一种用于堰塞体的加固结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于堰塞体的加固结构，包括：沿堰塞体的第一待加固区的表面从上至下依次设置的多层第一胶结体，相邻的第一胶结体彼此接触而形成所述堰塞体的第一加固体；其中，在所述第一加固体内构造有能分别与各层所述第一胶结体相连通的第一灌浆孔。该加固结构具有结构强度高、土体稳定性好、密实度高的优点以及还具有抗冲刷和抗渗透性好的优点。
【专利说明】
一种用于堰塞体的加固结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种用于堰塞体的加固结构。【背景技术】
[0002]堰塞体是由火山熔岩流、冰磧物、地质灾害或地震活动等使山体上的岩石崩塌，从而引起山崩、堵截山谷，在山谷中形成类似大坝的挡水体。然而，由于堰塞湖存在物质组分复杂、信息缺失严重、沉降、湿陷量大以及长期变形难以预测等问题，从而使得堰塞体容易出现冲刷、侵蚀、溶解以及崩塌的问题。对于危险性大的堰塞湖，需要采用人工挖掘、爆破或拦截等方式来引流，以降低堰塞湖内的水位，避免造成大的洪灾。
[0003]近年来，为了实现堰塞湖的减灾兴利，该领域的设计人员试图将部分堰塞体改建为水利工程。然而，由于堰塞体多是由天然土体堆积而成，通常体积巨大、土体松散、物质组成以及物理力学特性都难以准确地确定。在人工筑坝时，常用的一些加固处理措施也都难以直接应用，因而需要一种有效的用于堰塞体的加固结构。【实用新型内容】
[0004]针对上述问题，根据本实用新型提出了一种用于堰塞体的加固结构，包括:沿堰塞体的第一待加固区的表面从上至下依次设置的多层第一胶结体，相邻层的第一胶结体彼此接触而形成所述堰塞体的第一加固体;其中，在所述第一加固体内构造有能分别与各所述第一胶结体相连通的第一灌浆孔。由于各第一胶结体均有比堰塞体更好的结构强度、密实度和稳定性。这样，由各第一胶结体构造而成的第一加固体同样也具有较好的结构强度、密实度和稳定性。进一步地，由于第一加固体的设置，大大地增强了堰塞体的结构强度和密实度，同时，也大大地增强了堰塞体的土体稳定性，有效地降低了该堰塞体发生冲刷、侵蚀、溶解以及崩塌的机率。
[0005]在一个实施例中，所述第一胶结体包括第一子胶结体和第二子胶结体，其中，所述第一子胶结体和所述第二子胶结体相对所述第一灌浆孔的中心轴线呈对称式设置。这样， 不仅降低了施工难度，同时，也使得位于同一层的第一胶结体具有相同的抗剪切能力，提高同一层的第一胶结体的土体稳定性。
[0006]在一个实施例中，所述第一子胶结体和所述第二子胶结体均构造为从所述第一灌浆孔的中心轴线沿径向向外延伸的带状结构。这样，便使得该第一胶结体具有较好的土体稳定性和较好的结构强度。
[0007]在一个实施例中，下层第一子胶结体的斜面和底面均低于上层第一子胶结体的斜面和底面，并且所述下层第一子胶结体具有与所述上层第一子胶结体相接触的重叠区。这样，该重叠区的设置，可以较好地避免上层第一子胶结体和下层第一子胶结体的交界处出现结构强度弱、土体稳定性差以及密实度弱化的现象。
[0008]在一个实施例中，所述加固结构还包括沿所述堰塞体的第二待加固区的表面从上至下依次设置的多层第二胶结体，相邻层的所述第二胶结体彼此接触而形成所述堰塞体的第二加固体，其中，所述第一待加固区和所述第二待加固区呈并排式设置。
[0009]在一个实施例中，所述加固结构还包括设置在所述堰塞体内的防渗体，其中，所述防渗体位于所述第一加固体和所述第二加固体之间。
[0010]在一个实施例中，在所述第二加固体内构造有能分别与各层所述第二胶结体相连通的第二灌浆孔。
[0011]在一个实施例中，在所述堰塞体的第三待加固区的表面构造有泄水流道，在所述泄水流道的底壁上设有多个间隔开的第三加固体，在所述堰塞体的紧邻所述泄水流道的侧壁的部位设有第四加固体。
[0012]在一个实施例中，所述第一灌浆孔的底端所在的平面低于所述第一胶结体的底端所在的平面。
[0013]与现有技术相比，根据本申请，由于各层第一胶结体均有比堰塞基体更好的结构强度、密实度和稳定性。这样，由各第一胶结体构造而成的第一加固体同样也具有较好的结构强度、密实度和稳定性。进一步地，由于第一加固体的设置，大大地增强了堰塞基体的结构强度和密实度，同时，也大大地增强了堰塞基体的土体稳定性，有效地降低了该堰塞体发生冲刷、侵蚀、溶解以及崩塌的机率。
[0014]本申请采用的是自上而下的自流灌浆方式，S卩，从上而下不对灌浆流体施加任何的灌浆压力，只需在灌浆流体的自身重力作用下沿第一灌浆孔的轴向向下流动，同时沿该第一灌浆孔的径向向外扩散，从而大大地避免了由于对灌浆流体施加的灌浆压力过大，导致降低堰塞基体的稳定性的弊端，同时，也大大地避免了由于对灌浆流体施加的灌浆压力过小，导致浆液的扩散范围较小，以使得第一灌浆通孔的数量较为密集，从而大大地增大了经济成本的弊端。
[0015]另外，本申请采用回转式钻机在第一胶结体上钻取第一灌浆孔。这样，便可避免采用冲击式钻机给堰塞基体的土体稳定性和结构强度带来损坏的弊端。【附图说明】
[0016]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。在图中:
[0017]图1为本申请的实施例的加固结构的整体结构示意图。
[0018]图2为本申请的实施例的加固结构的第一实施例的整体结构示意图。
[0019]图3为本申请的实施例的加固结构的第二实施例的整体结构示意图。
[0020]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。【具体实施方式】[0021 ]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0022]如图1所不，图1不意性地显不了该加固结构200包括第一胶结体2和第一加固体3。 该第一胶结体2是在堰塞体100上完成施工的。
[0023]该堰塞体100主要是由火山熔岩流、冰磧物、地质灾害或地震活动等因素使山体上的岩石崩塌下来从而堵截山谷，在山谷中形成类似大坝的挡水体。然而，堰塞体1〇〇不是固定永久不变的，该堰塞体100的结构强度也会因受到冲刷、侵蚀、溶解以及崩塌等因素的影响而降低，一旦该堰塞体1〇〇被破坏，湖水便会漫溢而出，从而形成洪灾。因而，为了增强该堰塞体100的结构强度，需对堰塞体100进行一定程度的加固，避免该堰塞体100发生损坏。
[0024]该第一胶结体2为多层，且分别沿堰塞体100的第一待加固区11的表面从上至下依次设置，相邻层的第一胶结体2彼此接触而形成堰塞体100的第一加固体3。由于各层第一胶结体2均有比堰塞体100更好的结构强度、密实度和稳定性。这样，由各第一胶结体2构造而成的第一加固体3同样也具有较好的结构强度、密实度和稳定性。这样，由于第一加固体3的设置，大大地增强了堰塞体1〇〇的结构强度和密实度，同时，也大大地增强了堰塞体1〇〇的土体稳定性，有效地降低了该堰塞体100发生冲刷、侵蚀、溶解以及崩塌的机率。[〇〇25]该第一灌浆孔21设置在第一加固体3内，且该第一灌浆孔21分别与各层第一胶结体2相连通。这样，在向该第一灌浆孔21进行自流灌浆时，该自流灌浆的流体便会在自身的重力作用下沿着该第一灌浆通孔21的轴向向下运动(S卩，重力的方向)，在向下运动的同时， 也会沿该第一灌浆孔21的径向向外渗透，以形成第一胶结体2。由此可见，该第一灌浆孔21 的开设，有助于在堰塞体100内形成多个第一胶结体2,最终由多个第一胶结体2形成第一加固体3,以增强堰塞体100的结构强度、密实度以及土体的稳定性。
[0026]在一个实施例中，相对于现有的加压灌浆方式而言，本申请采用的是自流灌浆方式，即，不对自流灌浆的流体施加任何的灌浆压力，只需在自流灌浆的流体的自身重力作用下沿第一灌浆孔21的轴向向下流动，同时沿该第一灌浆孔21的径向向外扩散，从而大大地避免了由于对自流灌浆的流体施加的灌浆压力过大，导致降低堰塞体1〇〇的稳定性的弊端， 同时，也大大地避免了由于对自流灌浆的流体施加的灌浆压力过小，导致浆液的扩散范围较小，以使得第一灌浆通孔21的数量较为密集，从而大大地增大了经济成本的弊端。
[0027]如图1、图2和图3所示，该第一胶结体2包括第一子胶结体22和第二子胶结体23，其中，该第一子胶结体22和第二子胶结体23相对第一灌浆孔21的中心轴线呈对称式设置。即， 该第一子胶结体22和第二子胶结体23的结构完全相同，这样，不仅降低了施工难度，同时， 也使得位于同一层的第一胶结体2具有相同的抗剪切能力，提高同一层的第一胶结体2的土体稳定性。
[0028]在一个实施例中，该第一子胶结体22和第二子胶结体23均构造为从第一灌浆孔21 的中心轴线沿径向向外延伸的带状结构。即，第一子胶结体22和第二子胶结体23的外形大致呈直角三角形。容易理解，由该第一子胶结体22和第二子胶结体23构造而成的第一胶结体2的外形大致呈等腰三角形。这样，便使得该第一胶结体2具有较好的土体稳定性和较好的结构强度。[〇〇29]另外，由于各第一胶结体2的外形大致呈等腰三角形，因而，由多个第一胶结体2构造而成的第一加固体3的外形大致呈松塔形。这样，便大大地增大了该第一加固体3的结构强度和土体稳定性。
[0030]如图1所示，下层第一子胶结体22a的斜面221a和底面221b均低于上层第一子胶结体22b的斜面222a和底面222b，并且下层第一子胶结体22a具有与上层第一子胶结体22b相接触的重叠区4。这样，该重叠区4的设置，可以较好地避免上层第一子胶结体22b和下层第一子胶结体22a的交界处出现结构强度弱、土体稳定性差以及密实度弱化的现象。[〇〇31]在一个实施例中，该上层第一子胶结体22b的斜面222a和下层第一子胶结体22a的斜面221a均为上端面，该上层第一子胶结体22b的底面222b和下层第一子胶结体22a的底面 221b均为下端面。
[0032]如图2所示，该加固结构200还包括沿堰塞体100的第二待加固区13的表面从上至下依次设置的多层第二胶结体14,相邻的第二胶结体14彼此接触而形成堰塞体100的第二加固体5。由于该第二胶结体14和第二加固体5的结构和用途均与相应的第一胶结体2和第一加固体3的结构和用途相同，为避免赘述，此处不作详述。
[0033]另外，该第一待加固区11和第二待加固区13呈并排式设置。[〇〇34]该加固结构200还包括设置在堰塞体100内的防渗体6,其中，该防渗体6位于第一加固体3和第二加固体5之间。这样，由于第一加固体3和第二加固体5的设置，大大地增强了堰塞体1 〇〇的结构强度、土体稳定性、抗冲刷性以及密实度。
[0035]另外，为了增强该堰塞体100的抗渗透性，需在堰塞体100的内部设置防渗体6。容易理解，将防渗体6设置在第一加固体3和第二加固体5之间，可以避免在修建防渗体6时对堰塞体100造成损坏。
[0036]在一个实施例中，该防渗体6可为防渗墙。由此可见，该防渗体6的设置，大大地增强了堰塞体1〇〇的抗渗透能力，避免堰塞体1〇〇因被洪水冲刷严重而发生塌方的现象。
[0037]如图2所示，在该第二加固体5内构造有能分别与各层第二胶结体14相连通的第二灌浆孔51。该第二灌浆孔51的构造方式和作用与上述第一灌浆孔21的构造方式和作用相同，为避免赘述，此处不作详述。[〇〇38]如图3所示，在堰塞体100的第三待加固区15的表面构造有泄水流道7，在泄水流道 7的底壁71上设有多个间隔开的第三加固体8,在堰塞体100的紧邻泄水流道7的侧壁72的部位设有第四加固体9。这样，便实现了对泄水流道7的底壁71和侧壁72的加固处理，通过采用自上而下自流灌浆的方式构造胶结体以形成加固体，从而大大地提高了加固体的稳定性。 进一步地，避免泄水流道7发生变形不均匀、易受高速水流冲击和易被侵蚀的弊端。
[0039]在一个实施例中，该泄水流道7可为溢洪道或其他可供液体流过的流道。
[0040]此外，该第三加固体8和第四加固体9的结构、形状以及作用均与第一加固体3的结构、形状以及作用相同，为避免赘述，此处不做详述。[0041 ]在一个实施例中，上述自流灌浆的材料可为自密实混凝土、自密实砂浆以及自密实净浆中的一种或多种。[〇〇42]本实用新型还提供了一种加固结构200的施工方法的实施例，该方法包括:
[0043]第一注浆步骤，向堰塞体100的第一待加固区11的表面进行自流灌浆，以形成第一层第一胶结体2b。该第一层第一胶结体2b相对于堰塞体100具有较好的结构强度、土体稳定性以及密实度。
[0044]钻孔步骤，待第一层第一胶结体2b硬化后，在第一层第一胶结体2b上钻取第一灌浆孔21，并使得第一灌浆孔21的底端10穿过第一层第一胶结体2b的底端26。具体地，可采用回转式钻机在第一层第一胶结体2b上钻取第一灌浆孔21。这样，便可避免现有的采用冲击式钻机给堰塞体100的土体稳定性和结构强度带来损坏的弊端。此外，通过将第一灌浆孔21 的底端10穿过第一层第一胶结体2b的底端26,可以使得该第一灌浆孔21伸入到堰塞体100 的对应第一层第一胶结体2b的下方，从而方便接下来的灌浆操作，以快速形成第二层第一胶结体2a(见图1)。
[0045]另外，与冲击式钻机相比，采用回转式钻机具有钻孔深度大、钻孔灵活、成本低和效率高的优点。
[0046]第二注浆步骤，向第一灌浆孔21内进行自流灌浆，以形成第二层第一胶结体2a。 即，随着自流灌浆的不断注入，该自流灌浆会沿着第一灌浆孔21的轴向(S卩，重力方向)和径向(即，平面内的水平方向)进行扩散以构造成上述第二层第一胶结体2a。
[0047]依次重复钻孔步骤和第二注浆步骤，自上而下逐层进行自流灌浆，以在堰塞体100 对应第一待加固区11的内部形成多层第一胶结体2，并使得相邻层的第一胶结体2彼此接触而形成堰塞体100的第一加固体3。即，该第一加固体3由多层纵向相对设置且依次相连的第一层第一胶结体2b和第二层第一胶结体2a构造而成。由于各第一层第一胶结体2b和各第二层第一胶结体2a均有比堰塞体100更好的结构强度、密实度和稳定性。这样，该第一加固体3 同样也具有较好的结构强度、密实度和稳定性。这样，由于第一加固体3的设置，大大地增强了堰塞体100的结构强度和密实度，同时，也大大地增强了堰塞体100的土体稳定性，有效地降低了该堰塞体100发生冲刷、侵蚀、溶解以及崩塌的机率。
[0048]在一个实施例中，在钻孔步骤之后且在第二注浆步骤之前，通过水枪或水栗对该第一灌浆孔21进行冲洗，以改变构成该第一灌浆孔21的孔壁(图中未示出)的渗透系数，并根据该渗透系数来选择相应的自流灌浆的材料。其中，冲洗时间优选为10分钟。这样，便可清除该第一灌浆孔21内的泥土，以使得该第一灌浆21的孔底的沉积厚度不大于20厘米，从而大大地提高了该第一层第一胶结体2b的结构强度。
[0049]该自流灌浆的材料为自密实混凝土、自密实砂浆以及自密实净浆中的一种或多种。具体地，在对第一灌浆孔21进行高压水冲洗后，可根据冲洗后的第一灌浆孔21的孔壁的渗透系数，来选择合适的自流灌浆的材料。
[0050]在一个具体的实施例中，将该第一灌浆孔21的孔壁的渗透系数定义为K，当K小于1 X l(T3cm/s(厘米/秒)时，选择常规灌浆；当K大于等于1 X l(T3cm/s(厘米/秒)且小于1 X 1(T Vm/s(厘米/秒)时，选择自密实净楽;进行自流灌楽；；当K大于等于1 X HrVm/s(厘米/秒)且小于1 X 10cm/s(厘米/秒)时，选择高流态的自密实砂楽；进行自流灌楽；；当K大于等于1 X 1 Ocm/s (厘米/秒)时，选择低流态或中流态的自密实砂浆进行自流灌浆。[0051 ]在第二注浆步骤中，通过调节自流灌浆的浆液的粘性和流动性，来控制第二层第一胶结体2a的扩散范围。
[0052]在一个实施例中，自密实混凝土的i丹落扩展度大于550毫米。自密实砂衆分为低流态自密实砂浆、中流态自密实砂浆、和高流态自密实砂浆三种，其中，低流态自密实砂浆的坍落扩展度为250毫米至300毫米，中流态自密实砂浆的坍落扩展度为300毫米至360毫米， 高流态自密实砂浆的的坍落扩展度为大于360毫米。自密实净浆的坍落扩展度为大于220毫米。[〇〇53]如图1所示，该第一灌浆孔21的底端10穿过第一胶结体2的底端26。即，该第一灌浆孔21的底端10所在的平面低于第一胶结体2的底端26所在的平面。这样，可以方便接下来的灌浆操作，以快速形成第二层第一胶结体2a(见图1)。[〇〇54]综上所述，由于各层第一胶结体2均有比堰塞体100更好的结构强度、密实度和稳定性。这样，由各第一胶结体2构造而成的第一加固体3同样也具有较好的结构强度、密实度和稳定性。进一步地，由于第一加固体3的设置，大大地增强了堰塞体100的结构强度和密实度，同时，也大大地增强了堰塞体100的土体稳定性，有效地降低了该堰塞体100发生冲刷、 侵蚀、溶解以及崩塌的机率。
[0055]本申请采用的是自上而下的自流灌浆方式，S卩，从上至下不对灌浆流体施加任何的灌浆压力，只需在灌浆流体的自身重力作用下沿第一灌浆孔21的轴向向下流动，同时沿该第一灌浆孔21的径向向外扩散，从而大大地避免了由于对灌浆流体施加的灌浆压力过大，导致降低堰塞体1〇〇的稳定性的弊端，同时，也大大地避免了由于对灌浆流体施加的灌浆压力过小，导致浆液的扩散范围较小，以使得第一灌浆通孔21的数量较为密集，从而大大地增大了经济成本的弊端。
[0056]另外，本申请采用回转式钻机在第一胶结体2上钻取第一灌浆孔21。这样，便可避免采用冲击式钻机给堰塞体1〇〇的土体稳定性和结构强度带来损坏的弊端。[〇〇57]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种用于堰塞体的加固结构，其特征在于，包括:沿堰塞体的第一待加固区的表面从上至下依次设置的多层第一胶结体，相邻层的第一 胶结体彼此接触而形成所述堰塞体的第一加固体；其中，在所述第一加固体内构造有能分别与各层所述第一胶结体相连通的第一灌浆 孔。2.根据权利要求1所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，所述第一胶结体包括第 一子胶结体和第二子胶结体，其中，所述第一子胶结体和所述第二子胶结体相对所述第一灌浆孔的中心轴线呈对称 式设置。3.根据权利要求2所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，所述第一子胶结体和所 述第二子胶结体均构造为从所述第一灌浆孔的中心轴线沿径向向外延伸的带状结构。4.根据权利要求2所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，下层第一子胶结体的斜 面和底面均低于上层第一子胶结体的斜面和底面，并且所述下层第一子胶结体具有与所述 上层第一子胶结体相接触的重叠区。5.根据权利要求1所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，所述加固结构还包括沿 所述堰塞体的第二待加固区的表面从上至下依次设置的多层第二胶结体，相邻层的所述第 二胶结体彼此接触而形成所述堰塞体的第二加固体，其中，所述第一待加固区和所述第二待加固区呈并排式设置。6.根据权利要求5所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，所述加固结构还包括设 置在所述堰塞体内的防渗体，其中，所述防渗体位于所述第一加固体和所述第二加固体之间。7.根据权利要求6所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，在所述第二加固体内构 造有能分别与各层所述第二胶结体相连通的第二灌浆孔。8.根据权利要求1所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，在所述堰塞体的第三待 加固区的表面构造有泄水流道，在所述泄水流道的底壁上设有多个间隔开的第三加固体， 在所述堰塞体的紧邻所述泄水流道的侧壁的部位设有第四加固体。9.根据权利要求1所述的用于堰塞体的加固结构，其特征在于，所述第一灌浆孔的底端 所在的平面低于所述第一胶结体的底端所在的平面。
【文档编号】E02B7/06GK205591177SQ201620249381
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】金峰, 周虎, 刘宁, 安雪晖, 李顺
【申请人】清华大学