CN113216245B - 一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法 - Google Patents

一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法，包括如下步骤：S1、库岸、坝基或地下洞室开挖完成后，在开挖基础面上针对开挖揭露的具有膨胀特性的岩脉进行局部槽挖；S2、在槽挖完成后的槽口处的两侧向岩体内锚入多根预应力锚杆，作为后续混凝土施工的锚固设施；S3、由槽口处向揭露的膨胀崩解岩脉内锚入带应力计的普通砂浆锚杆，监测岩脉后期变形情况；S4、在槽口内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土，并设置多根钢筋作为支撑。本发明的第一个目的在于提供一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，具有施工便捷、安全可靠和经济合理的优点，确保水电站水工建筑物长期运行安全。

Description

一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法
技术领域
本发明涉及水电水利工程领域，具体涉及一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法。
背景技术
随着近年来水电资源的开发利用，目前在岩脉、断层发育地区建造水电站也很普遍。在水库库岸、大坝坝基或地下洞室开挖后，部分岩脉虽然进行喷混凝土封闭，但在一段时间后(一般1个月～6个月)，喷混凝土出现了开裂、膨胀等现象，究其原因，主要有以下几个方面：
1、在建基面开挖揭露后，岩脉暴露于空气中，因含有吸水膨胀的蒙皂石等粘土矿物，在空气和水的共同作用下，岩脉发生膨胀现象。2、随着水库库岸、大坝坝基或地下洞室开挖，岩脉周围的围岩应力释放，进一步提供了岩脉膨胀的有利条件。3、岩脉表面的喷混凝土，渗透系数较大，喷涂厚度不均匀，无法完全隔绝岩脉与外界联系。
岩脉发生蚀变后会产生膨胀崩解，若不及时进行处理，会引起岩脉更进一步蚀变、软化变形，进而造成库岸坍塌，坝基承载力不足，洞室掉块、失稳等问题，后期处理难度大、效果差。
基于上述情况，本发明提出了一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法，可有效解决以上问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，具有施工便捷、安全可靠和经济合理的优点，确保水电站水工建筑物长期运行安全。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：
S1、库岸、坝基或地下洞室开挖完成后，在开挖基础面上针对开挖揭露的揭露的膨胀崩解岩脉进行局部槽挖；
S2、在槽挖完成后的槽口处的两侧向岩体内锚入多根预应力锚杆，作为后续混凝土施工的锚固设施；
S3、由槽口处向揭露的膨胀崩解岩脉内锚入带应力计的普通砂浆锚杆，监测岩脉后期变形情况；
S4、在槽口内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土，并设置多根钢筋作为支撑；
S5、向具有膨胀特性的岩脉的周围进行系统固结灌浆，灌浆通道由开挖基础面向岩体内部打入；
S6、在系统固结灌浆的外侧布置多个长排水孔、排水洞或长排水孔和排水洞相结合的排水体系，长排水孔或排水洞由开挖基础面向岩体内部打入。
进一步的：所述步骤S5中，系统固结灌浆的灌浆通道设置多条，灌浆通道的长度为5～10m，系统固结灌浆的灌浆通道的间距和排距均为2m～3m。
进一步的：所述步骤S6中，长排水孔的长度为10m～15m。
进一步的：所述步骤S2中，预应力锚杆的长度为9m～12m，锚入岩体的深度大于5m。
进一步的：所述步骤S4中，槽口内回填的混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土厚度大于30cm。
本发明第二个目的在于提供一种被所述方法施工完成用于蚀变崩解岩脉的治理结构，为此，本发明采用以下技术方案：
一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，其特征在于：在揭露的膨胀崩解岩脉处挖设槽口，槽口内的两侧设置多根预应力锚杆，预应力锚杆向两侧的岩体内部延伸设置，槽口内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土，所述揭露的膨胀崩解岩脉的周围设置系统固结灌浆，系统固结灌浆的外侧设置排水结构。
进一步的：所述预应力锚杆的长度为9m～12m，锚入岩体的深度大于5m，所述槽口内回填的混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土厚度大于30cm。
进一步的：所述系统固结灌浆设置多条灌浆通道，灌浆通道的长度为5～10m，灌浆通道的间距和排距均为2m～3m。
进一步的：所述揭露的膨胀崩解岩脉内锚入带应力计的普通砂浆锚杆。
进一步的：所述排水结构为长排水孔、排水洞或长排水孔和排水洞相结合的排水体系，所述长排水孔的长度为10m～15m。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明保证岩脉与外界彻底隔绝，避免了岩脉接触空气和水发生膨胀现象，岩脉周围进行系统固结灌浆可隔绝四周山体地下水或降雨雨水对岩脉造成的影响；进一步的，岩脉部位增设砂浆锚杆及锚杆应力计，可以及时监测岩脉后期变形情况。本发明的挖槽回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土，设置预应力锚杆、固结灌浆以及排水孔或排水洞，均是水利水电工程中施工难度不大的，因此，施工质量可以得到保证。
附图说明
图1是本发明在库岸和坝基岩脉上处理的典型剖面图；
图2是本发明在地下洞室岩脉上处理的典型剖面图。
附图标记：1-揭露的膨胀崩解岩脉；2-开挖基础面；3-回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土；4-预应力锚杆；5-灌浆通道；6-排水结构；7-带应力计的普通砂浆锚杆；8-槽口；9-钢筋。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1至2所示，一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，包括如下步骤：
S1、库岸、坝基或地下洞室开挖完成后，在开挖基础面2上针对开挖揭露的膨胀崩解岩脉1进行局部槽挖；
S2、在槽挖完成后的槽口8处的两侧向岩体内锚入多根预应力锚杆4，作为后续混凝土施工的锚固设施；
S3、由槽口8处向揭露的膨胀崩解岩脉1内锚入带应力计的普通砂浆锚杆7，监测岩脉后期变形情况；
S4、在槽口8内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土3，并设置多根钢筋9作为支撑；
S5、向揭露的膨胀崩解岩脉1的周围进行系统固结灌浆，灌浆通道5由开挖基础面2向岩体内部打入；
S6、在系统固结灌浆的外侧布置多个长排水孔、排水洞或长排水孔和排水洞相结合的排水体系，长排水孔或排水洞由开挖基础面2向岩体内部打入。
所述步骤S5中，系统固结灌浆的灌浆通道5设置多条，灌浆通道5的长度为5～10m，系统固结灌浆的灌浆通道5的间距和排距均为2m～3m。
所述步骤S6中，长排水孔的长度为10m～15m。
所述步骤S2中，预应力锚杆4的长度为9m～12m，锚入岩体的深度大于5m。
所述步骤S4中，槽口8内回填的混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土厚度大于30cm。
综上，本发明所提供的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，包括以下结构：
在揭露的膨胀崩解岩脉1处挖设槽口8，槽口8内的两侧设置多根预应力锚杆4，预应力锚杆4向两侧的岩体内部延伸设置，槽口8内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土3，所述揭露的膨胀崩解岩脉1的周围设置系统固结灌浆，系统固结灌浆的外侧设置排水结构6。所述库岸和坝基一般为强、弱风化为主的岩质边坡或大坝坝基。所述地下洞室的开挖型式，一般为城门洞型居多。
所述预应力锚杆4的长度为9m～12m，锚入岩体的深度大于5m，所述槽口8内回填的混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土厚度大于30cm。所述槽口内的两侧布置预应力锚杆，不但可以恢复部分因开挖释放的围岩应力，同时进一步加强了混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土与岩脉周围岩体的紧密贴合性。
所述纳米聚丙烯粗纤维混凝土即使在大型地下洞室顶拱，一次喷射厚度也可大于25cm 以上，工程经验表明其岩脉封闭效果好，其中，无机纳米材料掺量约为水泥用量10％，颗粒直径＜350×10-9m；聚丙烯粗纤维掺量为6kg/m3～10kg/m3，纤维长度30mm～50mm，直径0.5mm～0.85mm；纳米聚丙烯粗纤维喷射混凝土抗压强度≥30MPa(7天)，与III、 IV类围岩粘结强度≥2.0Mpa，喷射时回弹率≤8％。
所述系统固结灌浆设置多条灌浆通道5，灌浆通道5的长度为5～10m，灌浆通道5的间距和排距均为2m～3m。设置系统固结灌浆可隔绝四周山体地下水或降雨雨水对岩脉造成的影响，没有水的补给，岩脉膨胀发生的可能性大大降低。
所述揭露的膨胀崩解岩脉1内锚入带应力计的普通砂浆锚杆7。在揭露的膨胀崩解岩脉1部位增设带应力计的普通砂浆锚杆7，可及时发现锚杆应力计测值异常，并判断岩脉后期存在变形情况，使得工作人员可针对测量值和情况进行二期治理
所述排水结构6为长排水孔、排水洞或长排水孔和排水洞相结合的排水体系，所述长排水孔的长度为10m～15m。排水结构6的设置根据工程具体情况确定，在地下水丰富地区或雨水补给充沛地区，可酌情设置长排水孔和排水洞相结合的排水体系，适当加强排水能力。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构及施工方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：
S1、库岸、坝基或地下洞室开挖完成后，在开挖基础面(2)上针对开挖揭露的膨胀崩解岩脉(1)进行局部槽挖；
S2、在槽挖完成后的槽口(8)处的两侧向岩体内锚入多根预应力锚杆(4)，作为后续混凝土施工的锚固设施；
S3、由槽口(8)处向揭露的膨胀崩解岩脉(1)内锚入带应力计的普通砂浆锚杆(7)，监测岩脉后期变形情况；
S4、在槽口(8)内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土(3)，并设置多根钢筋(9)作为支撑；
S5、向揭露的膨胀崩解岩脉(1)的周围进行系统固结灌浆，灌浆通道(5)由开挖基础面(2)向岩体内部打入；
S6、在系统固结灌浆的外侧布置多个长排水孔、排水洞或长排水孔和排水洞相结合的排水体系，长排水孔或排水洞由开挖基础面(2)向岩体内部打入。
2.根据权利要求1所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，系统固结灌浆的灌浆通道(5)设置多条，灌浆通道(5)的长度为5～10m，系统固结灌浆的灌浆通道(5)的间距和排距均为2m～3m。
3.根据权利要求1所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，长排水孔的长度为10m～15m。
4.根据权利要求1所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，预应力锚杆(4)的长度为9m～12m，锚入岩体的深度大于5m。
5.根据权利要求1所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，槽口(8)内回填的混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土厚度大于30cm。
6.一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，其特征在于：在揭露的膨胀崩解岩脉(1)处挖设槽口(8)，槽口(8)内的两侧设置多根预应力锚杆(4)，预应力锚杆(4)向两侧的岩体内部延伸设置，槽口(8)内回填混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土(3)，所述揭露的膨胀崩解岩脉(1)的周围设置系统固结灌浆，系统固结灌浆的外侧设置排水结构(6)。
7.根据权利要求6所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，其特征在于：所述预应力锚杆(4)的长度为9m～12m，锚入岩体的深度大于5m，所述槽口(8)内回填的混凝土或喷射纳米聚丙烯粗纤维混凝土厚度大于30cm。
8.根据权利要求6所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，其特征在于：所述系统固结灌浆设置多条灌浆通道(5)，灌浆通道(5)的长度为5～10m，灌浆通道(5)的间距和排距均为2m～3m。
9.根据权利要求6所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，其特征在于：所述揭露的膨胀崩解岩脉(1)内锚入带应力计的普通砂浆锚杆(7)。
10.根据权利要求6所述的一种用于蚀变崩解岩脉的治理结构，其特征在于：所述排水结构(6)为长排水孔、排水洞或长排水孔和排水洞相结合的排水体系，所述长排水孔的长度为10m～15m。
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