CN113152466A

CN113152466A - 大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置及方法

Info

Publication number: CN113152466A
Application number: CN202110529848.3A
Authority: CN
Inventors: 郭成超; 王超杰; 马兴科; 赵线峰; 王荆; 高江林; 胡松涛
Original assignee: Henan Research Institute Of Sun Yat Sen University; Zhengzhou University
Current assignee: Henan Research Institute Of Sun Yat Sen University; Zhengzhou University
Priority date: 2021-05-15
Filing date: 2021-05-15
Publication date: 2021-07-23

Abstract

本发明属于水利设施防渗修复技术领域，涉及一种大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置及方法，该注浆装置包括两根注浆管和与注浆管下端通过第一单向阀连接的混合室，每根所述注浆管均为通过快速接头连接的分段式结构；所述混合室外部设置封孔器，所述混合室内部设置有网状隔板，混合室下部通过快速接头连接出浆管，所述出浆管圆周面上开设多个出浆孔，所述出浆管外侧面设置多个叶片。本发明注浆装置注浆管采用通过快速接头连接的分段式结构，提升拆卸操作简单，方便进行分段注浆操作，以实现整个注浆孔的全段式注浆封堵。

Description

大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置及方法

技术领域

本发明属于水利设施防渗修复技术领域，涉及一种大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置及方法。

背景技术

水库作为水利工程的核心组成部分，受早期技术水平及经济条件所限，大多水利设施存在先天性缺陷，加之年久失修，造成目前病险率较高，安全形势严峻。因此，水库防渗堵漏将面临十分繁重的任务。水库防渗加固技术主要分为水平防渗加固技术和垂直防渗加固技术。水平防渗一般采用水平铺盖的方法，需要放水清淤，工作量较大，较少使用。垂直防渗技术是根据堤坝防渗加固的需要，快速发展起来的防渗加固技术，目前已在堤坝防渗处治上广泛应用。常用的垂直防渗加固技术有：灌浆防渗加固技术、防渗墙防渗加固技术、振动沉模板墙防渗技术、水泥土搅拌桩成墙防渗技术、混凝土置换成墙防渗技术等。在实际运用中，特别是抢险性防渗堵漏中，上述技术还存在不同程度的局限性。由于现行常规堤坝防渗技术存在形成实际防渗效果的周期长、对堤坝扰动较大、作业环境要求高、易引起施工环境问题等，难以满足病险堤坝防渗加固的实际需求。

高聚物注浆技术是上世纪70年代发展起来的地基快速加固技术。该技术通过向地基中注射非水反应类双组份高聚物材料，利用两种材料混合后迅速反应膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。高聚物材料具有质量轻，反应快，耐久性好，隔热防渗性能优良等特点。目前，高聚物注浆技术主要应用于道路、隧道、堤坝、等大型基础设施防渗、加固和修复工程中。然而由于高聚物材料具有快速反应、迅速膨胀等特性，在进行大深度注浆时会堵塞注浆管，因此无法完成封堵任务。并且大深度渗漏时往往伴随低温环境，而化学材料在低温环境下会出现反应变慢及不充分的问题，从而使材料来不及快速反应就会被渗漏水冲走。同时，高聚物材料AB组分的充分混合对其快速完全反应至关重要，目前的混合装置基本难以保证材料能充分混合，且高聚物的异氰酸酯组分粘度较大，很容易在混合器入口部分残留进而封堵入口部分。另一方面必须在密封保压状态下实施注浆，高聚物才会扩散到渗漏通道内进行封堵，否则材料会首先向最易扩散面处扩散，很容易将注浆孔堵塞，从而导致注浆失败，且由于膨胀性是高聚物最关键的性质，其力学性能与密度高度相关，因此只有保压状态下才能保证高聚物密度提升，然后使其达到设计的力学特性以满足封堵的需求。再者，在施工时往往需要对注浆孔不同深度范围内进行注浆封堵，这就需要注浆装置能便携式移动，保压装置也能随时进行移动。并且，通常情况下注浆施工都是全段式注浆，而渗漏位置位于钻孔的具体位置并不确定，这就导致渗漏通道处不一定有足够多的浆液充分的注入，很容易造成注入浆液不足，后期发生二次渗漏，且当没有渗漏通道时，过多的注入浆液又会造成成本的增加，因此需要设备能精准定位渗漏通道的位置，从而实施精准修复。同时，当面对大深度高压高流速渗漏时，一方面高水压会导致注浆设备难以进入渗漏通道，一方面高流速很容易导致注浆材料尚未完全反应形成一定强度，就被渗漏水冲散，从而导致修复失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置及方法，注浆管采用通过快速接头连接的分段式结构，提升拆卸操作简单，方便进行分段注浆操作，以实现整个注浆孔的全段式注浆封堵。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，包括两根注浆管和与注浆管下端通过第一单向阀连接的混合室，每根所述注浆管均为通过快速接头连接的分段式结构；所述混合室外部设置封孔器，所述混合室内部设置有网状隔板，混合室下部通过快速接头连接出浆管，所述出浆管圆周面上开设多个出浆孔，所述出浆管外侧面设置多个叶片。

进一步地，每段所述注浆管的外部缠绕电偶加热器。

进一步地，每根所述注浆管的上端穿过提升装置，所述提升装置包括横板和液压油缸，所述注浆管穿过横板。

进一步地，最下段所述注浆管与第一单向阀之间连接伸缩软管。

进一步地，所述封孔器为袋式结构，封孔器连接高压水管。

本发明还提供利用上述大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置的注浆方法，包括以下步骤：

1）在渗漏区顶部标记并钻出注浆孔；

2）将注浆装置下放到钻孔内，当注浆管下到注浆孔孔底后，用制作好的钢板12对钻孔孔口进行封口，在封口处安装压力表和泄压阀；

3）将注浆管上端与注浆机相连，将高压水管与高压注水泵相连；

4）打开高压注水泵，向封孔器内充水使其膨胀以封闭注浆段，完成注浆段保压；

5）打开注浆泵进行保压注浆，两种组分在混合室内混合，通过出浆孔到达渗漏位置，当泄压阀出水减少至小于0.1m³/h时或压力表不变时，停止注浆；

6）关闭高压注水泵，封孔器放水，然后提升注浆管，通过快速接头卸掉上段注浆管，下段渗漏注浆封堵施工结束；

7）重复步骤4~5，进行上段注浆封堵。

进一步地，所述注浆孔为两排，上下两排注浆孔之间的距离为1m，每排相邻注浆孔之间间距为0.75m。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明注浆装置注浆管采用通过快速接头连接的分段式结构，提升拆卸操作简单，方便进行分段注浆操作，以实现整个注浆孔的全段式注浆封堵；在每根注浆管下端均设置有单向阀，防止注浆时浆液回流，在混合室内部设置网状隔板，一方面防止原料堵塞，另一方面可雾化浆液；混合室下方安装有叶片，可将渗漏区域隔离成若干个区域，防止渗漏水流速过快导致材料尚未完全反应就被冲走而无法完成封堵，使浆料有效扩散至渗漏区域中；混合室与出浆管连接采用快速接头，当浆液将混合室粘住，导致无法顺利拔出时或需要较大力才能拔出时，接头自动打开，舍弃末端出浆管。

附图说明

图1为本发明大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置的结构示意图。

附图中标记：1为聚合物A组分储液槽，2为聚合物A组分储液槽，3为提升装置，4为伸缩软管，5为第一单向阀，6为混合室，7为网状隔板，9为出浆孔，10为叶片，11为注浆管，12为钢板，13为封孔器，14为高压水管，15为储水槽。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例一

如图1所示，本发明一种大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，包括两根注浆管11和与注浆管11下端通过第一单向阀5连接的混合室6，每根所述注浆管11均为通过快速接头连接的分段式结构；所述混合室6外部设置封孔器13，所述混合室6内部设置有网状隔板7，混合室6下部通过快速接头连接出浆管，所述出浆管圆周面上开设多个出浆孔9，所述出浆管外侧面设置多个叶片。

本实施例采用膨胀型高聚物注浆材料，聚合物A组分储液槽1存储聚氨酯白料，聚合物B组分储液槽存储聚氨酯黑料，作为一种优选地实施方式，每段注浆管11的外部缠绕电偶加热器，以对注浆管11进行加热调整，以保证材料在低温下也能快速反应完全。

作为一种优选地实施方式，每根注浆管11的上端穿过提升装置3，提升装置3包括横板和液压油缸，注浆管11穿过横板。

作为一种优选地实施方式，在最下段注浆管11与第一单向阀5之间连接伸缩软管4，注浆时伸缩软管4被压缩，增加驱动力，加速输送浆液。

作为一种优选地实施方式，所述封孔器13为袋式结构，封孔器13连接高压水管14，高压水管通过高压水泵连接储水槽15。封孔器13具体为纤维材质的囊袋结构，能承受较高压力，传统气体封孔器难以对0.5MPa以上渗漏水进行封堵密封，注浆时，封孔器13膨胀将封孔器13下方至渗漏区域形成封闭区域，以进行保压注浆。

本发明注浆装置注浆管11采用通过快速接头连接的分段式结构，提升拆卸操作简单，方便进行分段注浆操作，以实现整个注浆孔的全段式注浆封堵；在每根注浆管11下端均设置有单向阀，防止注浆时浆液回流，在混合室6内部设置网状隔板，一方面防止原料堵塞，另一方面可雾化浆液；混合室6下方安装有叶片，可将渗漏区域隔离成若干个区域，防止渗漏水流速过快导致材料尚未完全反应就被冲走而无法完成封堵，使浆料有效扩散至渗漏区域中；混合室与出浆管连接采用快速接头，当浆液将混合室粘住，导致无法顺利拔出时或需要较大力才能拔出时，接头自动打开，舍弃末端出浆管。

利用上述大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置的注浆方法，包括以下步骤：

1）在渗漏区顶部标记并钻出注浆孔；注浆孔为两排，上下两排注浆孔之间的距离为1m，每排相邻注浆孔之间间距为0.75m。

2）将注浆装置下放到钻孔内，当注浆管下到注浆孔孔底后，用制作好的钢板12对钻孔孔口进行封口，在封口处安装压力表和泄压阀。孔口使用钢板密封，可使钻孔内动水转变为静水，利于注浆封堵及注浆管11进入钻孔。钢板处安装有泄压阀和压力表可随时观测判断封堵效果。

3）将注浆管11上端与注浆机相连，将高压水管14与高压注水泵相连；

4）打开高压注水泵，向封孔器13内充水使其膨胀以封闭注浆段，完成注浆段保压；

5）打开注浆泵进行保压注浆，两种组分在混合室6内混合，通过出浆孔9到达渗漏位置，当泄压阀出水减少至小于0.1m³/h时或压力表不变时，停止注浆；

6）关闭高压注水泵，封孔器13放水，然后提升注浆管，通过快速接头卸掉上段注浆管，下段渗漏注浆封堵施工结束；

7）重复步骤4~5，进行上段注浆封堵。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims

1.一种大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，包括两根注浆管（11）和与注浆管（11）下端通过第一单向阀（5）连接的混合室（6），其特征在于，每根所述注浆管（11）均为通过快速接头连接的分段式结构；所述混合室（6）外部设置封孔器（13），所述混合室（6）内部设置有网状隔板（7），混合室（6）下部通过快速接头连接出浆管，所述出浆管圆周面上开设多个出浆孔（9），所述出浆管外侧面设置多个叶片。

2.根据权利要求1所述的大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，其特征在于，每段所述注浆管（11）的外部缠绕电偶加热器。

3.根据权利要求1所述的大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，其特征在于，每根所述注浆管（11）的上端穿过提升装置（3），所述提升装置（3）包括横板和液压油缸，所述注浆管（11）穿过横板。

4.根据权利要求1所述的大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，其特征在于，最下段所述注浆管（11）与第一单向阀（5）之间连接伸缩软管（4）。

5.根据权利要求1所述的大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置，其特征在于，所述封孔器（13）为袋式结构，封孔器（13）连接高压水管（14）。

6.利用权利要求1~5任一项所述的大深度全段式高聚物防渗帷幕注浆装置的注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在渗漏区顶部标记并钻出注浆孔；

2）将注浆装置下放到钻孔内，当注浆管下到注浆孔孔底后，用制作好的钢板（12）对钻孔孔口进行封口，在封口处安装压力表和泄压阀；

3）将注浆管（11）上端与注浆机相连，将高压水管（14）与高压注水泵相连；

4）打开高压注水泵，向封孔器（13）内充水使其膨胀以封闭注浆段，完成注浆段保压；

5）打开注浆泵进行保压注浆，两种组分在混合室（6）内混合，通过出浆孔（9）到达渗漏位置，当泄压阀出水减少至小于0.1m³/h时或压力表不变时，停止注浆；

6）关闭高压注水泵，封孔器（13）放水，然后提升注浆管，通过快速接头卸掉上段注浆管，下段渗漏注浆封堵施工结束；

7）重复步骤4~5，进行上段注浆封堵。

7.根据权利要求6所述的注浆方法，其特征在于，所述注浆孔为两排，上下两排注浆孔之间的距离为1m，每排相邻注浆孔之间间距为0.75m。