动，从而带动搅拌杆转动，将两种组分更充分的混合，之后从排浆孔排出到堤坝的渗漏为止，此过程时间很短，并不会造成高聚物的固化，适用性更强。
本发明通过喷头本体注射的高聚物材料防水性能优良，耐久性好，并具有较好的韧性，能够与堤坝材料有效胶结；本发明施工便捷，利于抢险；材料注射后几秒内即发生化学反应，体积迅速膨胀并固化，15分钟内可形成90%以上的强度；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，达到自行填充空隙、加固土体、卵石、混凝土结构的目的，而且材料固化后其密度或强度可根据工程需要灵活调控。
附图说明
图1是本发明一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头的结构示意图。
图2是本发明一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头本体的侧视图。
图3是本发明一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头的图2的A-A向剖视图。
图4是本发明一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头的使用状态示意图。
附图中标号为：1为注浆管，2为开关，3为混合室，4为螺纹管，5为出浆室，6为排浆孔，7为转轴，8为搅拌叶，9为搅拌杆，10为单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1：如图1~图3所示，一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头，包括两个注浆管1和与注浆管1下部连接的喷头本体；
每个所述注浆管1的上部分别设置有开关2，下部分别设置有单向阀10；单向阀10防止在修复的过程中渗漏水回流；
所述喷头本体包括混合室3和出浆室5，混合室3的内部设置有搅拌件；所述混合室3的下部通过螺纹管4连接有出浆室5，所述出浆室5呈锥形结构，出浆室5的下部设置有排浆孔6；所述混合室3、螺纹管4和出浆室5内部均连通。
作为一种优选地实施方式，所述混合室3的上表面呈圆形、截面呈上宽下窄的梯形，便于注浆液向下流动。
作为一种优选地实施方式，所述搅拌件包括转轴7和若干搅拌叶8，所述转轴7的上端与混合室3的上壁转动连接，所述转轴7的侧壁均匀设置有若干搅拌叶8，所述搅拌叶8的叶面为矩形，搅拌叶8的端部呈倾斜的尖状。
为进一步优化产品结构，每个所述搅拌叶8的下端均纵向连接有搅拌杆9，所述搅拌杆9的下端伸至出浆室5，所述搅拌杆9的下端呈倒置的圆锥状，能够是搅拌杆9对混合后的注浆液更加充分的搅拌。
为进一步优化产品结构，两个所述注浆管1对应设置在混合室3的两侧；
具体的，如图2~3所示，每个所述注浆管1的下端穿过混合室3的顶部后、伸至混合室3的下部，并设置有向搅拌叶8方向的折弯，折弯后注浆管1的端部以转轴7为中心顺向与搅拌叶8倾斜设置，且注浆管1的端部低于搅拌叶8的下表面。注浆管1折弯后与搅拌叶8呈倾斜设置，便于从注浆管1输出的注浆液对搅拌叶8有更大力的冲击，使搅拌叶8转动；倾斜的角度以不小于30°为宜，倾斜的角度过小的话，有可能会使注浆液对搅拌叶8形不成冲击力。
作为一种优选地实施方式，所述注浆管1设置向搅拌叶8方向的折弯的折弯角度为30~60°。优选地，本实施例中设置的折弯角度为45°，使注浆液能更大程度的从注浆管1喷出至搅拌叶8上。
实施例2：如图4所示，基于一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆喷头的一种堤坝大深度渗漏水快速封堵注浆方法，包括以下步骤：
步骤1：钻取注浆孔，钻取深度至堤坝渗漏位置；
步骤2：将两个注浆管1的一端与喷头本体连接，另一端与注浆设备连接；
步骤3：将喷头本体深入至堤坝渗漏位置；
步骤4：注浆设备分别将用于修补渗漏的高聚物中的两种组分通过两个注浆管1输送至喷头本体；
应当说明的是，在此步骤之前，预先将用于修补渗漏的高聚物分成包含两种组分的注浆液，通过两个注浆设备分别向两个注浆管1注入上述两种注浆液，打开注浆管1上的开关2，注浆液顺着注浆管1注入喷头本体。
步骤5：高聚物中的两种组分在喷头本体的混合室3内通过搅拌混合，由于注浆设备的注浆压力和注浆液在注浆管1中下降过程中的势能转化为动能，注浆液顺着注浆管1排出的时候，对搅拌叶8形成冲击力，使搅拌叶8旋转，搅拌叶8旋转带动搅拌杆9转动，两种注浆液在搅拌的过程中混合更加均匀，混合后进入出浆室5，顺着出浆室5的排浆孔6排出，由于喷头头本体处在渗漏位置，从排浆孔6排出的高聚物在渗漏位置处迅速反应膨胀固化，将渗漏位置空隙迅速填充封堵；至此完成堤坝的渗漏修复。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (7)
1.一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头，其特征在于，包括两个注浆管（1）和与注浆管（1）下部连接的喷头本体；
每个所述注浆管（1）的上部分别设置有开关（2），下部分别设置有单向阀（10）；
所述喷头本体包括混合室（3）和出浆室（5），混合室（3）的内部设置有搅拌件；所述混合室（3）的下部通过螺纹管（4）连接有出浆室（5），所述出浆室（5）呈锥形结构，出浆室（5）的下部设置有排浆孔（6）；所述混合室（3）、螺纹管（4）和出浆室（5）内部均连通。
2.根据权利要求1所述的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头，其特征在于，所述混合室（3）的上表面呈圆形、截面呈上宽下窄的梯形。
3.根据权利要求1所述的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头，其特征在于，所述搅拌件包括转轴（7）和若干搅拌叶（8），所述转轴（7）的上端与混合室（3）的上壁转动连接，所述转轴（7）的侧壁均匀设置有若干搅拌叶（8），所述搅拌叶（8）的叶面为矩形，搅拌叶（8）的端部呈倾斜的尖状。
4.根据权利要求3所述的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头，其特征在于，每个所述搅拌叶（8）的下端均纵向连接有搅拌杆（9），所述搅拌杆（9）的下端伸至出浆室（5），所述搅拌杆（9）的下端呈倒置的圆锥状。
5.根据权利要求3所述的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头，其特征在于，两个所述注浆管（1）对应设置在混合室（3）的两侧；
每个所述注浆管（1）的下端穿过混合室（3）的顶部后、伸至混合室（3）的下部，并设置有向搅拌叶（8）方向的折弯，折弯后注浆管（1）的端部以转轴（7）为中心顺向与搅拌叶（8）倾斜设置，且注浆管（1）的端部低于搅拌叶（8）的下表面。
6.根据权利要求5所述的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头，其特征在于，所述注浆管（1）设置向搅拌叶（8）方向的折弯的折弯角度为30~60°。
7.基于权利要求1~6任一项所述的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆喷头的一种堤坝大深度渗漏水快速注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：钻取注浆孔，钻取深度至堤坝渗漏位置；
步骤2：将两个注浆管（1）的一端与喷头本体连接，另一端与注浆设备连接；
步骤3：将喷头本体深入至堤坝渗漏位置；
步骤4：注浆设备分别将用于修补渗漏的高聚物中的两种组分通过两个注浆管（1）输送至喷头本体；
步骤5：高聚物中的两种组分在喷头本体的混合室（3）内通过搅拌混合，从出浆室（5）的排浆孔（6）排出，之后在渗漏位置处迅速反应膨胀固化，将渗漏位置空隙迅速填充封堵。
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