一种堆石坝变形控制技术.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110401997.8

申请日:

2011.12.07

公开号:

CN102493403A

公开日:

2012.06.13

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):E02B 7/06申请公布日:20120613|||实质审查的生效IPC(主分类):E02B 7/06申请日:20111207|||公开

IPC分类号:

E02B7/06; E02D15/00

主分类号:

E02B7/06

申请人:

长江勘测规划设计研究有限责任公司

发明人:

谭界雄; 卢建华; 田波; 高大水; 余永志; 熊威; 严晶

地址:

430010 湖北省武汉市江岸区汉口解放大道1863号

优先权:

专利代理机构:

武汉开元知识产权代理有限公司 42104

代理人:

陈家安

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内容摘要

本发明属于水利水电工程技术领域,是一种堆石坝变形控制技术,可应用于病险堆石坝或水利水电工程堆石体变形控制中,它包括以下步骤:①配制膏状稳定性浆液和水泥砂浆;②堆石坝坝体钻孔,包括起封闭作用的稳定浆液灌浆孔和充填灌浆孔;③灌注:先对充填灌注区周围的两排孔灌注膏状稳定浆液,使膏状稳定浆液和堆石坝上游侧的混凝土面板组成封闭区;膏状稳定浆液灌注完成14天后,再进行灌注区钻孔充填灌注水泥砂浆,水泥砂浆采用孔口充填灌注,灌注区充填灌浆完成28天后,可控制堆石坝变形。本发明可提高堆石坝抗变形能力,控制坝体变形,能够保证灌注质量,具有施工工期短、工效高等优点。

权利要求书

1: 一种堆石坝变形控制技术, 其特征在于包括以下步骤 : ①配制膏状稳定浆液和水泥砂浆 : 将水泥、 水、 粉煤灰、 粘土、 膨润土拌制成膏体状浆 液, 使膏状浆液的塑性粘性 0.15 ~ 0.25Pa.s, 其 28 天的结石强度大于或等于 5MPa, 以灌注 备用 ; 将水泥、 水、 砂拌制成水泥砂浆, 水泥砂浆塑性屈服强度 40 ~ 41Pa, 塑性粘性 0.6 ~ 0.65Pa.s, 以充填灌注备用 ; ②钻孔 : 在堆石坝坝体钻孔, 钻孔包括起封闭作用的稳定浆液灌浆孔和充填灌注孔 ; ③灌注 : 先对充填灌注区周围的两排孔灌注膏状稳定浆液, 使膏状稳定浆液和堆石坝 上游侧的混凝土面板组成封闭区 ; 膏状稳定浆液灌注完成 14 天后, 再进行灌注区钻孔灌注 水泥砂浆, 水泥砂浆采用孔口充填灌注, 灌注区充填灌浆完成 28 天后, 控制堆石坝变形。
2: 根据权利要求 1 所述的堆石坝变形控制技术, 其特征在于 : 在步骤②中, 充填灌注区 钻孔的具体方法为, 选定小口径金刚石地质钻机及金刚石破芯钻头, 将钻头的破芯牙轮调 整至扩孔器内 ; 在钻头和钻杆结合部位安装扩孔器, 将岩心管加长至 5.0m, 钻杆每隔 10.0m 加装导向管 ; 采用测斜仪对钻孔实时纠偏 ; 从钻孔内和孔口分别注清水和粘土浆, 孔口进 水管路上安装水表, 以水表压力的变化监控孔内冲洗液状态, 确保钻孔冷却。
3: 根据权利要求 1 所述的堆石坝变形控制技术, 其特征在于 : 在步骤③中, 灌注区水泥 砂浆采用孔口充填灌注。

说明书


一种堆石坝变形控制技术

    技术领域 本发明属于水利水电工程技术领域, 是一种堆石坝变形控制技术, 可应用于病险 堆石坝或水利水电工程堆石体变形控制, 也可在一些粗粒料的地基或临时围堰强透水地基 变形控制中使用。
     技术背景 我国早期修建的堆石坝, 多数采用人工填筑或爆破抛填, 坝体不密实, 孔隙率大, 坝体变形严重, 导致坝体渗漏而危及大坝安全, 由于堆石坝填筑料均一性差, 块径差异大, 坝体材料复杂, 常用的以防渗加固为主的措施, 抗变形能力差, 不能从根本上控制坝体变形 过大的问题。目前, 在国内外还没有以控制堆石坝变形为目的灌浆技术。
     发明内容
     本发明的目的是为了克服现有技术的不足, 提供一种提高堆石坝密实度、 控制堆 石坝变形的技术。
     为实现上述目的, 本发明的堆石坝变形控制技术, 包括以下步骤 :
     ①配制膏状稳定浆液和水泥砂浆 : 将水泥、 水、 粉煤灰、 粘土、 膨润土拌制成膏体 状浆液, 使膏状浆液的塑性粘性 0.15 ~ 0.25Pa.s, 其 28 天的结石强度大于或等于 5MPa, 以灌注备用 ; 将水泥、 水、 砂拌制成水泥砂浆, 水泥砂浆塑性屈服强度 40 ~ 41Pa, 塑性粘性 0.6 ~ 0.65Pa.s, 以充填灌注备用 ;
     ②钻孔 : 在堆石坝坝体钻孔, 钻孔包括起封闭作用的稳定浆液灌浆孔和充填灌注 孔;
     ③灌注 : 先对充填灌注区周围的两排孔灌注膏状稳定浆液, 使膏状稳定浆液和堆 石坝上游侧的混凝土面板组成封闭区 ; 膏状稳定浆液灌注完成 14 天后, 再进行灌注区钻孔 灌注水泥砂浆, 水泥砂浆采用孔口充填灌注, 灌注区充填灌浆完成 28 天后, 控制堆石坝变 形。
     在上述技术方案中, 步骤②中, 充填灌注区钻孔的具体方法为, 选定小口径金刚石 地质钻机及金刚石破芯钻头, 将钻头的破芯牙轮调整至扩孔器内 ; 在钻头和钻杆结合部位 安装扩孔器, 将岩心管加长至 5.0m, 钻杆每隔 10.0m 加装导向管 ; 采用测斜仪对钻孔实时纠 偏; 从钻孔内和孔口分别注清水和粘土浆, 孔口进水管路上安装水表, 以水表压力的变化监 控孔内冲洗液状态, 确保钻孔冷却。
     在上述技术方案中, 在步骤③中, 灌注区水泥砂浆采用孔口充填灌注。
     上述发明具有下述优点 :
     本发明配制的膏状稳定浆液和水泥砂浆灌浆材料具有可灌性、 可控性, 灌浆料在 坝体内均匀充填, 胶结料有良好的稳定性和耐久性, 能有效降低堆石坝孔隙率, 弥补原坝体 的填筑质量缺陷, 提高坝体抗变形能力, 控制坝体变形。
     本发明中, 将膏状稳定浆液用于先期灌注, 在堆石坝灌注区周围形成封闭区, 防止灌注区充填灌浆时跑浆, 后期将水泥砂浆用于堆石坝充填灌注, 有效降低堆石坝的孔隙率, 并且灌浆材料工程造价低。
     本发明中, 堆石坝钻孔时不卡钻、 不烧钻、 孔壁稳定、 钻孔冲洗液漏失少, 具有成孔 质量高, 精度高, 钻具损失小, 工效高等优点, 能够保证堆石坝深斜孔的成孔质量, 根本上控 制坝体变形。在孔口随钻杆对堆石体充填灌注水泥砂浆, 能保证灌注的砂与水泥浆液均匀 混合, 使砂浆持续、 稳定、 高效率地灌入坝体内, 充填堆石体空腔, 保证灌注质量, 施工工期 短。 附图说明
     图 1 是本发明的堆石坝灌浆钻孔示意图 ;
     图中 : 1 为膏状稳定浆液灌浆孔 ; 2 为混凝土面板 ; 3 为水泥砂浆充填灌浆孔 ; 4为 灌浆后的堆石坝。 具体实施方式
     以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述 :
     堆石坝变形控制施工方法, 包括以下步骤 :
     ①配制膏状稳定浆液和水泥砂浆。 将水泥、 水、 粉煤灰、 粘土、 膨润土等拌制成膏体 状浆液, 以灌注备用 ; 将水泥、 水、 砂等拌制成砂浆, 以充填灌注备用。
     ②选定小口径金刚石地质钻机及金刚石破芯钻头, 将钻头的破芯牙轮调整至扩孔 器内。
     ③在钻头和钻杆结合部位安装扩孔器, 将岩心管加长至 5.0m, 钻杆每隔 10.0m 加 装导向管。采用 KXP-1 型测斜仪纠偏, 对钻孔实时纠偏。
     ④从钻孔内和孔口分别注清水和粘土浆, 孔口进水管路上安装水表, 以其压力的 变化监控孔内冲洗液状态, 确保钻孔冷却。
     ⑤灌注 : 参阅图 1 所示, 先对充填灌注区周围的两排孔即膏状稳定浆液灌注孔 1 灌 注膏状稳定浆液, 使膏状稳定性浆液和混凝土面板 2 组成封闭区域, 防止灌注区充填灌浆 时跑浆 ; 膏状稳定浆液灌注完成 14 天后, 开始水泥砂浆充填灌浆孔 3 灌注水泥砂浆, 对堆石 体灌注区进行充填, 充填灌浆完成 28 天后, 充填灌注料达到设计强度, 可控制灌浆后的堆 石坝 4 变形。
     本发明提高了堆石坝的密实度, 有效控制了坝体变形。制备的堆石坝的灌浆材料 具有可灌性、 可控性, 灌浆料在坝体内均匀充填, 胶结料有良好的稳定性和耐久性, 有效降 低堆石体孔隙率, 弥补了坝体的填筑质量缺陷, 提高坝体抗变形能力, 控制坝体变形。
     本发明的钻孔主要包括 : 金刚石压轮破芯钻孔技术, 深斜孔纠偏技术, 堆石体钻孔 冷却技术等。堆石坝成孔时不卡钻、 不烧钻、 孔壁稳定、 钻孔冲洗液漏失少, 具有成孔质量 高, 精度高, 钻具损失小, 工效高等优点, 能够保证堆石坝深斜孔的成孔质量。 孔口搅砂灌浆 充填技术是在孔口随钻杆搅拌对堆石体进行充填灌注, 能保证灌注的砂能与水泥浆液均匀 混合, 使砂浆持续、 稳定、 高效率的灌入孔内, 充填堆石体空腔, 能够保证灌注质量, 施工工 期短。
     采用本发明的技术, 对水库堆石坝进行充填灌浆, 经检测, 灌浆料充填均匀, 灌浆后堆石坝孔隙率 22.8%, 胶结体抗压强度设计值≥ 7.5MPa(28d), 满足国家规范要求, 2010 年及 2011 年汛期高水位运行时坝体变形 2 ~ 3mm, 水位降低时变形复位, 有效控制了坝体的 变形。
     本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和 范围, 这些修改和变型应属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。
     本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102493403A43申请公布日20120613CN102493403ACN102493403A21申请号201110401997822申请日20111207E02B7/06200601E02D15/0020060171申请人长江勘测规划设计研究有限责任公司地址430010湖北省武汉市江岸区汉口解放大道1863号72发明人谭界雄卢建华田波高大水余永志熊威严晶74专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人陈家安54发明名称一种堆石坝变形控制技术57摘要本发明属于水利水电工程技术领域,是一种堆石坝变形控制技术,可应用于病险堆石坝或水利水电工程堆石体变形控制中,它包。

2、括以下步骤配制膏状稳定性浆液和水泥砂浆;堆石坝坝体钻孔,包括起封闭作用的稳定浆液灌浆孔和充填灌浆孔;灌注先对充填灌注区周围的两排孔灌注膏状稳定浆液,使膏状稳定浆液和堆石坝上游侧的混凝土面板组成封闭区;膏状稳定浆液灌注完成14天后,再进行灌注区钻孔充填灌注水泥砂浆,水泥砂浆采用孔口充填灌注,灌注区充填灌浆完成28天后,可控制堆石坝变形。本发明可提高堆石坝抗变形能力,控制坝体变形,能够保证灌注质量,具有施工工期短、工效高等优点。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页1/1页21一种堆石坝变形控制技术,其特征在于。

3、包括以下步骤配制膏状稳定浆液和水泥砂浆将水泥、水、粉煤灰、粘土、膨润土拌制成膏体状浆液,使膏状浆液的塑性粘性015025PAS,其28天的结石强度大于或等于5MPA,以灌注备用;将水泥、水、砂拌制成水泥砂浆,水泥砂浆塑性屈服强度4041PA,塑性粘性06065PAS,以充填灌注备用;钻孔在堆石坝坝体钻孔,钻孔包括起封闭作用的稳定浆液灌浆孔和充填灌注孔;灌注先对充填灌注区周围的两排孔灌注膏状稳定浆液,使膏状稳定浆液和堆石坝上游侧的混凝土面板组成封闭区;膏状稳定浆液灌注完成14天后,再进行灌注区钻孔灌注水泥砂浆,水泥砂浆采用孔口充填灌注,灌注区充填灌浆完成28天后,控制堆石坝变形。2根据权利要求1。

4、所述的堆石坝变形控制技术,其特征在于在步骤中,充填灌注区钻孔的具体方法为,选定小口径金刚石地质钻机及金刚石破芯钻头,将钻头的破芯牙轮调整至扩孔器内;在钻头和钻杆结合部位安装扩孔器,将岩心管加长至50M,钻杆每隔100M加装导向管;采用测斜仪对钻孔实时纠偏;从钻孔内和孔口分别注清水和粘土浆,孔口进水管路上安装水表,以水表压力的变化监控孔内冲洗液状态,确保钻孔冷却。3根据权利要求1所述的堆石坝变形控制技术,其特征在于在步骤中,灌注区水泥砂浆采用孔口充填灌注。权利要求书CN102493403A1/3页3一种堆石坝变形控制技术技术领域0001本发明属于水利水电工程技术领域,是一种堆石坝变形控制技术,可。

5、应用于病险堆石坝或水利水电工程堆石体变形控制,也可在一些粗粒料的地基或临时围堰强透水地基变形控制中使用。技术背景0002我国早期修建的堆石坝,多数采用人工填筑或爆破抛填,坝体不密实,孔隙率大,坝体变形严重,导致坝体渗漏而危及大坝安全,由于堆石坝填筑料均一性差,块径差异大,坝体材料复杂,常用的以防渗加固为主的措施,抗变形能力差,不能从根本上控制坝体变形过大的问题。目前,在国内外还没有以控制堆石坝变形为目的灌浆技术。发明内容0003本发明的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种提高堆石坝密实度、控制堆石坝变形的技术。0004为实现上述目的,本发明的堆石坝变形控制技术,包括以下步骤0005配制膏状稳。

6、定浆液和水泥砂浆将水泥、水、粉煤灰、粘土、膨润土拌制成膏体状浆液,使膏状浆液的塑性粘性015025PAS,其28天的结石强度大于或等于5MPA,以灌注备用;将水泥、水、砂拌制成水泥砂浆,水泥砂浆塑性屈服强度4041PA,塑性粘性06065PAS,以充填灌注备用;0006钻孔在堆石坝坝体钻孔,钻孔包括起封闭作用的稳定浆液灌浆孔和充填灌注孔;0007灌注先对充填灌注区周围的两排孔灌注膏状稳定浆液,使膏状稳定浆液和堆石坝上游侧的混凝土面板组成封闭区;膏状稳定浆液灌注完成14天后,再进行灌注区钻孔灌注水泥砂浆,水泥砂浆采用孔口充填灌注,灌注区充填灌浆完成28天后,控制堆石坝变形。0008在上述技术方案。

7、中,步骤中,充填灌注区钻孔的具体方法为,选定小口径金刚石地质钻机及金刚石破芯钻头,将钻头的破芯牙轮调整至扩孔器内;在钻头和钻杆结合部位安装扩孔器,将岩心管加长至50M,钻杆每隔100M加装导向管;采用测斜仪对钻孔实时纠偏;从钻孔内和孔口分别注清水和粘土浆,孔口进水管路上安装水表,以水表压力的变化监控孔内冲洗液状态,确保钻孔冷却。0009在上述技术方案中,在步骤中,灌注区水泥砂浆采用孔口充填灌注。0010上述发明具有下述优点0011本发明配制的膏状稳定浆液和水泥砂浆灌浆材料具有可灌性、可控性,灌浆料在坝体内均匀充填,胶结料有良好的稳定性和耐久性,能有效降低堆石坝孔隙率,弥补原坝体的填筑质量缺陷,。

8、提高坝体抗变形能力,控制坝体变形。0012本发明中,将膏状稳定浆液用于先期灌注,在堆石坝灌注区周围形成封闭区,防止说明书CN102493403A2/3页4灌注区充填灌浆时跑浆,后期将水泥砂浆用于堆石坝充填灌注,有效降低堆石坝的孔隙率,并且灌浆材料工程造价低。0013本发明中,堆石坝钻孔时不卡钻、不烧钻、孔壁稳定、钻孔冲洗液漏失少,具有成孔质量高,精度高,钻具损失小,工效高等优点,能够保证堆石坝深斜孔的成孔质量,根本上控制坝体变形。在孔口随钻杆对堆石体充填灌注水泥砂浆,能保证灌注的砂与水泥浆液均匀混合,使砂浆持续、稳定、高效率地灌入坝体内,充填堆石体空腔,保证灌注质量,施工工期短。附图说明001。

9、4图1是本发明的堆石坝灌浆钻孔示意图;0015图中1为膏状稳定浆液灌浆孔;2为混凝土面板;3为水泥砂浆充填灌浆孔;4为灌浆后的堆石坝。具体实施方式0016以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述0017堆石坝变形控制施工方法,包括以下步骤0018配制膏状稳定浆液和水泥砂浆。将水泥、水、粉煤灰、粘土、膨润土等拌制成膏体状浆液,以灌注备用;将水泥、水、砂等拌制成砂浆,以充填灌注备用。0019选定小口径金刚石地质钻机及金刚石破芯钻头,将钻头的破芯牙轮调整至扩孔器内。0020在钻头和钻杆结合部位安装扩孔器,将岩心管加长至50M,钻杆每隔100M加装导向管。采用KXP1型测斜仪纠偏,对钻孔实时。

10、纠偏。0021从钻孔内和孔口分别注清水和粘土浆,孔口进水管路上安装水表,以其压力的变化监控孔内冲洗液状态,确保钻孔冷却。0022灌注参阅图1所示,先对充填灌注区周围的两排孔即膏状稳定浆液灌注孔1灌注膏状稳定浆液,使膏状稳定性浆液和混凝土面板2组成封闭区域,防止灌注区充填灌浆时跑浆;膏状稳定浆液灌注完成14天后,开始水泥砂浆充填灌浆孔3灌注水泥砂浆,对堆石体灌注区进行充填,充填灌浆完成28天后,充填灌注料达到设计强度,可控制灌浆后的堆石坝4变形。0023本发明提高了堆石坝的密实度,有效控制了坝体变形。制备的堆石坝的灌浆材料具有可灌性、可控性,灌浆料在坝体内均匀充填,胶结料有良好的稳定性和耐久性,。

11、有效降低堆石体孔隙率,弥补了坝体的填筑质量缺陷,提高坝体抗变形能力,控制坝体变形。0024本发明的钻孔主要包括金刚石压轮破芯钻孔技术,深斜孔纠偏技术,堆石体钻孔冷却技术等。堆石坝成孔时不卡钻、不烧钻、孔壁稳定、钻孔冲洗液漏失少,具有成孔质量高,精度高,钻具损失小,工效高等优点,能够保证堆石坝深斜孔的成孔质量。孔口搅砂灌浆充填技术是在孔口随钻杆搅拌对堆石体进行充填灌注,能保证灌注的砂能与水泥浆液均匀混合,使砂浆持续、稳定、高效率的灌入孔内,充填堆石体空腔,能够保证灌注质量,施工工期短。0025采用本发明的技术,对水库堆石坝进行充填灌浆,经检测,灌浆料充填均匀,灌浆说明书CN102493403A3/3页5后堆石坝孔隙率228,胶结体抗压强度设计值75MPA28D,满足国家规范要求,2010年及2011年汛期高水位运行时坝体变形23MM,水位降低时变形复位,有效控制了坝体的变形。0026本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围,这些修改和变型应属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。0027本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。说明书CN102493403A1/1页6图1说明书附图CN102493403A。

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