CN111794238A - 一种充填可溶晶体的注浆结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充填可溶晶体的注浆结构及施工方法，结构包含透水段与注浆段，所述透水段与注浆段之间设置止水构件，所述透水段内设有透水管，所述透水管内填充有固态的可溶晶体，所述透水段内设有排水管的进水口，所述排水管进水口的高程高于所述排水管出水口的高程。本结构有利于提高注浆压力，减少所述注浆段的裂隙，提高封闭效果，进而提升透水段的负压效果，在注浆时能够有效支撑止水构件，防止浆体进入透水段而干扰负压环境的形成，避免透水管的堵塞，防止止水构件因挤压而产生较大位移，有利于保证斜坡深层的持续性排水效果，对解决大型滑坡的排水治理问题具有重大意义。

Description

一种充填可溶晶体的注浆结构及施工方法
技术领域
本发明涉及斜坡排水工程技术领域，特别涉及一种充填可溶晶体的注浆结构及施工方法。
背景技术
降雨入渗是改变斜坡体力学参数、诱发滑坡的重要因素之一，斜坡及时有效的排水是解决该问题的有效方法。现有斜坡的排水措施主要有：地表排水沟及排水盲沟、集水井抽水、水平排水孔、地下排水洞、负压排水技术等。
现有边坡负压排水技术主要是将边坡钻孔划分为透水钻孔段和注浆封闭钻孔段，两者之间设置遇水膨胀橡胶止水环，如中国专利公开号CN107246019A所述的一种边坡地下水钻孔自启动负压排水系统，具有向下倾斜的钻孔，向注浆封闭钻孔段内注浆，预留的透水钻孔段与外界大气隔绝，所述排水管进水口设于透水管中、出水口穿过遇水膨胀橡胶止水环伸出地表以便排水。排水过程发生前，孔内压力会随地下水的入渗而逐步增高，促使地下水自然流出出水口，当排水过程发生后，由于排水管的排水能力大于坡体地下水入渗到透水钻孔段空腔内的流量，透水管内的气压小于大气压（即形成负压），因而透水管周围土体中的水继续流向透水管，迫使坡体地下水快速流向钻孔以排出地表。同时，由于透水管内存在负压，透水管周围各个方向的水都会流向透水管，因而，排水范围会增大，排水范围增大更有利于排出坡体中的地下水。
但是，在现场施工过程中，负压排水技术的难点在于需要使透水钻孔段保持透水效果，注浆封闭钻孔段的注浆不能进入透水钻孔段。如果注浆压力大，浆体往往会冲破膨胀橡胶止水环等隔挡结构进入透水钻孔段，导致钻孔失效；如果注浆压力小，则无法封闭钻孔段，形成不了负压的效果。因此，需要一种新的注浆技术来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的负压排水技术难以把控注浆压力，进而容易导致负压排水失效的上述不足，提供一种充填可溶晶体的注浆结构及施工方法。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种充填可溶晶体的注浆结构，包含透水段与注浆段，所述透水段与注浆段之间设置止水构件，所述透水段内设有透水管，所述透水管内填充有固态的可溶晶体，所述透水段内设有排水管的进水口，所述排水管进水口的高程高于所述排水管出水口的高程，所述排水管的扬程小于大气压对应的水柱高度。
所述透水管即是管壁具有透水孔的管体。
所述排水管的扬程小于大气压对应的水柱高度，即是所述排水管进水口与所述钻孔孔口之间的高差小于当地大气压对应的水柱高度，以便能够进行负压排水。
采用本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构，在所述透水管中填充有固态的所述可溶晶体，使得在进行注浆时，能够对所述止水构件给予一定支撑，有利于防止所述浆体进入所述透水段，又能避免所述止水构件被挤压而产生较大位移，同时，能够调高注浆压力，有利于降低所述注浆段的孔隙率，更好的起到封闭作用，以保证所述透水段的负压效果，所述可溶晶体能够溶解，从而改变周围土体的渗透压，进而使周围土体中的水能够流向所述透水段，最终迫使斜坡中的地下水能够排出地表，所述可溶晶体溶解后所述透水管内的空腔能够利于地下水的渗入。采用本结构有利于提高注浆压力，减少所述注浆段的裂隙，提高封闭效果，进而提升透水段的负压效果，在注浆时能够有效支撑止水构件，防止浆体进入透水段而干扰负压环境的形成，避免透水管的堵塞，防止止水构件因挤压而产生较大位移，有利于保证斜坡深层的持续性排水效果，对解决大型滑坡的排水治理问题具有重大意义。
优选的，所述可溶晶体包含固态盐、固态糖、固态明矾和固态冰中的至少一种。
不同的所述可溶晶体的溶解速度不同，可根据实际需要进行选择、搭配。其中，如固态盐、固态明矾，其溶解后会在所述透水段以及排水管中形成一定残留，有利于抑制所述排水管、透水段内植物生长，有效避免发生堵塞，有利于保证整个排水系统的有效性和持续性。
优选的，所述注浆段的浆体为水泥砂浆或水泥-水玻璃双浆体。
优选的，所述止水构件包含遇水膨胀橡胶止水条、止水带或沙袋。
优选的，所述透水管底部设有管靴。
有利于避免所述透水管底部因砂石堆积造成堵塞，影响排水效果。
一种充填可溶晶体的注浆结构的施工方法，应用如上述任一所述的一种充填可溶晶体的注浆结构，包含如下步骤：
a、根据地质勘查，打设向下倾斜的钻孔，并使所述钻孔的透水段位于斜坡控制的地下水位线以下；
b、在所述透水段内设置透水管，然后在所述透水管内插入排水管；
c、向所述透水管内填充固态的可溶晶体，然后安装止水构件封堵所述透水段；
d、向所述钻孔中注入浆体形成注浆段，完成注浆结构的施工。
采用本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构的施工方法，通过在所述透水管中填充固态的可溶晶体以支撑所述止水构件，并未额外增加较大难度和成本，有效提高注浆环节的注浆压力，有利于提高注浆效率，避免损坏止水部件，有效保证注浆效果，从而保证负压环境的有效形成，进而保障排水系统的有效运行，实现持续性排水。
优选的，在步骤d之后，还包含如下步骤：
e、从所述排水管的出水口向所述透水管内注入水；
f、待所述可溶晶体溶解后，将溶液从所述排水管的出水口抽出并检测，当所述溶液中所述可溶晶体的浓度ρ满足要求时，停止抽吸，完成注浆结构的施工。
有利于尽快将所述可溶晶体溶解，进而尽快进行排水作用。
优选的，在所述步骤f中，当所述可溶晶体的浓度ρ小于或等于1/2ρ0时，停止抽吸，其中，ρ0为所述可溶晶体的初始浓度。
优选的，在所述步骤e中，注入40℃以上的水。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构，有利于提高注浆压力，减少所述注浆段的裂隙，提高封闭效果，进而提升透水段的负压效果，在注浆时能够有效支撑止水构件，防止浆体进入透水段而干扰负压环境的形成，避免透水管的堵塞，防止止水构件因挤压而产生较大位移，有利于保证斜坡深层的持续性排水效果，对解决大型滑坡的排水治理问题具有重大意义。
2、采用本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构的施工方法，通过在所述透水管中填充固态的可溶晶体以支撑所述止水构件，并未额外增加较大难度和成本，有效提高注浆环节的注浆压力，有利于提高注浆效率，避免损坏止水部件，有效保证注浆效果，从而保证负压环境的有效形成，进而保障排水系统的有效运行，实现持续性排水。
附图说明：
图1为本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构的结构示意图；
图2为本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构的排水示意图。
图中标记：1-透水管，21-透水段，22-注浆段，23-止水构件，24-浆体，3-可溶晶体，4-排水管，5-地下水位线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构，包含透水段21与注浆段22，所述透水段21与注浆段22之间设置止水构件23，所述透水段21内设有透水管1，所述透水管1内填充有固态的可溶晶体3，所述透水段21内设有排水管4的进水口，所述排水管4进水口的高程高于所述排水管4出水口的高程，所述排水管4的扬程小于当地大气压对应的水柱高度。
具体的，所述钻孔孔径宜大于90mm，所述透水管1可采用外织滤布、内撑HDPE的带孔波纹管，能够防止粗砂碎石等大颗粒进入，所述透水管1底部设有管靴，所述管靴可采用底部密封、顶部开口的HDPE管，套设于所述透水管1底部（图中未示出），所述排水管4可采用管径为4-8mm的PA管，所述排水管4具有良好的气密性，所述排水管4的排水能力大于坡体地下水入渗到所述透水段的21的流量，便于在坡体地下水位抬升引起所述透水管1内空腔水头高度大于钻孔的孔口高程时自然启动排水，实时排出坡体内的地下水，控制斜坡地下水在安全水位线以下。所述注浆段22的浆体24采用水泥砂浆或水泥-水玻璃双浆体，隔断地表与透水钻孔段空腔之间的水气联系，所述止水构件23包含遇水膨胀橡胶止水条、止水带或沙袋，待所述止水构件23封闭后，通过注浆封闭所述注浆段22的排水管4和孔壁之间的空隙。
所述可溶晶体3包含固态盐、固态糖、固态明矾和固态冰中的至少一种。所述透水管1内与排水管4之间充满所述可溶晶体3，以便于在注浆时有效支撑所述止水构件23。之后，随时间持续地下水或额外加水进入所述透水管1，能够使所述可溶晶体3溶解，从而腾出所述透水管1内的空腔以便进行排水。不同的所述可溶晶体3的溶解速度不同，可根据实际情况进行选择。本结构有利于提高注浆压力，减少所述注浆段的裂隙，提高封闭效果，进而提升透水段的负压效果，在注浆时能够有效支撑止水构件，防止浆体进入透水段而干扰负压环境的形成，避免透水管的堵塞，防止止水构件因挤压而产生较大位移，并且，如固态盐、固态明矾，其溶解后会在所述透水段21以及排水管4中形成一定残留，有利于抑制所述排水管4、透水段21内植物生长，有效避免发生堵塞，有利于保证整个排水系统的有效性和持续性。
实施例2
本发明所述的一种充填可溶晶体的注浆结构的施工方法，采用如实施例1所述的一种充填可溶晶体的注浆结构，包含如下步骤：
a、根据地质勘查，打设向下倾斜的钻孔，并使所述钻孔的透水段21位于斜坡控制的地下水位线5以下；即根据所述地下水位线5的控制水位设置所述透水段21的位置，所述钻孔孔底与所述钻孔孔口之间的高差小于当地大气压对应的水柱高度，以保证所述排水管4的扬程满足要求；
b、在所述透水段21内设置透水管1，然后在所述透水管1内插入排水管4，使所述排水管4的端口深入所述透水管1底部；
c、向所述透水管1内填充固态的可溶晶体3至充满，然后安装止水构件23封堵所述透水段21；
d、采用后退法向所述钻孔中注入浆体24形成注浆段22，注浆时能够提高注浆压力，所述浆体24流入周围土体中，进一步保证所述注浆段22的封闭性；
e、从所述排水管4的出水口向所述透水管1内注入水，如40℃以上的水；
f、待所述可溶晶体3溶解后，将溶液从所述排水管4的出水口抽出并检测，当所述溶液中所述可溶晶体3的浓度ρ满足要求时，停止抽吸，完成注浆结构的施工。
在步骤f中，所述可溶晶体3溶解程度，可根据注水量和可溶晶体3的量大致得出，可按照时间推断达到预设溶解程度即可，并不限制完全溶解，通过注水的方式，有利于更快的腾出所述透水管1内的空腔，以便周围土体中的地下水渗透入所述透水管1中。
在步骤f中，如检测到所述可溶晶体3的浓度ρ小于或等于1/2ρ0时，停止抽吸，其中，ρ0为所述可溶晶体3的初始浓度，ρ0可根据透水段的体积、注水量和可溶晶体3的质量大致得出，也可以以一定时间后首次抽出的液体浓度作为参考，前述浓度要求主要用于大致掌握所述可溶晶体3的溶解情况。
当然，也可以不注入水，即不进行步骤e和f，利用地下水渗透进入所述透水段21来溶解所述可溶晶体3，溶解过程中渗透压增高，对地下水的吸引力增大，进而加速地下水的渗透进入所述透水管1，同时，溶液也会进行自由扩散，但地下水达到需要排水的情况，仍能够使所述可溶晶体3有效溶解。
当所述可溶晶体3为固态冰时，由于土体具有温度，能够有效融化固态冰，故可无需注入水，待冰块融化后，腾出所述透水管1内的空腔即可，也无需检测浓度。
如图2所示，完成施工以后，由于坡体内的地下水位线5高于所述排水管4的最高点（即钻孔孔口处），导致所述排水管4进水口的水头高度大于钻孔的孔口的水头高度，所述透水段21内的地下水就会在水头差的作用下由所述排水管4排出，排水过程发生，当地下水水位下降至所述排水管4的最高点以下时，通过虹吸作用进行排水，使得所述透水段21内产生负压，进而坡体内的地下水加速流向空腔内，排干空腔内及坡体中位于所述透水段21以上土体的地下水后，一次排水过程结束；随着降雨入渗的循环发生，排水过程循环进行，有效实现斜坡深部的持续性排水，解决大型滑坡的排水治理问题，确保斜坡稳定，维护费用低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种充填可溶晶体的注浆结构，其特征在于，包含透水段(21)与注浆段(22)，所述透水段(21)与注浆段(22)之间设置止水构件(23)，所述透水段(21)内设有透水管(1)，所述透水管(1)内填充有固态的可溶晶体(3)，所述透水段(21)内设有排水管(4)的进水口，所述排水管(4)进水口的高程高于所述排水管(4)出水口的高程，所述排水管(4)的扬程小于大气压对应的水柱高度。
2.根据权利要求1所述的注浆结构，其特征在于，所述可溶晶体(3)包含固态盐、固态糖、固态明矾和固态冰中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的注浆结构，其特征在于，所述注浆段(22)的浆体(24)为水泥砂浆或水泥-水玻璃双浆体。
4.根据权利要求1-3任一所述的注浆结构，其特征在于，所述止水构件(23)包含遇水膨胀橡胶止水条、止水带或沙袋。
5.根据权利要求1-4任一所述的注浆结构，其特征在于，所述透水管(1)底部设有管靴。
6.一种充填可溶晶体的注浆结构的施工方法，其特征在于，应用如权利要求1-5任一所述的一种充填可溶晶体的注浆结构，包含如下步骤：
a、根据地质勘查，打设向下倾斜的钻孔，并使所述钻孔的透水段(21)位于斜坡控制的地下水位线(5)以下；
b、在所述透水段(21)内设置透水管(1)，然后在所述透水管(1)内插入排水管(4)；
c、向所述透水管(1)内填充固态的可溶晶体(3)，然后安装止水构件(23)封堵所述透水段(21)；
d、向所述钻孔中入浆体(24)形成注浆段(22)，完成注浆结构的施工。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在步骤d之后，还包含如下步骤：
e、从所述排水管(4)的出水口向所述透水管(1)内注入水；
f、待所述可溶晶体(3)溶解后，将溶液从所述排水管(4)的出水口抽出并检测，当所述溶液中所述可溶晶体(3)的浓度ρ满足要求时，停止抽吸，完成注浆结构的施工。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤f中，当所述可溶晶体(3)的浓度ρ小于或等于1/2ρ0时，停止抽吸，其中，ρ0为所述可溶晶体(3)的初始浓度。
9.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤e中，注入40℃以上的水。
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