專利名稱：一種高聚物注漿土石壩及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高聚物注漿土石壩及其施工方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)位于世界兩大地震帶一環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、 印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震斷裂帶十分發(fā)育。根據(jù)中國(guó)地震局顯示的資料表明， 1976年到2007年底我國(guó)發(fā)生的六級(jí)以上的大地震共有52起，其中2007年發(fā)生的5級(jí)及東部4級(jí)以上的地震共有25起，其中6 7級(jí)9起。由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和水電資源開發(fā)的需要，在強(qiáng)震區(qū)建設(shè)高土石壩在所難免，一旦發(fā)生事故，其后果將是災(zāi)難性的，因此有必要研究高土石壩在地震荷載作用下的動(dòng)力特性問題。土石壩具有取材方便、施工簡(jiǎn)單、適用于各種不良地質(zhì)條件的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)、施工技術(shù)的發(fā)展，放寬了對(duì)筑壩材料的要求，幾乎所有的土石料都可以分區(qū)上壩等優(yōu)點(diǎn)，因而在近代水利工程中得到很大的發(fā)展。土石壩其最大的缺點(diǎn)在于壩身一般不能溢流，因此在設(shè)計(jì)過程中會(huì)預(yù)留一定的壩頂超高來滿足要求。壩體高度增加以后，地震荷載作用下特別是高土石壩由于“鞭梢效應(yīng)”的存在導(dǎo)致上部堆石體松動(dòng)、滑移等破壞現(xiàn)象出現(xiàn)，降低壩體的整體穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于吸收土石壩本身的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了不能過水的缺點(diǎn)，發(fā)明一種比混凝土壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高聚物注漿土石壩及其施工方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種高聚物注漿土石壩，其主要技術(shù)特征在于心墻土石壩下游堆石體表面進(jìn)行高聚物注漿，面板堆石壩下游堆石體表面進(jìn)行高聚物注漿，堆石壩整個(gè)堆石體內(nèi)進(jìn)行高聚物注漿或在堆石體上、下游表面進(jìn)行高聚物注漿；所述的高聚物注漿堆石體材料隨壩體填筑進(jìn)行分層注漿；所述的高聚物注漿土石壩注漿孔至少為兩排，采用三角形分布布置，孔間距 3 5m ；所述的高聚物注漿土石壩在壩頂范圍采用全斷面注漿加固。
本發(fā)明還涉及所述高聚物注漿壩的施工方法，包括以下步驟
(1)進(jìn)行土石壩分層填筑，當(dāng)填筑高度達(dá)到5m左右時(shí)進(jìn)行注漿鉆孔布置；
(2)在壩體不同位置布置沿壩軸線分布的注漿鉆孔，對(duì)于心墻高聚物注漿壩則在下游堆石體表面進(jìn)行鉆孔布置，堆石高聚物注漿壩則在上、下游堆石體表面進(jìn)行鉆孔布置或整體個(gè)斷面進(jìn)行鉆孔布置，面板高聚物注漿壩則在下游堆石體表面進(jìn)行鉆孔布置，注漿孔在布置過程中至少布置兩排，且采用三角形布置，鉆孔間距3 5m ；
(3)鉆孔施工，為避免塌孔采用及時(shí)跟進(jìn)注漿套管的施工方法；(4)向注漿套管內(nèi)進(jìn)行高聚物注漿，高聚物在注漿套管內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹， 通過注漿套管周邊的孔洞流到堆石體孔隙中，充填孔隙，與堆石膠結(jié)在一起，一個(gè)鉆孔注漿完成后提升注漿套管進(jìn)行下一臨近鉆孔注漿，也可同時(shí)進(jìn)行多孔注漿；
(5)整個(gè)斷面注漿完成后，繼續(xù)進(jìn)行土石壩分層填筑，當(dāng)填筑高度增加5m左右時(shí)重復(fù) (2)- (4)的步驟，直至到土石壩設(shè)計(jì)的高度，對(duì)于壩頂最后一層注漿孔的布置應(yīng)覆蓋整個(gè)壩頂。
本發(fā)明與現(xiàn)行的土石壩相比，其優(yōu)點(diǎn)在于
(1)能過水。防滲體與下游堆石體表面形成一個(gè)完整的防滲體結(jié)構(gòu)，具有防水、防滲的功能，避免了常規(guī)土石壩滿頂后下游堆石體被沖垮的危險(xiǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)土石壩整體溢流的功能。(2)抗震效果好。采用的高聚物注漿加固屬于柔性加固方式，能夠適應(yīng)壩體的變形，采用高聚物注漿加固后在上、下游堆石體表面形成一個(gè)類似面板的覆蓋層，能夠有效的抑制下游堆石的滑動(dòng)，壩坡在地震荷載作用下的穩(wěn)定性提高。(3)工期短。采用高聚物注漿與水泥注漿相比其齡期較短，不需要養(yǎng)護(hù)。(4)與混凝土壩相比價(jià)格低，施工簡(jiǎn)單。


圖1本發(fā)明土石壩注漿加固后橫剖面圖
圖1 (a)心墻高聚物注漿土石壩；圖1 (b)面板高聚物注漿土石壩；圖1 (c)堆石高聚物表層注漿土石壩；圖1 (d)堆石高聚物整體注漿土石壩。圖2圖1中壩頂A區(qū)域局部放大3圖1中沿B-B線的剖面圖
圖4圖3中C區(qū)域局部放大圖
圖中1堆石，2心墻，3面板，4高聚物混合物，5注漿套管，6高聚物注漿管
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。如圖1、2、3和4所示，一種高聚物注漿土石壩，其心墻土石壩下游堆石(2)表面進(jìn)行高聚物注漿，面板堆石壩下游堆石(2 )表面進(jìn)行高聚物注漿，堆石壩整個(gè)堆石(2 )進(jìn)行高聚物注漿或在堆石(2)上、下游表面進(jìn)行高聚物注漿；所述的高聚物注漿堆石體材料隨壩體填筑進(jìn)行分層注漿；所述的高聚物注漿土石壩注漿孔至少為兩排，采用三角形分布布置， 孔間距3 5m ；所述的高聚物注漿土石壩在壩頂范圍采用全斷面注漿加固。一種高聚物注漿土石壩的施工方法，其技術(shù)步驟為
壩體施工過程中采用分層填筑，當(dāng)填筑厚度達(dá)到5m左右時(shí)，對(duì)于心墻高聚物注漿土石壩(圖1 (a))，在心墻(1)下游堆石(2)外側(cè)布置兩排鉆孔，采用三角形布置；面板高聚物注漿土石壩(圖1 (b))在面板(3)下游堆石(1)外側(cè)布置兩排鉆孔，采用三角形布置；對(duì)于堆石高聚物表層注漿土石壩(圖1 (C))在上、下游堆石(2)外側(cè)分別布置兩排鉆孔，采用三角形布置；對(duì)于堆石高聚物整體注漿土石壩(圖1 (d))在壩體整個(gè)斷面內(nèi)進(jìn)行鉆孔布置，采用三角形布置。注漿孔間距為細(xì)。施工過程中為避免碎石踏孔，采用及時(shí)跟進(jìn)注漿套管(5)方法成孔，注漿孔直徑為 50mm (一般不小于50mm)。往注漿套管(5)內(nèi)放入高聚物注漿管(6)，高聚物材料在注漿套管(5)內(nèi)混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成高聚物混合物(4)，體積膨脹，通過注漿套管(5)周邊的孔洞流到堆石(2)孔隙內(nèi)，充填孔隙，形成一個(gè)緊密膠結(jié)的復(fù)合材料；根據(jù)堆石體的孔隙率和高聚物注漿體的加固范圍計(jì)算注漿時(shí)間，達(dá)到預(yù)設(shè)的注漿時(shí)間后提升注漿套管改變注漿口位置，進(jìn)行另一層位的堆石體注漿；最終形成一個(gè)以注漿孔為中心的類似圓柱的加固體； 一個(gè)鉆孔注漿完畢，在相鄰鉆孔進(jìn)行相同的注漿方式，也可同時(shí)進(jìn)行多孔注漿，最終形成一層高聚物加固壩頂?shù)膹?fù)合抗震體。在完成該層的注漿加固后，繼續(xù)進(jìn)行壩體填筑，待填筑高度增加5m左右后重復(fù)前面的鉆孔注漿工序，直到填筑到壩頂。對(duì)于壩頂最后一層注漿，采用全斷面布置鉆孔，進(jìn)行高聚物注漿。
權(quán)利要求
1.一種高聚物注漿土石壩，其主要技術(shù)特征在于心墻土石壩下游堆石體表面進(jìn)行高聚物注漿，面板堆石壩下游堆石體表面進(jìn)行高聚物注漿，堆石壩整個(gè)堆石內(nèi)進(jìn)行高聚物注漿或在堆石體上、下游表面進(jìn)行高聚物注漿；所述的高聚物注漿堆石體材料隨壩體填筑進(jìn)行分層注漿；所述的高聚物注漿土石壩注漿孔至少為兩排，采用三角形分布布置，孔間距 3 5m ；所述的高聚物注漿土石壩在壩頂范圍采用全斷面注漿加固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚物注漿土石壩的施工方法，包括以下步驟(1)進(jìn)行土石壩分層填筑，當(dāng)填筑高度達(dá)到4飛m時(shí)進(jìn)行注漿鉆孔布置；(2)在壩體不同位置布置沿壩軸線分布的豎向注漿鉆孔，呈三角形分布，鉆孔間距 3^5m,對(duì)于心墻高聚物注漿土石壩在下游堆石體表面進(jìn)行注漿鉆孔布置，堆石高聚物注漿土石壩在上下游堆石體表面進(jìn)行注漿鉆孔布置或整體斷面進(jìn)行注漿鉆孔布置，面板高聚物注漿土石壩在下游堆石體表面進(jìn)行注漿鉆孔布置；(3)鉆孔施工過程中為避免碎石塌孔，采用及時(shí)跟進(jìn)注漿套管的施工方法；(4)向注漿套管內(nèi)放入高聚物注漿管，進(jìn)行高聚物注漿；(5)繼續(xù)進(jìn)行土石壩分層填筑，當(dāng)填筑高度增加5m左右時(shí)重復(fù)(2)-(4)的步驟，直至到土石壩設(shè)計(jì)的高度，對(duì)于壩頂最后一層注漿孔的布置覆蓋整個(gè)壩頂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高聚物注漿土石壩及其施工方法。所述的高聚物注漿土石壩由堆石料、高聚物注漿堆石料和面板組合而成。壩體全部由堆石填筑而成、堆石和粘土心墻填筑而成或面板和堆石填筑而成。填筑過程中進(jìn)行壩體整體注漿或在壩體上、下游表面進(jìn)行注漿。本發(fā)明解決了常規(guī)土石壩不能過水，壩頂加速度較大，容易導(dǎo)致堆石體松動(dòng)等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，抗震穩(wěn)定性得到明顯提高，具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的壩型。
文檔編號(hào)E02D15/00GK102561271SQ20121000713
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者丁選明, 于陶, 劉漢龍, 楊貴, 陳育民 申請(qǐng)人:河海大學(xué)