CN114635428A - 一种水电站岩溶管道灌浆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电站岩溶管道灌浆工艺，首先对岩溶管道地区进行地形扫描探测，判断岩溶管道的类型，然后进行钻孔，在完成步骤S1后，对岩溶管道地区进行初步灌浆处理，根据岩溶管道的类型采用不同的处理方法，在完成步骤S2后，需再次采用常规高压灌浆方法进行灌注，直至达到帷幕灌浆规定的结束标准。本发明的方法中充填、半充填的岩溶管道的灌浆以浆液充填与置换原理进行处理，对岩溶管道四周进行补强灌浆处理，使得岩溶管道附近没有渗水通道，改善了渗水通道产生后期管涌击穿破坏，导致防渗帷幕管道型渗漏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种水电站岩溶管道灌浆工艺，属于水利水电工程技术领域。
背景技术
在水电站的建设工程中，需要进行帷幕灌浆施工，其中，在遇到岩溶管道时，由于岩溶管道的特殊性，需要对岩溶管道进行针对性的灌浆施工。
现有技术中公开了一种岩溶地区管道型集中渗漏定量控制反向灌浆封堵方法，该方法以水泥浆液为封堵材料，以反向灌浆作为主要封堵手段，包括定量控制灌浆数学模型构建、止水灌浆盒封堵装置安装、施工工艺标准化建立和封堵定量控制标准确定的封堵新方法，解决了实际封堵过程中施工难度大，现行处理方法不具有普遍可行性，一次性封堵成功率低，材料浪费严重，反复工作量大，耗时长，处理成本较高，给工程安全带来较大的隐患和造成较大经济浪费等问题。
上述的岩溶地区管道型集中渗漏定量控制反向灌浆封堵方法实际运用过程中还存在一些问题，由于岩溶管道的环境特殊，岩溶管道可分为多种类型，包括充填、半充填的岩溶管道和无充填型岩溶管道等，对于不同类型的岩溶管道，灌浆施工遇到的困难也不相同，应该采取针对性的灌浆工艺，上述的岩溶地区管道型集中渗漏定量控制反向灌浆封堵方法并未有效的解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种水电站岩溶管道灌浆工艺。用于解决现有技术中存在的问题。
本发明的技术方案：一种水电站岩溶管道灌浆工艺，包括以下步骤：
S1、首先对岩溶管道地区进行地形扫描探测，判断岩溶管道的类型，然后进行钻孔；
地形扫描探测方法采取钻探、孔内录像、连通试验、投红试验和电磁波CT扫描中的至少一种；
S2、在完成步骤S1后，对岩溶管道地区进行初步灌浆处理，根据岩溶管道的类型采用不同的处理方法，具体如下：
S2-1、当岩溶管道为充填、半充填型岩溶管道时，灌浆以浆液充填与置换原理进行处理，对于不能全部置换的黄泥充填型岩溶管道，对岩溶管道四周进行补强灌浆处理；
S2-2、当岩溶管道为无充填型岩溶管道时，灌浆以细石混凝土、高流态混凝土、级配料配合砂浆灌注回填结合补强灌浆的方式进行处理；
S2-3、当岩溶管道为连通性岩溶管道和溶槽时，采取大口径钻孔和开挖竖井的方法，施工人员进入岩溶管道内将岩溶管道和溶槽内充填的杂物碎石土和残渣清除干净，然后回填混凝土，最后进行补强灌浆；
在判断岩溶管道的类型之后，需同时判断岩溶管道的深浅，根据岩溶管道的深浅进行处理，具体如下：
S2-4、对于浅层岩溶管道，灌浆前挖除充填物，并回填混凝土，再进行回填灌浆和固结灌浆；以封闭浆液串漏通道，为高压灌浆创造条件；
S2-5、对于深层岩溶管道，先在岩溶管道周围进行灌浆，使岩溶管道充填物逐步被水泥浆体挤压、固结，然后再按逐序加密的原则进行岩溶管道部位的钻孔灌浆；
S3、在完成步骤S2后，需再次采用常规高压灌浆方法进行灌注，直至达到帷幕灌浆规定的结束标准。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述步骤S2-1中，岩溶管道的管径大于普通管径时，充填物为砂子、砂砾石，采用高压灌浆处理受阻时，改用高压扰喷灌浆方法处理。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述步骤S2-2中，在钻孔过程中，遇到管道内径属于较大型管道的岩溶无地下水和地下水流速平稳中的一种情况时，采用填筑骨料法处理。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述步骤S2-2中，当岩溶管道属于大规模岩溶管道，地下水流速高于平稳值时，采用在大口径灌浆孔内投入砂石料、混合料回填、膜袋灌浆中的一种方法。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述步骤S2-2中，根据现场灌注情况进行加灌，加灌的材料采用水泥、水玻璃双液浆、粉煤灰水泥、水玻璃双液浆、膏浆、速凝膏浆中的至少一种，采用双液浆孔底混合灌浆方法和速凝膏浆灌浆方法中的至少一种。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述步骤S1中，对岩溶管道地区进行地形扫描探测过程中，使用地形扫描设备进行扫描，地形扫描设备包括探头，探头安装在电磁波CT扫描仪上，探头的底端固定安装有底座，底座的外侧活动套接有刮环，刮环的内径大于探头的外径，底座的底部且位于刮环的下方设置有支撑凸台，支撑台的顶端活动插接有均匀分布的撞杆，撞杆上安装有支撑弹簧，撞杆的顶端抵在刮环的下方，撞杆上固定安装有定位板，定位板上设置有多个单向转板，支撑凸台上滑动安装有卡板，卡板上设置有卡住单向转板的卡勾。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述底座的环侧壁上活动插接有均匀分布的插杆，插杆的端部且位于支撑凸台的外侧固定安装有检测板，插杆上安装有压簧，插杆与定位板对齐，插杆靠近定位板的一侧设置有斜坡，定位板的内部开设有与斜坡对应的通槽。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述卡板的底部固定安装有滑板，滑板滑动安装在底座的内部，滑板中设置有与撞杆和定位板相对应的凹段，底座的内部转动安装有转环，滑板上固定安装有插入转环内部的圆杆，转环的内部开设有与圆杆对应的斜槽。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述转环上安装有复位弹簧和阻尼件，底座的内部活动插接有拉杆，拉杆上固定安装有两个三角板，两个三角板关于拉杆的端部呈中心对称状分布，转环的内部开设有与拉杆和三角板相匹配的通孔，底座的内部开设有滑槽，滑槽的槽底呈锥形状，滑槽的槽底处放置有中心球，拉杆呈Z型状，拉杆的底端延伸中心球的下方。
前述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺中，所述底座的内部开设有与拉杆对应的活动槽，且活动槽呈Z型状，拉杆的顶端和底端均为硬质材料，拉杆的顶端和底端之间设置有柔性段，柔性段位于活动槽的Z形状拐角处，滑槽的底端设置有下凹槽，下凹槽的直径小于中心球的外径，拉杆的底端位于下凹槽内，中心球位于下凹槽的上方，且中心球的底部压在拉杆底端的上方。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：
1.本发明的水电站岩溶管道灌浆工艺中，充填、半充填的岩溶管道的灌浆以浆液充填与置换原理进行处理，对岩溶管道四周进行补强灌浆处理，使得岩溶管道附近没有渗水通道，改善了渗水通道产生后期管涌击穿破坏，导致防渗帷幕管道型渗漏的问题；无充填型岩溶管道以细石混凝土、高流态混凝土、级配料配合砂浆灌注回填结合补强灌浆的方式进行处理，使用双液浆孔底混合灌浆方法和速凝膏浆灌浆方法，掺加了活性剂和速凝水泥，降低凝结时间，可控制浆液的扩散距离，防止浆液流失，从而快速地封堵住渗水通道，便于进行高压灌浆，建成防渗帷幕。
2.本发明的水电站岩溶管道灌浆工艺中，当探头碰撞到孔洞内壁发生偏斜后，检测板被内壁挤压移动，带动撞杆下移，同时中心球滚动并松开拉杆，转环发生旋转，通过圆杆带动滑板和卡板移动，使得所有的卡板同时与单向转板错开，撞杆开始向上推动刮环，实现了在探头发生碰撞倾斜时，自动触发刮环上移，将碰撞过程中，掉落到探头上的泥土和水液等杂质清理掉，无需额外设置电力驱动机构，结构简单，降低成本，自动触发，使用方便。
附图说明
图1是本发明探头结构立体图；
图2是本发明探头结构正面剖视图；
图3是本发明图2中A部分局部放大图；
图4是本发明滑板与转环连接结构沿C-C方向剖视图；
图5是本发明图4中B部分局部放大图；
图6是本发明拉杆结构及其移动方向示意图。
图中：1、探头；2、底座；3、刮环；4、撞杆；5、定位板；6、单向转板；7、卡板；8、检测板；9、插杆；10、滑板；11、转环；12、圆杆；13、拉杆；14、三角板；15、滑槽；16、中心球；17、柔性段。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明的实施例：一种水电站岩溶管道灌浆工艺，包括以下步骤：
S1、对岩溶管道地区进行地形扫描探测，判断岩溶管道的类型，然后进行钻孔；
地形扫描探测方法采取钻探、孔内录像、连通试验、投红试验和电磁波CT扫描中的至少一种；
在钻孔过程中出现失水、掉钻、涌水现象时，如果灌浆中复灌未达结束标准时，首先根据现象进行分析，然后采用探测方法探明岩溶管道的走向、水平范围、顶底板高程、有无充填物及充填物类型，再根据实际岩溶管道状况进行处理；
S2、在完成步骤S1后，对岩溶管道地区进行初步灌浆处理，根据岩溶管道的类型采用不同的处理方法，具体如下：
S2-1、当岩溶管道为充填、半充填型岩溶管道时，按以下方法进行灌浆施工：
充填、半充填的岩溶管道的灌浆以浆液充填与置换原理进行处理，对于不能全部置换的黄泥充填型岩溶管道，对岩溶管道四周进行补强灌浆处理；通过这种方法，使得灌浆处理后黄泥充填型的岩溶管道附近没有渗水通道，改善了岩溶管道附近存在渗水通道时，后期管涌击穿破坏，导致防渗帷幕管道型渗漏的问题；
岩溶管道的管径大于普通管径，充填物为砂子、砂砾石，采用高压灌浆处理受阻时，改用高压扰喷灌浆方法处理；
岩溶管道充填物为砂性土、粘性土时，采用高压灌浆方法处理；
如注入量大于正常值，水泥干料达5t以上，尚不起压，待凝2d，扫孔复灌；
如注入率仍然高于预定值，灌浆压力仍然低于预定值，则采取限流灌注；当干料达2t以上仍不见效果，则采用间歇灌浆法，再次限量2t，如此反复直至达到正常结束标准为止；
根据灌浆情况，选择掺加外加剂灌注速凝浆液和膏状浆液中的一种进行处理；
在充填物岩溶管道钻进难以成孔时，采用跟管钻进的方法，在充填物段置入花管，然后在花管内进行自上而下分段灌浆，灌浆段长控制在1-2m，初始水灰比不大于1；
如岩溶管道充填物泥质含量高于普通值，可灌性变低，则选用丙烯酸盐进行化学灌浆；
S2-2、当岩溶管道为无充填型岩溶管道时，按以下方法进行灌浆施工：
无充填型岩溶管道以细石混凝土、高流态混凝土、级配料配合砂浆灌注回填结合补强灌浆的方式进行处理；
对于管道内径属于大型管道的空洞型岩溶管道，采用灌注高流态混凝土方法处理；根据施工的具体条件，采取人工孔口下料法和混凝土泵下料法中的一种，下料孔径不小于110mm；
在钻孔过程中，遇到管道内径属于较大型管道的岩溶无地下水和地下水流速平稳中的一种情况时，采用填筑骨料法处理；
当岩溶管道属于大规模岩溶管道，地下水流速高于平稳值时，采用在大口径灌浆孔内投入砂石料、混合料回填、膜袋灌浆中的一种方法，并降低地下水的流速，然后按上述措施灌注；
根据现场灌注情况进行加灌，加灌的材料采用水泥、水玻璃双液浆、粉煤灰水泥、水玻璃双液浆、膏浆、速凝膏浆中的至少一种，采用双液浆孔底混合灌浆方法和速凝膏浆灌浆方法中的至少一种；使用双液浆孔底混合灌浆方法和速凝膏浆灌浆方法，因掺加了活性剂和速凝水泥，其凝结时间很短，在10-30s区间内，可控制浆液的扩散距离，防止浆液流失，从而快速地封堵住渗水通道，便于进行高压灌浆，建成防渗帷幕；
对于管道内径属于较小管道的空洞岩溶管道，灌浆时直接灌入水灰比为0.5:1的水泥浆，若注入量变大且无压力，则改灌水泥砂浆和膏状浆液中的一种，直至孔口返浆时停止灌注；
S2-3、当岩溶管道为连通性岩溶管道和溶槽时，按以下方法进行灌浆施工：
当出现管道内径属于较大的岩溶管道和岩溶管道连通中的一种情况，且溶槽漏水严重时，则采取大口径钻孔和开挖竖井的方法，施工人员进入岩溶管道内将岩溶管道和溶槽内充填的杂物碎石土和残渣清除干净，然后回填混凝土，最后进行补强灌浆；
当岩溶管道和溶槽的范围超过正常值时，则在帷幕轴线上构筑混凝土防渗墙，最后进行墙下帷幕施工；
S2-4、对于浅层岩溶管道，灌浆前挖除充填物，并回填混凝土，再进行回填灌浆和固结灌浆；以封闭浆液串漏通道，为高压灌浆创造条件；
S2-5、对于深层岩溶管道，先在岩溶管道周围进行灌浆，使岩溶管道充填物逐步被水泥浆体挤压、固结，然后再按逐序加密的原则进行岩溶管道部位的钻孔灌浆；
当岩溶管道内无充填物且岩溶管道较大时，采用回填混凝土的方法处理；
当岩溶管道较小时，灌注水泥浆液、粉煤灰浆液、膏状浆液中的一种，根据灌浆情况选择加入速凝剂；
S3、在对岩溶管道进行处理后，需再次采用常规高压灌浆方法进行灌注，直至达到帷幕灌浆规定的结束标准。
所述步骤S2-1中，高压扰喷灌浆方法的操作方法如下：钻孔及扰喷灌浆采用SGB-300B型地质钻机，最低转速为32r/min，灌浆泵采用SGB9/12型高压注浆泵，最大压力为9MPa，排浆量为120L/min，钻机就位后，钻孔至岩溶管道底板以下0.5m，将钻杆前端安装高压扰喷钻头，钻至需进行扰喷灌浆处理的孔深位置；施工参数初步拟定为：孔距0.5m，水灰比为1:1水泥浆液，压力4-5MPa，旋转速度为32r/min，提升速度为10-20cm/min。
所述步骤S2-2中，填筑骨料法的操作方法如下：填筑骨料为粒径小于40mm的碎石，下料孔径不小于110mm，在填筑骨料前将孔径为25mm的注浆花管下入到岩溶管道洞底，待骨料填满后从孔径为25mm的注浆花管内送入有压力的水泥浆液，定量注入后上提一段注浆花管，若岩溶管道内径大于正常值，则在浆液中间断性掺加速凝剂，初凝时间控制在10-30min之间，防止浆液扩散半径过大。
所述步骤S2-2中，膜袋灌浆的操作方法如下：在钻孔中下入由土工织物特制的大小于岩溶管道相适应的膜袋组合，然后向膜袋中灌入高粘度速凝浆液；向膜袋内灌入浓水泥浆时，在灌浆压力作用下，水泥浆中的水分可以从袋内析出，而水泥不能外漏，从而降低水灰比，提高结石强度，缩短固结时间，水泥在膜袋中固化凝结，在水下不具分散性，即使水流流速大，也不会被冲走；而且膜袋在压力下膨胀，适应不同形状，有利于填塞各种类型的岩溶管道；
所述步骤S2-2中，速凝膏浆灌浆方法的操作方法如下：在水泥浆中掺入粘土、膨润土、粉煤灰及外加剂，制成低水灰比的膏状浆液；用水泥膏浆灌浆时，则形成明显的扩散前沿，在其后面的裂隙就会被膏浆完全填满，在水泥凝固以后，膏浆就形成坚硬而密实的水泥结石，通过速凝剂调节水泥膏浆的凝结时间，在普通水泥膏浆的基础上掺加一定比例的速凝水泥，制出速凝水泥膏浆，解决了普通水泥膏浆在水下凝结时间长、不利于动水条件下堵漏施工的难题。
步骤S1中，对岩溶管道地区进行地形扫描探测过程中，使用地形扫描设备进行扫描，地形扫描设备结构如图1-6所示，地形扫描设备包括探头1，探头1安装在电磁波CT扫描仪上，探头1的底端固定安装有底座2，底座2的外侧活动套接有刮环3，刮环3的内径大于探头1的外径，底座2的底部且位于刮环3的下方设置有支撑凸台，支撑台的顶端活动插接有均匀分布的撞杆4，撞杆4上安装有支撑弹簧，撞杆4的顶端抵在刮环3的下方，撞杆4上固定安装有定位板5，定位板5上设置有多个单向转板6，支撑凸台上滑动安装有卡板7，卡板7上设置有卡住单向转板6的卡勾。
工作时，在使用电磁波CT扫描仪对岩溶管道地区进行地形探测时，将探头1向下伸入孔洞内部。初始状态下，刮环3压在撞杆4的上方，单向转板6与卡勾组成单向滑动机构，通过卡板7上的卡勾和单向转板6将定位板5卡住，阻止定位板5和撞杆4上移，当探头1出现外侧沾染上污泥和水液，需要清理时，向下拉动撞杆4，使得支撑弹簧继续被压缩蓄能，然后移动卡板7，使得卡勾与单向转板6错开，撞杆4在支撑弹簧的推动下快速上移，并推动刮环3向上滑动，将探头1外侧的杂物刮刷清理掉，然后刮环3在重力作用下重新落回到底座2上，改善了探头1在进入孔洞内部后，孔洞内的污泥和水液等物质附着到探头1上，对探头1和电磁波CT扫描工作造成干扰的问题。
如图1至图4所示，所述底座2的环侧壁上活动插接有均匀分布的插杆9，插杆9的端部且位于支撑凸台的外侧固定安装有检测板8，插杆9上安装有压簧，插杆9与定位板5对齐，插杆9靠近定位板5的一侧设置有斜坡，定位板5的内部开设有与斜坡对应的通槽。工作时，探头1在下降的过程中因发生摇晃而碰触到孔洞内壁时，检测板8会撞击到内壁上，检测板8受力向内移动，使得插杆9插入定位板5内，插杆9通过斜坡挤压定位板5下移，进而带动撞杆4下移，使得撞杆4上的支撑弹簧继续被压缩蓄能，实现了为支撑弹簧的工作提供动力源的功能，结构简单，使用方便。
如图2至图5所示，所述卡板7的底部固定安装有滑板10，滑板10滑动安装在底座2的内部，滑板10中设置有与撞杆4和定位板5相对应的凹段，底座2的内部转动安装有转环11，滑板10上固定安装有插入转环11内部的圆杆12，转环11的内部开设有与圆杆12对应的斜槽。工作时，转动转环11，转环11通过斜槽和圆杆12带动所有的滑板10和卡板7移动，进而使得所有的卡板7同时与单向转板6错开，解开所有卡板7对撞杆4的束缚，由于撞杆4均匀分布在底座2的外侧，通过这种设置，无论探头1朝何种方向偏斜并撞击到孔洞内壁，检测板8被挤压后带动对应的撞杆4下移，只需转动转环11，可实现所有的撞杆4同时上移并推动刮环3的功能，结构简单，使用方便。
如图2至图6所示，所述转环11上安装有复位弹簧和阻尼件，底座2的内部活动插接有拉杆13，拉杆13上固定安装有两个三角板14，两个三角板14关于拉杆13的端部呈中心对称状分布，转环11的内部开设有与拉杆13和三角板14相匹配的通孔，底座2的内部开设有滑槽15，滑槽15的槽底呈锥形状，滑槽15的槽底处放置有中心球16，拉杆13呈Z型状，拉杆13的底端延伸中心球16的下方。工作时，通过在拉杆13上设置三角板14，拉杆13在来回移动的过程中，会通过三角板14带动转环11往复旋转；通过在转环11上设置阻尼件，使得转环11的运动慢于检测板8的运动，初始状态下，探头1平稳下移时处于大致垂直的状态，中心球16位于滑槽15的槽底，并挤压住拉杆13，使得拉杆13保持固定，拉杆13通过三角板14带动转环11保持位置固定，此时转环11上的复位弹簧处于变形蓄能的状态；当探头1碰撞到孔洞内壁发生偏斜后，中心球16开始滚动，并离开槽底位置处，转环11在复位弹簧的作用下发生旋转，并通过圆杆12带动滑板10和卡板7移动，使得所有的卡板7同时与单向转板6错开，撞杆4开始向上推动刮环3，实现了在探头1发生碰撞倾斜时，自动触发刮环3上移，将碰撞过程中，掉落到探头1上的泥土和水液等杂质清理掉，无需额外设置电力驱动机构，结构简单，降低成本，自动触发，使用方便。
所述底座2的内部开设有与拉杆13对应的活动槽，且活动槽呈Z型状，拉杆13的顶端和底端均为硬质材料，拉杆13的顶端和底端之间设置有柔性段17，柔性段17位于活动槽的Z形状拐角处，滑槽15的底端设置有下凹槽，下凹槽的直径小于中心球16的外径，拉杆13的底端位于下凹槽内，中心球16位于下凹槽的上方，且中心球16的底部压在拉杆13底端的上方。工作时，通过这种设置，探头1处于大致垂直的状态时，中心球16可以稳定的停靠在滑槽15的下凹槽内并挤压住拉杆13，使得拉杆13保持固定；当探头1发生倾斜后，中心球16滚动并离开下凹槽，转环11旋转并拉动拉杆13移动，通过在拉杆13中设置柔性段17，可使得拉杆13的顶端和底端都能在Z型活动槽内稳定的移动，拉杆13的顶端移动后会带动拉杆13的底端向上移动；当探头1平稳后恢复垂直，中心球16重新滚动至下凹槽内，并挤压拉杆13的底端下移，带动拉杆13移动，实现了整体装置自动复位的功能，以便继续循环工作，结构简单，使用方便。
工作原理：
在使用电磁波CT扫描仪对岩溶管道地区进行地形探测时，将探头1向下伸入孔洞内部；初始状态下，刮环3压在撞杆4的上方，单向转板6与卡勾组成单向滑动机构，通过卡板7上的卡勾和单向转板6将定位板5卡住，阻止定位板5和撞杆4上移，当探头1出现外侧沾染上污泥和水液，需要清理时，向下拉动撞杆4，使得支撑弹簧继续被压缩蓄能，然后移动卡板7，使得卡勾与单向转板6错开，撞杆4在支撑弹簧的推动下快速上移，并推动刮环3向上滑动，将探头1外侧的杂物刮刷清理掉，然后刮环3在重力作用下重新落回到底座2上，改善了探头1在进入孔洞内部后，孔洞内的污泥和水液等物质附着到探头1上，对探头1和电磁波CT扫描工作造成干扰的问题。
探头1在下降的过程中因发生摇晃而碰触到孔洞内壁时，检测板8会撞击到内壁上，检测板8受力向内移动，使得插杆9插入定位板5内，插杆9通过斜坡挤压定位板5下移，进而带动撞杆4下移，使得撞杆4上的支撑弹簧继续被压缩蓄能，实现了为支撑弹簧的工作提供动力源的功能，结构简单，使用方便。
转动转环11，转环11通过斜槽和圆杆12带动所有的滑板10和卡板7移动，进而使得所有的卡板7同时与单向转板6错开，解开所有卡板7对撞杆4的束缚，由于撞杆4均匀分布在底座2的外侧，通过这种设置，无论探头1朝何种方向偏斜并撞击到孔洞内壁，检测板8被挤压后带动对应的撞杆4下移，只需转动转环11，可实现所有的撞杆4同时上移并推动刮环3的功能，结构简单，使用方便。
通过在拉杆13上设置三角板14，拉杆13在来回移动的过程中，会通过三角板14带动转环11往复旋转；通过在转环11上设置阻尼件，使得转环11的运动慢于检测板8的运动，初始状态下，探头1平稳下移时处于大致垂直的状态，中心球16位于滑槽15的槽底，并挤压住拉杆13，使得拉杆13保持固定，拉杆13通过三角板14带动转环11保持位置固定，此时转环11上的复位弹簧处于变形蓄能的状态；当探头1碰撞到孔洞内壁发生偏斜后，中心球16开始滚动，并离开槽底位置处，转环11在复位弹簧的作用下发生旋转，并通过圆杆12带动滑板10和卡板7移动，使得所有的卡板7同时与单向转板6错开，撞杆4开始向上推动刮环3，实现了在探头1发生碰撞倾斜时，自动触发刮环3上移，将碰撞过程中，掉落到探头1上的泥土和水液等杂质清理掉，无需额外设置电力驱动机构，结构简单，降低成本，自动触发，使用方便。
探头1处于大致垂直的状态时，中心球16可以稳定的停靠在滑槽15的下凹槽内并挤压住拉杆13，使得拉杆13保持固定；当探头1发生倾斜后，中心球16滚动并离开下凹槽，转环11旋转并拉动拉杆13移动，通过在拉杆13中设置柔性段17，可使得拉杆13的顶端和底端都能在Z型活动槽内稳定的移动，拉杆13的顶端移动后会带动拉杆13的底端向上移动；当探头1平稳后恢复垂直，中心球16重新滚动至下凹槽内，并挤压拉杆13的底端下移，带动拉杆13移动，实现了整体装置自动复位的功能，以便继续循环工作，结构简单，使用方便。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先对岩溶管道地区进行地形扫描探测，判断岩溶管道的类型，然后进行钻孔；
地形扫描探测方法采取钻探、孔内录像、连通试验、投红试验和电磁波CT扫描中的至少一种；
S2、在完成步骤S1后，对岩溶管道地区进行初步灌浆处理，根据岩溶管道的类型采用不同的处理方法，具体如下：
S2-1、当岩溶管道为充填、半充填型岩溶管道时，灌浆以浆液充填与置换原理进行处理，对于不能全部置换的黄泥充填型岩溶管道，对岩溶管道四周进行补强灌浆处理；
S2-2、当岩溶管道为无充填型岩溶管道时，灌浆以细石混凝土、高流态混凝土、级配料配合砂浆灌注回填结合补强灌浆的方式进行处理；
S2-3、当岩溶管道为连通性岩溶管道和溶槽时，采取大口径钻孔和开挖竖井的方法，施工人员进入岩溶管道内将岩溶管道和溶槽内充填的杂物碎石土和残渣清除干净，然后回填混凝土，最后进行补强灌浆；
在判断岩溶管道的类型之后，需同时判断岩溶管道的深浅，根据岩溶管道的深浅进行处理，具体如下：
S2-4、对于浅层岩溶管道，灌浆前挖除充填物，并回填混凝土，再进行回填灌浆和固结灌浆；以封闭浆液串漏通道，为高压灌浆创造条件；
S2-5、对于深层岩溶管道，先在岩溶管道周围进行灌浆，使岩溶管道充填物逐步被水泥浆体挤压、固结，然后再按逐序加密的原则进行岩溶管道部位的钻孔灌浆；
S3、在完成步骤S2后，需再次采用常规高压灌浆方法进行灌注，直至达到帷幕灌浆规定的结束标准。
2.根据权利要求1所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述步骤S2-1中，岩溶管道的管径大于普通管径时，充填物为砂子、砂砾石，采用高压灌浆处理受阻时，改用高压扰喷灌浆方法处理。
3.根据权利要求1所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述步骤S2-2中，在钻孔过程中，遇到管道内径属于较大型管道的岩溶无地下水和地下水流速平稳中的一种情况时，采用填筑骨料法处理。
4.根据权利要求1所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述步骤S2-2中，当岩溶管道属于大规模岩溶管道，地下水流速高于平稳值时，采用在大口径灌浆孔内投入砂石料、混合料回填、膜袋灌浆中的一种方法。
5.根据权利要求1所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述步骤S2-2中，根据现场灌注情况进行加灌，加灌的材料采用水泥、水玻璃双液浆、粉煤灰水泥、水玻璃双液浆、膏浆、速凝膏浆中的至少一种，采用双液浆孔底混合灌浆方法和速凝膏浆灌浆方法中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述步骤S1中，对岩溶管道地区进行地形扫描探测过程中，使用地形扫描设备进行扫描，地形扫描设备包括探头(1)，探头(1)安装在电磁波CT扫描仪上，探头(1)的底端固定安装有底座(2)，底座(2)的外侧活动套接有刮环(3)，刮环(3)的内径大于探头(1)的外径，底座(2)的底部且位于刮环(3)的下方设置有支撑凸台，支撑台的顶端活动插接有均匀分布的撞杆(4)，撞杆(4)上安装有支撑弹簧，撞杆(4)的顶端抵在刮环(3)的下方，撞杆(4)上固定安装有定位板(5)，定位板(5)上设置有多个单向转板(6)，支撑凸台上滑动安装有卡板(7)，卡板(7)上设置有卡住单向转板(6)的卡勾。
7.根据权利要求6所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述底座(2)的环侧壁上活动插接有均匀分布的插杆(9)，插杆(9)的端部且位于支撑凸台的外侧固定安装有检测板(8)，插杆(9)上安装有压簧，插杆(9)与定位板(5)对齐，插杆(9)靠近定位板(5)的一侧设置有斜坡，定位板(5)的内部开设有与斜坡对应的通槽。
8.根据权利要求6所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述卡板(7)的底部固定安装有滑板(10)，滑板(10)滑动安装在底座(2)的内部，滑板(10)中设置有与撞杆(4)和定位板(5)相对应的凹段，底座(2)的内部转动安装有转环(11)，滑板(10)上固定安装有插入转环(11)内部的圆杆(12)，转环(11)的内部开设有与圆杆(12)对应的斜槽。
9.根据权利要求8所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述转环(11)上安装有复位弹簧和阻尼件，底座(2)的内部活动插接有拉杆(13)，拉杆(13)上固定安装有两个三角板(14)，两个三角板(14)关于拉杆(13)的端部呈中心对称状分布，转环(11)的内部开设有与拉杆(13)和三角板(14)相匹配的通孔，底座(2)的内部开设有滑槽(15)，滑槽(15)的槽底呈锥形状，滑槽(15)的槽底处放置有中心球(16)，拉杆(13)呈Z型状，拉杆(13)的底端延伸中心球(16)的下方。
10.根据权利要求9所述的一种水电站岩溶管道灌浆工艺，其特征在于：所述底座(2)的内部开设有与拉杆(13)对应的活动槽，且活动槽呈Z型状，拉杆(13)的顶端和底端均为硬质材料，拉杆(13)的顶端和底端之间设置有柔性段(17)，柔性段(17)位于活动槽的Z形状拐角处，滑槽(15)的底端设置有下凹槽，下凹槽的直径小于中心球(16)的外径，拉杆(13)的底端位于下凹槽内，中心球(16)位于下凹槽的上方，且中心球(16)的底部压在拉杆(13)底端的上方。
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