專利名稱：堤壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水利基礎設施除險加固技術，尤其涉及提壩防滲高聚物定向劈裂注漿 技術。
背景技術：
近年來，我國水利基礎設施建設安全維護受到各級政府的高度重視和全社會的廣 泛關注，工程安全形勢十分嚴峻。目前，我國已建成的各類水庫達8. 7萬座，其數(shù)量已居世 界首位。但在已建成的水庫中，40%的小型水庫、25%的大中型水庫屬于病險水庫。1%4年 以來，我國共發(fā)生大小潰壩事故約3500起。另外，全國已建成提防工程約觀萬公里，但大 量提防存在多種病害。病險水庫、病險提防對人民的生命財產造成了極大的威脅，也是每年 汛期防洪安全的薄弱環(huán)節(jié)。滲水是提壩常見的安全隱患，也是造成潰壩事故的主要因素之一。因此，提壩防滲 技術一直受到廣泛重視。在現(xiàn)行的提壩防滲加固方法中，劈裂灌漿是比較常用的方法之一。劈裂灌漿利用最小主應力面和提壩軸線方向一致的規(guī)律，根據(jù)土體水力劈裂的原 理，順提壩軸向布孔，在注漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂提身，將與 漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實。同時漿壓將提壩土體壓密，最終 在提壩內形成密實、垂直、連續(xù)、有一定厚度的漿液防滲固結體，從而達到防滲加固的目的。 工程中較常用的是水泥劈裂灌漿方法，該方法存在的主要缺陷有(1)灌漿孔較大，對壩體結構有一定的損害；(2)灌漿壓力不容易控制；(3)漿液的流動性不好，特別是對于灌漿位置較深的地方，漿液無法得到有效的擴 散；(4)在提壩防滲中，要求在壩軸線方向上形成一帷幕，而水泥劈裂灌漿的漿液擴散 范圍不易控制；(5)灌漿施工時間較長；(6)泥漿固結后在壩體中形成脆性墻體，與土體的剛度差別較大，變形不協(xié)調，容 易發(fā)生開裂破壞。因此，現(xiàn)行的劈裂灌漿方法已不能滿足當前提壩防滲加固的需求，開發(fā)新型、高效 的提壩防滲技術已成為當務之急。高聚物注漿技術是20世紀70年代發(fā)展起來的地基基礎快速加固技術。該技術通 過向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹并固化的特性， 達到加固地基、填充脫空或提升地板的目的。目前，高聚物注漿技術主要應用于工業(yè)與民用建 筑的地基加固和道路維修，但在國內未見提壩防滲高聚物定向劈裂注漿技術的相關報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對目前提壩防滲技術存在的不足，開發(fā)提壩防滲高聚物劈裂注漿方法，為提壩防滲提供新型、高效、經濟、實用的新方法。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿提壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿 孔內注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，產生的膨脹力超過土體 的抗拉強度時，即沿劈裂鉆具引導的方向將土體劈開，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從 而達到處治滲漏病害的目的。具體施工工藝如下(1)確定滲透層利用物探方法對壩體壩基進行全面探測，分析其滲漏狀況，確定需要處置的滲透 層位置；(2)布孔在需要防滲處置的提壩段，沿提壩體軸向以一定間距布設定向劈裂注漿孔，劈裂 注漿孔的凹面朝向迎水面；(3)成孔采用定向劈裂鉆具和成孔裝置，將定向劈裂鉆具壓入土中至預定深度，形成定向 劈裂注漿孔；(4)置注漿管向定向劈裂注漿孔內放置封孔注漿管和劈裂注漿管；(5)實施注漿首先通過封孔注漿管注射高聚物材料進行封孔，然后通過劈裂注漿管在不同深度 注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，當膨脹力超過土體抗拉強度 時，將土體沿劈裂孔引導的方向劈開，形成高聚物薄片；高聚物薄片相互搭接，形成超薄型 高聚物防滲體系。與傳統(tǒng)的提壩防滲技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)防滲效果好。高聚物材料發(fā)生化學反應后，形成的泡沫狀固化材料性能穩(wěn)定， 在地下使用壽命可達百年以上。材料防滲性能優(yōu)良，柔韌性好，而且與土體緊密膠結，變形 協(xié)調。因此，本發(fā)明開發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術其防滲效果及耐久性明顯優(yōu)于現(xiàn) 行方法。(2)工期短。本發(fā)明開發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術施工快捷，不需養(yǎng)生(高 聚物材料注射后15分鐘內可形成90%以上的強度)，是目前最為快捷的提壩防滲體系構筑 方法。與現(xiàn)行的劈裂灌漿方法相比，可節(jié)省70%以上的工期。(3)造價低。本發(fā)明開發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術可針對工程實際情況進 行優(yōu)化設計，降低造價。(4)對提壩擾動小。本發(fā)明開發(fā)的提壩防滲高聚物劈裂注漿技術能快速構筑幾毫 米厚的防滲體，是目前厚度最薄，自重最輕，對提壩擾動最小的防滲體系構筑方法。綜上所述，本發(fā)明首次開發(fā)了提壩防滲高聚物劈裂注漿方法，開創(chuàng)了構筑提壩防 滲體系新途徑，具有施工快捷、防滲效果好、造價低、對提壩擾動小等特點，并成功應用于多 項水庫大壩和提防除險加固工程，顯示出巨大的經濟、社會效益和廣闊的發(fā)展應用前景。


圖1放置封孔注漿管和劈裂注漿管示意圖；圖2單孔注漿效果示意圖；圖3多孔注漿形成的超薄型高聚物防滲體系；圖4超薄型高聚物防滲體系立體示意圖。
具體實施例方式實施例本發(fā)明的提壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法包括以下內容利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿提壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿 孔內注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，產生的膨脹力超過土體 的抗拉強度時，即沿劈裂鉆具引導的方向將土體劈開，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從 而達到處治滲漏病害的目的。具體施工工藝如下(1)確定滲透層利用物探方法對壩體壩基進行全面探測，分析其滲漏狀況，確定需要處置的滲透 層位置；(2)布孔在需要防滲處置的提壩段，沿提壩體軸向以一定間距布設定向劈裂注漿孔，劈裂 注漿孔的凹面朝向迎水面；(3)成孔采用定向劈裂鉆具和成孔裝置，將定向劈裂鉆具壓入土中至預定深度，形成定向 劈裂注漿孔；(4)置注漿管向定向劈裂注漿孔1內放置封孔注漿管2和劈裂注漿管3，如圖1所示；(5)實施注漿首先通過封孔注漿管2注射高聚物材料進行封孔，然后通過劈裂注漿管3在不同 深度注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，當膨脹力超過土體抗拉 強度時，將土體沿劈裂孔1引導的方向劈開，形成高聚物薄片4，如圖2所示，其面積的大小 與注漿量及土體的特性有關；高聚物薄片相互搭接，形成超薄型高聚物防滲體系，如圖3和 圖4所示。
權利要求
1. 一種提壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法，其特征在于利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿提壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿孔內 注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，產生的膨脹力超過土體的抗 拉強度時，即沿劈裂鉆具引導的方向將土體劈開，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從而達 到處治滲漏病害的目的； 具體施工工藝如下(1)確定滲透層利用物探方法對壩體壩基進行全面探測，分析其滲漏狀況，確定需要處置的滲透層位置；(2)布孔在需要防滲處置的提壩段，沿提壩體軸向以一定間距布設定向劈裂注漿孔，劈裂注漿 孔的凹面朝向迎水面；(3)成孔采用定向劈裂鉆具和成孔裝置，將定向劈裂鉆具壓入土中至預定深度，形成定向劈裂 注漿孔；(4)置注漿管向定向劈裂注漿孔內放置封孔注漿管和劈裂注漿管；(5)實施注漿首先通過封孔注漿管注射高聚物材料進行封孔，然后通過劈裂注漿管在不同深度注射 高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，當膨脹力超過土體抗拉強度時，將 土體沿劈裂孔引導的方向劈開，形成高聚物薄片；高聚物薄片相互搭接，形成超薄型高聚物 防滲體系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種堤壩防滲高聚物定向劈裂注漿方法。利用定向劈裂鉆具和成孔裝置，沿堤壩體軸向以一定間距鉆注漿孔；然后向注漿孔內注射高聚物材料；高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹，產生的膨脹力超過土體的抗拉強度時，即沿劈裂鉆具引導的方向將土體劈開，連接形成超薄型高聚物防滲體系，從而達到處治堤壩滲漏病害的目的。本發(fā)明首次開發(fā)了堤壩防滲高聚物劈裂注漿方法，開創(chuàng)了構筑堤壩防滲體系新途徑，具有施工快捷、防滲效果好、造價低、對堤壩擾動小等特點，并成功應用于多項水庫大壩和堤防除險加固工程，顯示出巨大的經濟、社會效益和廣闊的發(fā)展應用前景。
文檔編號E02B3/16GK102051868SQ20091006633
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者張蓓, 王復明, 王小亮, 王建武, 石明生, 郭成超, 鐘燕輝 申請人:鄭州優(yōu)特基礎工程維修有限公司