CN111749198A - 渠道板水下注浆稳固与抬升方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水利工程中的渠道板加固修复技术领域，具体涉及一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，a、对于已损害的渠道板，首先拆除破损渠道板，清理整平渠道板下的碎石层，然后将安放好注浆导管的新渠道板放置在碎石层上，其中位于渠道板边部的注浆导管下绑扎有土工布袋；对于未损坏仅出现沉陷的渠道板，在渠道板上预留或现场钻取的注浆孔内安放注浆导管；b、通过渠道板边部的注浆导管进行高聚物注浆，再通过渠道板中部的注浆导管进行高聚物注浆；c、用截管器切除露出渠道板的注浆导管，并修平切口；d、清除渠道板上的多余高聚物。本发明的方法能够实现对水下受损或沉陷渠道板的快速修复与防渗加固，为输水渠道的安全运行提供技术指导。

Description

渠道板水下注浆稳固与抬升方法
技术领域
本发明涉及水利工程中的渠道板加固修复技术领域，具体涉及一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法。
背景技术
随着我国经济实力和科技水平的不断发展，水资源的合理调度和整治已成为国家的重大战略。特别是近年来，随着南水北调中线工程的开通运行及我国对城市河道整治力度的加大，对于输水渠道的保护就变得尤为重要。然而，在现有在运行的渠道中，出现较多的病害当属渠道板的沉陷和开裂。当然，作为渠道的第一道保护层，渠道板的损坏也将会加剧水对渠堤的冲刷淘蚀以及渗透破坏，长期下来会引起渠道边坡的失稳或管涌等重大危害。所以，对于渠道板的修复治理就尤为重要，常规的方法就是对受损或出现沉陷的渠道板进行更换，但是水下更换或修复时，传统的水泥难以起到稳固和抬升的作用，长此以往在水的冲刷淘蚀下，更换修复的渠道板会发生沉陷滑落破坏，渠道板下方的碎石和砂层也会被水体带走，严重影响渠道安全。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，能够实现对水下受损或沉陷渠道板的快速修复与防渗加固，为输水渠道的安全运行提供技术指导。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，包括以下步骤：
a、对于已损害的渠道板，首先拆除破损渠道板，清理整平渠道板下的碎石层，然后将安放好注浆导管的新渠道板放置在碎石层上，其中位于渠道板边部的注浆导管下绑扎有土工布袋；对于未损坏仅出现沉陷的渠道板，在渠道板上预留或现场钻取的注浆孔内安放注浆导管；
b、通过渠道板边部的注浆导管进行高聚物注浆，再通过渠道板中部的注浆导管进行高聚物注浆；
c、用截管器切除露出渠道板的注浆导管，并修平切口；
d、清除渠道板上的多余高聚物。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述土工布袋的长度与渠道板所需抬升高度一致，且土工布袋置于碎石层与渠道板之间。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述步骤a中的渠道板所处的渠道结构从里到外依次由渠堤、砂垫层、碎石层、渠道板组成，渠堤、砂垫层、碎石层、渠道板均是处于有水状态下。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述渠道板上设有五个注浆孔，四角各设一个，中间设一个。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述注浆导管为不锈钢镀锌管。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述注浆导管的直径为5mm。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述步骤b中所用的高聚物为非水反应聚氨酯高聚物注浆材料。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述土工布袋采用有纺长丝机织土工布制作。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述步骤b中的注浆压力控制在2MPa-5MPa之间。
进一步地，在上述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法中，所述步骤b中注浆时，对于未损坏仅出现沉陷的渠道板，边注浆边观察，待需抬升的渠道板与相邻渠道板齐平为止。
本发明的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法的有益效果：
本发明的渠道板水下注浆稳固与抬升方法利用注浆导管向渠道板下部和土工布袋中注射高聚物，借助高聚物注浆材料非水反应、流动性好、快速膨胀、高粘结等特性，高聚物一方面快速充满土工布袋实现有水情况下渠道板抬升，且可通过调整土工布袋长度做精准抬升，另一方面可直接利用材料膨胀反应特性将渠道板下碎石层中水分快速驱替，然后可对渠道板下方的碎石层进行有效固结抬升，并粘结渠道板，实现有水情况下渠道板快速更换或修复后的稳固，该方法既可以对渠道结构防渗加固，防止水体对渠道板下方的碎石层和砂层淘蚀，从而防止进一步引起渠道板沉陷，又可以固结渠道板，防止渠道板在水的冲刷下松动滑落破坏，该方法快速、高效、施工便捷，且所用注浆材料绿色、环保对水体无污染、且该技术克服了常规技术难以在水下施工的缺点，能够实现对水下受损或沉陷渠道板的快速修复与防渗加固，为输水渠道的安全运行提供技术指导，同时该方法使用注浆管直径为5mm，基本对渠道板无损害，保证了原渠道板的结构完整性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的更换渠道板时的水下注浆状态的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的抬升渠道板时的水下注浆状态的结构示意图。
图3是根据本发明实施例的渠道板上注浆孔的位置分布结构示意图。
图中：1是渠堤，2是砂垫层，3是碎石层，4是土工布袋，5是接缝，6是高聚物，7是注浆导管，8是渠道板，9是注浆孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法做更加详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图3，本实施例公开了一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，可以用于水下受损渠道板的更换或水下沉陷渠道板的抬升与防渗加固，并对渠道板下方的碎石层进行固结，具体包括以下步骤：
a、对于已损害的渠道板，首先拆除破损渠道板，清理整平渠道板下的碎石层，然后将安放好注浆导管的新渠道板放置在碎石层上，其中位于渠道板边部的注浆导管下绑扎有土工布袋；针对由于水对基础侵蚀淘刷导致的下沉但并未完全损坏的渠道板，直接在原渠道板上打孔或在渠道板上预留的注浆孔内安放注浆导管；
b、实施注浆，通过渠道板边部的注浆导管进行高聚物注浆，先通过渠道板边部的注浆导管注浆，更容易将渠道板抬升，且不易使渠道板偏斜，再通过渠道板中部的注浆导管进行高聚物注浆，利用高聚物能迅速反应膨胀并有较好胶结的能力，填充渠道板下方空腔，胶结碎石层和渠道板，并对沉降的渠道板进行抬升，之后可以保持渠道板基础稳定，且可以作为防渗层对基础进行防护，本步骤中所用的高聚物为非水反应聚氨酯高聚物注浆材料，非水反应聚氨酯高聚物是一种能在水中胶结、稳固碎石且具有膨胀性，能抬升渠道板并能防渗加固的材料，其反应时间快，膨胀倍数仅1-2倍；
c、用截管器切除露出渠道板的注浆导管，并修平切口；
d、清除渠道板上的多余高聚物。
优选地，土工布袋的长度与渠道板所需抬升高度一致，且土工布袋置于碎石层与渠道板之间，通过向土工布袋中注浆以抬升渠道板，可通过调整土工布袋长度做精准抬升，进而提高渠道板的稳定性和抗渗性能。
本实施例中，步骤a中的渠道板所处的渠道结构从里到外依次由渠堤、砂垫层、碎石层、渠道板组成，渠堤、砂垫层（粒径0-10cm）、碎石层、渠道板均是处于有水状态下。
优选地，每块渠道板上设有五个注浆孔，四角各设一个，中间设一个，注浆孔孔径为5mm，避免钻孔过大对衬砌板造成损坏。
优选地，注浆导管为不锈钢镀锌管，钢管外径5mm，且易弯曲。
优选地，注浆导管的直径为5mm。
优选地，土工布袋采用有纺长丝机织土工布制作，其具有高强度、低延伸、耐持久、耐腐蚀。
优选地，步骤b中的注浆压力控制在2MPa-5MPa之间，便于抬升高度的控制。
优选地，步骤b中注浆时，对于未损坏仅出现沉陷的渠道板，由于高聚物浆液完全膨胀需要时间，所以每注射一下就要停下来观察一段时间，待需抬升的渠道板与相邻渠道板齐平为止停止注浆。
本申请为验证上述渠道板水下注浆稳固与抬升方法，设计一长1.5m宽1.5m深0.5m的长方形试验槽，并根据不同工况设计三种模型试验：
模型试验一中，在长方体槽中从下到上依次设置砂层、碎石层然后注水将其淹没，之后在碎石层上部放置长1.4m宽1.4m厚0.2m的C30混凝土板，其中混凝土板与模型槽之间不接触，即混凝土板周围为不密封状态，水可以淹没混凝土板。之后在混凝土板上部打孔，然后将注浆导管插入注浆孔内实施注浆，高聚物注入到渠道板下方碎石层后迅速反应膨胀，将混凝土板向上抬升4cm。使用吊车将混凝土板提起后发现，浆液与碎石紧密胶结并粘附在混凝土板下部，说明高聚物能在水下对渠道板实施抬升并具有较好的稳固与胶结能力。
模型试验二中，在长方体槽中从下到上依次设置砂层、碎石层然后注水将其淹没，之后在碎石层上部放置长1.4m宽1.4m厚0.2m的C30混凝土板，但使用密封材料将混凝土板与模型槽之间的孔隙进行填充，对混凝土板周围进行密封，在混凝土板下部营造有水封闭环境，混凝土板上部为无水环境。之后在混凝土板上部打孔，然后将注浆导管插入注浆孔内实施注浆，高聚物注入到渠道板下方碎石层后迅速反应膨胀，将混凝土板下部水分从其他注浆孔中挤出，并将混凝土板向上抬升4cm。使用吊车将混凝土板提起后发现，浆液与碎石紧密胶结并粘附在混凝土板下部，且模型槽内几乎全部被排出，无剩余水分。说明利用高聚物材料快速膨胀的特点，能够驱替碎石层内的水分，填充空隙，实施抬升，并形成坚固、稳定和持久的防渗固结体。
模型试验三中，在不密封的模型水槽内，从下到上依次设置砂层、碎石层和混凝土板，在注浆管一端捆扎高聚物土工布袋，土工布袋长4cm，然后将注浆管置入在渠道板上提前预制好的注浆孔内，然后固定渠道板与注浆管，向土工布袋内注射高聚物材料，材料发生反应后体积迅速膨胀固化，填充布袋，最终混凝土板向上抬升了4cm。说明水下布袋桩抬升技术切实可行，同时可根据需要抬升的距离选择不同长度的土工布袋，相比直接在钻孔中实施注浆更易达到精确控制抬升的目的。
另外为验证高聚物在水中的胶结能力，设计试验将一定级配碎石放到注浆模具中，并在其中注满水，然后实施注浆，注浆过程中浆液将模具内水体从模具缝隙中挤出，然后胶结碎石。注浆完成后，对试件脱模，然后使用万能试验机测试固结体的抗压强度，结果显示强度超过1MPa，说明高聚物在水中也具有较好的胶结稳固能力。
本渠道板水下注浆稳固与抬升方法提出了一种利用非水反应聚氨酯材料修复水下渠道结构的思路，提出了有水条件下对渠道板快速修复的技术方法，本方法可通过调整土工布袋长度做精准抬升，然后配合中间注浆孔注浆可利用材料膨胀反应特性将渠道板下碎石层中水分驱替，然后再固结碎石层，粘结渠道板，一方面可以防渗加固，防止水体对渠道板下方的碎石层和砂层淘蚀，从而进一步引起渠道板沉陷，一方面可以固结，防止渠道板在水的冲刷下松动滑落破坏，治本也治根，本方法快速、高效、施工便捷，且所用注浆材料绿色、环保对水体无污染、且该技术克服了常规技术难以在水下施工的缺点。
下面介绍采用本渠道板水下注浆稳固与抬升方法进行渠道板加固修复的具体实施例：
实施例1，该实施例以更换水下破损的渠道板为例，具体方法参见图1，图3，具体施工过程如下：
步骤a、清理受损渠道板表面的淤泥及接缝中的填缝材料，取出受损渠道板， 清理出碎石层表面的粘结材料，并对碎石层进行整平处理，取新的渠道板进行钻孔，按照图3布置注浆孔，在注浆导管上绑扎土工布袋，在渠道板四角的注浆孔中安放带土工布袋的注浆导管，在渠道板中间的注浆孔中安放不带土工布袋的注浆导管，将带有注浆导管的渠道板放置在碎石层上；
步骤b、调整好注浆设备，先以对角形式将分布在渠道板四角的土工布袋注满，实现渠道板的抬升，最后注中间的位置；
步骤c、用截管器切去多余的注浆导管，并用锉刀磨平切口；
步骤d、清除渠道板上从接缝溢出多余的高聚物。
实施例2，该实施例以抬升水下沉陷的渠道板为例，具体方法参见图2，图3，具体施工过程如下：
步骤a、在渠道板上进行钻孔，按照图3布置注浆孔，在渠道板上按放好注浆导管；
步骤b、调整好注浆设备，先以对角形式将渠道板四角注浆，最后在中间位置注浆，由于高聚物浆液完全膨胀需要的时间为10-20秒，所以每注射一下就要停下来观察10秒，待与原渠道板齐平为止停止注浆；
步骤c、用截管器切去多余的注浆导管，并用锉刀磨平切口；
步骤d: 清除渠道板上从接缝溢出的多余高聚物。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对于已损害的渠道板，首先拆除破损渠道板，清理整平渠道板下的碎石层，然后将安放好注浆导管的新渠道板放置在碎石层上，其中位于渠道板边部的注浆导管下绑扎有土工布袋；对于未损坏仅出现沉陷的渠道板，在渠道板上预留或现场钻取的注浆孔内安放注浆导管；
b、通过渠道板边部的注浆导管进行高聚物注浆，再通过渠道板中部的注浆导管进行高聚物注浆；
c、用截管器切除露出渠道板的注浆导管，并修平切口；
d、清除渠道板上的多余高聚物。
2.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述土工布袋的长度与渠道板所需抬升高度一致，且土工布袋置于碎石层与渠道板之间。
3.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述步骤a中的渠道板所处的渠道结构从里到外依次由渠堤、砂垫层、碎石层、渠道板组成，渠堤、砂垫层、碎石层、渠道板均是处于有水状态下。
4.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述渠道板上设有五个注浆孔，四角各设一个，中间设一个。
5.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述注浆导管为不锈钢镀锌管。
6.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述注浆导管的直径为5mm。
7.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述步骤b中所用的高聚物为非水反应聚氨酯高聚物注浆材料。
8.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述土工布袋采用有纺长丝机织土工布制作。
9.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述步骤b中的注浆压力控制在2MPa-5MPa之间。
10.根据权利要求1所述的一种渠道板水下注浆稳固与抬升方法，其特征在于，所述步骤b中注浆时，对于未损坏仅出现沉陷的渠道板，需要边注边观察，待需抬升的渠道板与相邻渠道板齐平为止。
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