CN110278936B - 一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，包括步骤为：白蚁巢群***识别和主巢定位、一序充填灌浆和二序渗透灌浆。一序充填灌浆浆液为水泥—膨润土混合物，干法造孔，使用便携式灌浆设备，二序渗透灌浆浆液为聚氨酯—药物混合液，梅花形布点，采用灌浆花管和渗透灌浆枪。本发明采用充填和渗透组合式灌浆技术，创新了灌浆技术，既充填了白蚁巢穴***，又密实了巢穴***及其与周边结合部位；既消除提高了堤坝的结构的整体性、降低了渗漏失事风险，又消灭了白蚁，预防其再次发生。

Description

一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法

技术领域

本发明涉及土石堤坝养护修理的技术领域，特别是一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法。

背景技术

我国现有江河湖泊堤防29万km，水库大坝9.8万余座。其中，绝大部分为均质结构。土栖白蚁危害均质堤坝是一种长期困扰水利工程的重要安全隐患。黄河以南服役15年以上的堤坝，超过90％受到土栖白蚁危害。白蚁进入堤坝内部后，在常水位的浸润线以上、距离堤坝顶面1～3m处的营巢，主巢直径可达1 m 以上；主蚁道8～10条，主蚁道底径达5～7cm；支路无数，四通八达，形成巢群***。巢群***随巢龄增长，巢穴逐渐扩大。单条蚁道长达数十米，甚至数百米。当蚁道延伸至迎水、背水坡面时，便形成了贯穿性蚁道***。蚁道***破坏堤坝结构的整体性，高水位时，会导致堤坝散浸、管涌，进而诱发滑坡、塌陷甚至溃决失事。白蚁危害引起堤坝溃决失事屡见不鲜，如广西大洋河水库、四川大路沟水库溃坝，均造成了严重生命和财产损失。因此，堤坝白蚁防治对于保障堤坝长期安全运行尤为重要。

传统的白蚁治理有药杀法、挖巢法和锥探灌浆法。传统的灌浆方法均还存在着一定的不足，分析如下：

1、诱杀法治理后巢群***仍然存在，结构自身的安全隐患并未消除。

2、考虑到巢群***的复杂性，挖巢法工程大，且治理效果与挖巢群的彻底性有关。

3、锥探灌浆法却存在着如下不足：

1）多用于治理死巢，不能根除白蚁。

2）实践还表明，从已有的锥探灌浆法实施后挖巢验证结果看，现有的大的主巢及及其连通的主蚁道等巢穴***都会被浆液充填。但由于粘滞性的限制，浆液很难将主巢、蚁道完全充填密实，充填空间占巢穴***体积的85%左右，使得巢穴***与周边土体间仍留有空隙。

3）由于加固防渗墙隔离、灌浆浆液堵塞等因素会造成孤立巢穴的存在，以及幼龄巢巢穴***不够发达等原因，也容易使得灌浆遗留缺陷、隐患。

上述情况下，若采取复灌，效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，该堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法采用点巢灌浆和局部渗透灌浆的组合式灌浆进行治理，既利用点巢灌浆充填了白蚁巢穴***的绝大部分空间，又发挥了渗透灌浆的优势完全密实了巢穴***及其与周边结合部位，并通过在渗透灌浆浆液中添加药物确保灭杀白蚁效果，达到治标治本的目标。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，包括如下步骤。

步骤1，白蚁巢群***识别和主巢定位，包括如下步骤。

步骤11，主巢及巢群***空间位置的初步识别：采用水位变动的方法，初步识别白蚁的主巢及巢群***的空间位置。

步骤12，主巢位置判定：采用高密度电法进行测量判定白蚁主巢所处位置。

步骤2，一序充填灌浆，具体包括如下步骤。

步骤21，一序灌浆参数设计，包括一序充填灌浆孔位、孔深、灌浆材料和压力的设计，具体设计方法如下：

步骤21a，根据步骤12判定的主巢空间位置，确定一序充填灌浆孔位及孔深。

步骤21b，一序充填灌浆材料选择为水泥—膨润土混合物。

步骤21c，一序充填灌浆压力确定：根据步骤12判定的主巢空间位置中的主巢埋深，确定灌浆压力。

步骤22，水泥—膨润土混合物制备：通过试灌，确定最优化的水泥—膨润土的配合比，保证浆液可灌性。

步骤23，一序钻孔：使用干法造孔，从堤坝顶部钻孔直至主巢。

步骤24，一序充填灌浆：使用便携式灌浆设备，先灌清水，接着采用步骤21c确定的灌浆压力，将步骤22制备的水泥-膨润土混合物充填在步骤23中的每个钻孔内；灌浆过程中，应维持压力稳定，压力波动范围不得超过5%。

步骤3，二序渗透灌浆，包括如下步骤。

步骤31，二序渗透灌浆参数设计：包括二序渗透灌浆孔位、孔深、灌浆材料和压力的设计，具体设计方法如下：

步骤31a，二序渗透灌浆孔位和孔深确定：将步骤11识别出的主巢及巢群***所在的区域称为灌浆区域；将步骤12确定的主巢所在区域称为加密灌浆区，将除加密灌浆区外的灌浆区域称为渗透灌浆区；在所有灌浆区域，均以梅花形的方式布设渗透灌浆点；其中，加密灌浆区中渗透灌浆点的间距小于渗透灌浆区中渗透灌浆点的间距；每个渗透灌浆点的孔深均大于主巢及巢群***的最大深度。

步骤31b，二序渗透灌浆材料选择：二序渗透灌浆材料包括水、添加剂和灭蚁药物；其中，添加剂包括注射树脂和混凝土粘合剂。

步骤31c，二序渗透灌浆压力确定：采用双控方式来控制二序渗透灌浆压力，二序渗透灌浆压力低于一序充填灌浆压力。

步骤32，二序渗透灌浆材料制备：将水、添加剂和灭蚁药物按照设定比例进行搅拌均匀。

步骤33，二序钻孔：在步骤31a中确定的每个渗透灌浆点，均采用钢管钻开孔至步骤31a确定的孔深位置处。

步骤34，二序渗透灌浆：使用双冲程泵，先用清水对灌浆花管进行洗孔。

洗孔完成后，采用步骤31c确定的灌浆压力，将步骤32制备的二序渗透灌浆材料泵送至步骤33中的每个钻孔内；二序渗透灌浆时，先从灌浆区域两侧的钻孔向中间钻孔移动的方式，进行渗透灌浆，以减少浆液的灌入总量。

步骤21b中，水泥—膨润土混合物中水泥：膨润土：水＝1:3:5。

步骤31b中，水、添加剂和灭蚁药物的比例为10：1：x。

步骤31b中，灭蚁药物为联苯菊酯、溴氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯和吡虫啉中的一种或组合。

步骤34中，灌浆花管为直径2cm、长3.5m的钢管，在钢管底段长2.5m的范围内均布有若干个间距为30cm的出浆孔。

步骤32中，采用F组件将水、添加剂和灭蚁药物进行混合；F组件包括聚氨酯管、水管和渗透灌浆枪；添加剂和灭蚁药物初混合后，经聚氨酯管与从水管输送的水再次混合，最后经灌浆管进行灌浆。

步骤11中，水位变动方法的具体步骤为：先根据水位变动区，确定常水位；再识别主巢及巢群***的空间位置，具体识别方法为：与常水位相隔在1.5m范围之内，距离堤坝顶面1～3m，且位于背水坡坝肩纵距2m范围内。

步骤12中，高密度电法的判定方法为：通过白蚁主巢与堤坝土体的视电阻率差异，判定主巢所处位置。

步骤23中，采用直径5cm的钢锥从堤坝顶部钻孔直至主巢。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用点巢灌浆和局部渗透灌浆的组合式灌浆进行治理，既利用点巢灌浆充填了白蚁巢穴***的绝大部分空间，又发挥了渗透灌浆的优势完全密实了巢穴***及其与周边结合部位，并通过在渗透灌浆浆液中添加药物确保灭杀白蚁效果。既消除提高了堤坝的结构的整体性、降低了渗漏失事风险，又消灭了白蚁，并预防其再次发生，达到治标治本的目标。

2、革新了制浆技术，一序充填灌浆采用水泥-膨润土混合物，二序渗透灌浆采用加入药物的聚氨酯混合液体。

3、革新了灌浆工艺，一序灌浆使用定位点巢灌浆方法，二序灌浆使用局部范围渗透灌浆，从而既填充了大的洞穴，填充了水泥浆遗漏的剩余空隙空间，又消灭了白蚁，是一种治标治本的治理技术。

4、能够充填机治理主巢、苗圃、空腔、蚁道在内的复杂的蚁道***网络。

附图说明

图1显示了采用本发明的组合式灌浆治理方法后的堤坝俯视图。

图2显示了采用本发明的组合式灌浆治理方法后的堤坝纵向剖视图。

图3显示了二序渗透灌浆的灌浆过程示意图。

图4显示了一序充填灌浆时使用的便携式灌浆设备的示意图。

图5显示了F组件的结构示意图。

图6显示了灌浆花管的结构示意图。

其中有：

1、支撑架；2、搅拌储浆桶；3、浆液出口；4、灌浆泵；5、压力表；6、控制阀；7、软管；8、渗透灌浆枪；9、三通接头；10、F组件堵头；11、两通接头一；12、流量控制阀；13、两通接头二；14、输入管路；15、灌浆花管；16、出浆孔；17、花管底端堵头。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，包括如下步骤。

步骤1，白蚁巢群***识别和主巢定位，包括如下步骤。

步骤11，主巢及巢群***空间位置的初步识别：采用水位变动的方法，初步识别白蚁的主巢及巢群***的空间位置。其中，水位变动方法的具体步骤为：先根据水位变动区，确定常水位；再识别主巢及巢群***的空间位置，具体识别方法为：与常水位相隔在1.5m范围之内，距离堤坝顶面1～3m，且位于背水坡坝肩纵距2m范围内。

步骤12，主巢位置判定：采用高密度电法进行测量判定白蚁主巢所处位置。其中，高密度电法的判定方法为：通过白蚁主巢与堤坝土体的视电阻率差异，判定主巢所处位置。

步骤2，一序充填灌浆，具体包括如下步骤。

步骤21，一序灌浆参数设计，包括一序充填灌浆孔位、孔深、灌浆材料和压力的设计。具体设计方法如下：

步骤21a，根据步骤12判定的主巢空间位置，确定一序充填灌浆孔位及孔深。确定的一序充填灌浆孔位，如图1和图2中的定点水泥-膨润土充填灌浆。

步骤21b，一序充填灌浆材料选择为水泥—膨润土混合物。水泥—膨润土有以下特点：浆液固结体低强、塑性，与土体匹配；浆液固化后全部成浆体，无水等附产物；浆液要有足够的流动度，可以保证进浆效果；浆液要有足够的可灌性；浆液凝固后，有一定的微膨胀，与周围介质能够紧密结合，灌浆后可增强堤坝结构的整体性。

步骤21c，一序充填灌浆压力确定：根据步骤12判定的主巢空间位置中的主巢埋深，确定灌浆压力。

一般地，灌浆压力可以根据孔洞上覆盖层容重、灌浆材料的粘滞系数、孔洞埋藏深度等确定。考虑到本发明对象为均质堤坝，对同一工程，覆盖层容重一定，故灌浆材料一定时，灌浆压力由孔洞埋藏深度确定。

因巢群***导致灌浆部位空腔较多，采用低压、充填式灌浆，灌浆压力控制在50kPa以下，并采用双控方式来控制注浆压力。

双控方式是指一方面需控制注浆压力，即将注浆压力控制在设定值以下；同时，另一方面还应注意观察注浆口周围冒浆的情况，以免浆液流失。

步骤22，水泥—膨润土混合物制备：通过试灌，确定最优化的水泥—膨润土的配合比，保证浆液可灌性。本发明中，水泥—膨润土的配合比确定为“水泥：膨润土：水＝1:3:5”，此种配合比下浆液可灌性好。水泥使用42.50MPa普通硅酸盐水泥。

步骤23，一序钻孔：使用干法造孔，利用直径5cm的钢锥从堤坝顶部钻孔直至主巢。因白蚁蚁巢离地面较浅，钻孔设备用改装的平板振动机即能满足要求，钻孔时如遇锥棒突然下坠，即表明打中了主巢。工程属浅孔灌浆，不下套管、不分段。

步骤24，一序充填灌浆：使用便携式灌浆设备，先灌清水，使得蚁巢和蚁道灌通。接着采用步骤21c确定的灌浆压力，将步骤22制备的水泥-膨润土混合物充填在步骤23中的每个钻孔内。

灌浆过程中，应维持压力稳定，压力波动范围不得超过5%。控制充填灌浆上端孔口允许压力50kPa，使水泥—膨润土混合物灌入堤坝内部。

上述灌浆使用便携式灌浆设备，如图4所示，包括搅拌储浆桶2和灌浆泵4。搅拌储浆桶安放在支撑架1上，搅拌储浆桶的浆料出口3与灌浆泵4相连接，灌浆泵通过软管7传输制备的水泥—膨润土混合物。其中，软管上优选依次安装有压力表5和控制阀6。

上述便携式灌浆设备采用小型叉车或拖车即可以实现运输，灌浆泵工作压力为0.3MPa。

在搅拌储浆桶内部，可通过人工拌合实现水泥、膨润土和水的混合；也可使用现场搅拌再倒入滚筒中。

灌浆初期出现串浆，如对堤坝安全无影响，可采用粗麻布袋、蛇皮袋或棉絮等堵塞冒浆孔洞，或用粘性土回填夯实。堵塞串浆孔，然后继续灌浆，直到浆液从灌浆孔中流出或从附近的蚁道中流出，此时堵塞返浆孔。已填满浆液，结束灌浆。

一序灌浆基本可填充主巢、副巢、蚁道的绝大部分空间。

步骤3，二序渗透灌浆，包括如下步骤。

步骤31，二序渗透灌浆参数设计：包括二序渗透灌浆孔位、孔深、灌浆材料和压力的设计。具体设计方法如下：

步骤31a，二序渗透灌浆孔位和孔深确定：将步骤11识别出的主巢及巢群***所在的区域称为灌浆区域；将步骤12确定的主巢所在区域称为加密灌浆区，将除加密灌浆区外的灌浆区域称为渗透灌浆区；在所有灌浆区域，均以梅花形的方式布设渗透灌浆点；其中，加密灌浆区中渗透灌浆点的间距小于渗透灌浆区中渗透灌浆点的间距；每个渗透灌浆点的孔深均大于主巢及巢群***的最大深度。

上述灌浆区域、渗透灌浆区、加密灌浆区以及渗透灌浆点的布设方式，如图1和图2所示。

步骤31b，二序渗透灌浆材料选择：二序渗透灌浆材料包括水、添加剂和灭蚁药物；其中，添加剂包括注射树脂和混凝土粘合剂。注射树脂优选为聚氨酯。

其中，水、添加剂和灭蚁药物的比例为10：1：x。

上述灭蚁药物优选为联苯菊酯、溴氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯和吡虫啉中的一种或组合。

步骤31c，二序渗透灌浆压力确定：采用双控方式来控制二序渗透灌浆压力，灌浆压力控制在0.3MPa以下，同时关注灌浆情况。其中，二序渗透灌浆压力低于一序充填灌浆压力。

步骤32，二序渗透灌浆材料制备：将水、添加剂和灭蚁药物按照设定比例进行搅拌均匀。

具体制备时，先将灭蚁药物溶解在少量水中，再将溶解的灭蚁药物的剂量按使用说明书中规定的剂量与聚氨酯基浆液（也即溶解的添加剂）充分搅拌均匀，形成灭蚁聚氨酯溶液后，再进行灌浆。

本申请中，采用F组件将水、添加剂和灭蚁药物进行混合。

如图5所示，F组件包括聚氨酯管、水管和渗透灌浆枪8。如图3所示，添加剂和灭蚁药物初混合后，经聚氨酯管与从水管输送的水再次混合，最后经灌浆管进行灌浆。

聚氨酯管、水管均包括三通接头9、两通接头一11、流量控制阀12、两通接头二13和输入管路14。两桶接头二连接输入管路和两通接头二，流量控制阀伸入两通接头二内，两通接头二的另一端与三通接头的一端相连接。

聚氨酯管中三通接头的其中一端与水管中三通接头的其中一端相连通，聚氨酯管中三通接头的剩余一端采用F组件堵头1进行封堵，水管中三通接头的剩余一端与渗透灌浆枪相连接。

上述药物—聚氨酯混合液有以下特点：可以消灭坝体内的白蚁，同时还可密实充填灌浆剩下的小孔隙、裂隙和细蚁道，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，密实坝体，在消灭白蚁的同时，而不改变堤坝的结构。

步骤33，二序钻孔：在步骤31a中确定的每个渗透灌浆点，孔深优选为3.5m，在渗透灌浆区域，使用手提钻以间距1.2m的梅花型将钢管钻进至步骤31a确定的孔深位置处。在加密灌浆区域，渗透灌浆点的间距缩小或加密布设，也即在加密灌浆区域，在一序灌浆周边白蚁危害的区域范围***多根钢管。

步骤34，二序渗透灌浆：使用双冲程泵，先用清水对灌浆花管15进行洗孔。洗孔完成后，采用步骤31c确定的灌浆压力，将步骤32制备的二序渗透灌浆材料泵送至步骤33中的每个钻孔内；二序渗透灌浆时，先从灌浆区域两侧的钻孔向中间钻孔移动的方式，进行渗透灌浆，以减少浆液的灌入总量。

如图6所示，灌浆花管为直径2cm、长3.5m的钢管，在钢管底段长2.5m的范围内均布有若干个间距为30cm的出浆孔16。钢管底部优选设置有花管底端堵头17。

将浆液泵入每个渗透灌浆点，直到浆液在管道回流，或从灌浆点附近土壤中流出。从坡脚或两侧处开始灌浆，并向上、向内移动灌浆，以减少浆液的灌入总量。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，白蚁巢群***识别和主巢定位，包括如下步骤：

步骤11，主巢及巢群***空间位置的初步识别：采用水位变动的方法，初步识别白蚁的主巢及巢群***的空间位置；其中，水位变动方法的具体步骤为：先根据水位变动区，确定常水位；再识别主巢及巢群***的空间位置，具体识别方法为：与常水位相隔在1.5m范围之内，距离堤坝顶面1～3m，且位于背水坡坝肩纵距2m范围内；

步骤12，主巢位置判定：采用高密度电法进行测量判定白蚁主巢所处位置；

步骤2，一序充填灌浆，具体包括如下步骤：

步骤21，一序灌浆参数设计，包括一序充填灌浆孔位、孔深、灌浆材料和压力的设计，具体设计方法如下：

步骤21a，根据步骤12判定的主巢空间位置，确定一序充填灌浆孔位及孔深：

步骤21b，一序充填灌浆材料选择为水泥—膨润土混合物；

步骤21c，一序充填灌浆压力确定：根据步骤12判定的主巢空间位置中的主巢埋深，确定灌浆压力；

步骤22，水泥—膨润土混合物制备：通过试灌，确定最优化的水泥—膨润土的配合比，保证浆液可灌性；

步骤23，一序钻孔：使用干法造孔，从堤坝顶部钻孔直至主巢；

步骤24，一序充填灌浆：使用便携式灌浆设备，先灌清水，接着采用步骤21c确定的灌浆压力，将步骤22制备的水泥-膨润土混合物充填在步骤23中的每个钻孔内；灌浆过程中，应维持压力稳定，压力波动范围不得超过5%；

步骤3，二序渗透灌浆，包括如下步骤：

步骤31，二序渗透灌浆参数设计：包括二序渗透灌浆孔位、孔深、灌浆材料和压力的设计，具体设计方法如下：

步骤31a，二序渗透灌浆孔位和孔深确定：将步骤11识别出的主巢及巢群***所在的区域称为灌浆区域；将步骤12确定的主巢所在区域称为加密灌浆区，将除加密灌浆区外的灌浆区域称为渗透灌浆区；在所有灌浆区域，均以梅花形的方式布设渗透灌浆点；其中，加密灌浆区中渗透灌浆点的间距小于渗透灌浆区中渗透灌浆点的间距；每个渗透灌浆点的孔深均大于主巢及巢群***的最大深度；

步骤31b，二序渗透灌浆材料选择：二序渗透灌浆材料包括水、添加剂和灭蚁药物；其中，添加剂包括注射树脂和混凝土粘合剂；

步骤31c，二序渗透灌浆压力确定：采用双控方式来控制二序渗透灌浆压力，二序渗透灌浆压力低于一序充填灌浆压力；

步骤32，二序渗透灌浆材料制备：将水、添加剂和灭蚁药物按照设定比例进行搅拌均匀；

步骤33，二序钻孔：在步骤31a中确定的每个渗透灌浆点，均采用钢管钻开孔至步骤31a确定的孔深位置处；

步骤34，二序渗透灌浆：使用双冲程泵，先用清水对灌浆花管进行洗孔；洗孔完成后，采用步骤31c确定的灌浆压力，将步骤32制备的二序渗透灌浆材料泵送至步骤33中的每个钻孔内；二序渗透灌浆时，先从灌浆区域两侧的钻孔向中间钻孔移动的方式，进行渗透灌浆，以减少浆液的灌入总量。

2.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤21b中，水泥—膨润土混合物中水泥：膨润土：水＝1:3:5。

3.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤31b中，水、添加剂和灭蚁药物的比例为10：1：x。

4.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤31b中，灭蚁药物为联苯菊酯、溴氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯和吡虫啉中的一种或组合。

5.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤34中，灌浆花管为直径2cm、长3.5m的钢管，在钢管底段长2.5m的范围内均布有若干个间距为30cm的出浆孔。

6.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤32中，采用F组件将水、添加剂和灭蚁药物进行混合；F组件包括聚氨酯管、水管和渗透灌浆枪；添加剂和灭蚁药物初混合后，经聚氨酯管与从水管输送的水再次混合，最后经灌浆管进行灌浆。

7.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤12中，高密度电法的判定方法为：通过白蚁主巢与堤坝土体的视电阻率差异，判定主巢所处位置。

8.根据权利要求1所述的堤坝白蚁的充填和渗透组合式灌浆治理方法，其特征在于：步骤23中，采用直径5cm的钢锥从堤坝顶部钻孔直至主巢。

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