【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质灾害防治，具体为一种梯级减胀反滤结构及其非开挖更换方法。
技术介绍
1、挡土墙是一种防止填土或土体变形失稳的构造物，常用于防治边坡灾害。对于水敏性极强的膨胀土地区，当约束发生微小的位移时，膨胀土表现出的膨胀力将显著降低。因此，作为水敏性较强的特殊土，挡土墙后反滤层减胀功能的发挥程度对膨胀土地区挡土结构的安全可靠性具有重要影响。受膨胀土胀缩特性、颗粒成分及粒径的影响，挡土墙后反滤层由于无机盐或者细粒物质经地下水渗透作用在反滤结构处富集，导致土工合成材料等反滤层淤堵现象普遍，主要表现为其孔道堵塞、过水面积减少、渗透性减弱、反滤或排水作用变小甚至消失，引起坡体内的水分得不到排放、土体含水率增大，加剧了膨胀土的胀缩作用，显著影响着边坡的稳定性。
2、在现有技术中，所采用的减胀材料一般为eps泡沫，但由于其为闭孔发泡材料，不具透水性，而透水性较好的开孔发泡材料的弹性模量低，且回弹效果较差，因此均难以满足使用要求。同时，受制于墙后反滤层空间的狭小和施工的危险性，挡土墙反滤层淤堵修复工作无法实施，一般都是等待挡土墙破坏致边坡失稳后进行重建，因此工程安全运行无保障，而边坡灾害反复治理会导致防治工程成本大幅增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种梯级减胀反滤结构及其非开挖更换方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种梯级减胀反滤结构，包括复合土工布、细粒层反滤料和粗粒层反滤料，所述粗粒层反滤料的外
3、优选的，所述粗粒层反滤料采用碎石与橡胶小球的混合料，且碎石与橡胶小球的混合比例为10：1~4：1，碎石与橡胶小球的粒径为20mm~40mm。
4、优选的，所述细粒层反滤料采用粒径1mm~4mm的砂砾石。
5、优选的，所述复合土工布采用单位面积质量为300g/㎡~500g/㎡的无纺布。
6、一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，包括步骤一，设备、机具和材料就位；步骤二，套管护壁钻进；步骤三，套管内取芯钻进；步骤四，交叉钻进；步骤五，填充梯级减胀反滤结构；步骤六，墙身泄水孔方向钻进；步骤七，回填反滤层；步骤八，封填地面；
7、其中上述步骤一中，根据需要更换的反滤层深度、口径和施工场地，选择合适的钻机本体、卷扬机和水磨钻机以及相应的配件，并配备梯级减胀反滤结构所需的材料，然后将垫枕置于挡土墙的上方，并位于坡面的一侧，将钻机本体和卷扬机置于垫枕上，在垫枕的一侧设置围挡进行安全防护；
8、其中上述步骤二中，安装好护壁套管钻具，开动钻机本体和水泵，在淤堵的原反滤层中进行套管护壁钻进，在淤堵区的正上方钻开封闭地面后沿原反滤层靠近回填层的侧面边缘向下钻进1m，然后停钻并将护壁套管钻具留在孔中；
9、其中上述步骤三中，安装竖直取芯钻具，开动钻机本体和水泵，分次钻取竖直护壁套管内的反滤层岩心，并全部取出钻孔，停钻并于钻孔外卸下竖直取芯钻具，将主动钻杆重新与护壁套管钻具进行连接；
10、其中上述步骤四中，按照上述步骤三的操作，分段交叉进行套管护壁钻进和套管内取芯钻进，直至原反滤层底部的隔水层，临近开挖面处，完全破开淤堵区，将钻出的反滤层岩心完全取出后，停钻并取出竖直取芯钻具，将套管护壁钻具留在开设的柱状孔中，准备填充梯级减胀反滤结构；
11、其中上述步骤五中，将梯级减胀反滤结构所需材料和安装器件就位，将复合土工布和分隔管装入竖直护壁套管中，分层填充细粒层反滤料和粗粒层反滤料；
12、其中上述步骤六中，将支撑架架在排水沟上，将水磨钻机安装在支撑架上，将水平护壁套管钻具安装在水磨钻机的输出端，并置于泄水孔前，调整水磨钻机的钻进方向与泄水孔轴线一致，沿泄水孔钻进，依次穿透挡土墙背面淤堵的原反滤层、梯级减胀反滤结构的复合土工布和细粒层反滤料，直至粗粒层反滤料，停钻并卸钻杆，将水平护壁套管留在孔内，防止原反滤层垮塌，开动水磨钻机和水泵，利用水平取芯钻具，分次钻取水平护壁套管内的原反滤层，将其全部取出孔外，停钻并于孔外卸下水平取芯钻具，移开水磨钻机；
13、其中上述步骤七中，将砾石反滤料推入水平护壁套管钻具内，以此作为承力基础，安装拔管装置，拔出水平护壁套管钻具，同时依靠拔管反作用力压实回填的砾石反滤料；
14、其中上述步骤八中，清理泄水孔内的杂物，裁剪挡土墙上方多余的布套，封填地面，清理施工场地，拆除围挡，恢复原样，结束修复。
15、优选的，所述步骤二中，安装护壁套管钻具的方法具体为：将第一变径接头安装在竖直护壁套管的一端，将套管钻头安装在竖直护壁套管的另一端，并将第一变径接头安装在主动钻杆上。
16、优选的，所述步骤三中，竖直取芯钻具的安装方法具体为：将取芯钻头安装在岩心管的一端，将第二变径接头安装在岩心管的另一端，将主动钻杆上的第一变径接头拆下，将第二变径接头安装在主动钻杆上。
17、优选的，所述步骤五中，具体包括以下步骤：
18、5.1根据柱状孔的孔深和安装需要，将复合土工布加工成布套，将孔口对中吊装盘和孔底对中盘分别安装于分隔管的两端，并利用孔底对中盘将布套的一端固定在分隔管上，使得布套套在分隔管上，且孔口对中吊装盘和孔底对中盘之间通过绑扎绳连接，将吊装螺栓安装在孔口对中吊装盘上，将吊绳的一端安装在吊装螺栓上，将钻机本体搬离开孔口位置，利用卷扬机驱动吊绳，将组装好的分隔管部分放入竖直护壁套管中；
19、5.2向布套与分隔管之间的环形空间中缓慢倒入500mm高的细粒层反滤料，同时敲击竖直护壁套管，将卷扬机的吊绳吊挂在竖直护壁套管上，然后启动卷扬机，将竖直护壁套管缓慢拔出300mm，依靠细粒层反滤料的重量将布套撑开，贴紧柱状孔的孔壁，如此循环，直至将竖直护壁套管完全拔出孔外，完成复合土工布和细粒层反滤料的换填；
20、5.3解开绑扎绳，并抽出管外，移除分隔管上管口的孔口对中吊装盘，往分隔管内缓慢倒入1m高的粗粒层反滤料，同时敲击分隔管；将卷扬机的吊绳吊挂在分隔管上，启动卷扬机，将分隔管缓慢拔出500mm，如此循环，直至将分隔管完全拔出孔外，同时，粗粒层反滤料充填满中心空间至封闭地面底处，完成粗粒层反滤料的换填。
21、优选的，所述步骤5.1中，分隔管的规格为φ120mm×5mm，布套的规格为φ202mm～205mm。
22、优选的，所述步骤5.3中，完成粗粒层反滤料的换填后需要进行检验，检验方法具体为：从换填好的梯级减胀反滤结构上方倒入一定量的水，观测泄水孔的排水效果，如果排水效果好，则说明梯级减胀反滤结构和泄水孔恢复了连通，如果排水效果不好，则需要继续换填泄水孔后淤堵的原反滤层，直至实现梯级减胀反滤结构和泄水孔的连通。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的梯级减胀反滤结构采用复合土工布、细粒层反滤料和粗粒层反滤料三层结构设计，并通过采用碎石与橡胶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种梯级减胀反滤结构，包括复合土工布（27）、细粒层反滤料（31）和粗粒层反滤料（32），其特征在于：所述粗粒层反滤料（32）的外侧设置有细粒层反滤料（31），细粒层反滤料（31）的外侧设置有复合土工布（27）。
2.根据权利要求1所述的一种梯级减胀反滤结构，其特征在于：所述粗粒层反滤料（32）采用碎石与橡胶小球的混合料，且碎石与橡胶小球的混合比例为10：1~4：1，碎石与橡胶小球的粒径为20mm~40mm。
3.根据权利要求1所述的一种梯级减胀反滤结构，其特征在于：所述细粒层反滤料（31）采用粒径1mm~4mm的砂砾石。
4.根据权利要求1所述的一种梯级减胀反滤结构，其特征在于：所述复合土工布（27）采用单位面积质量为300g/㎡~500g/㎡的无纺布。
5.一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，包括步骤一，设备、机具和材料就位；步骤二，套管护壁钻进；步骤三，套管内取芯钻进；步骤四，交叉钻进；步骤五，填充梯级减胀反滤结构；步骤六，墙身泄水孔方向钻进；步骤七，回填反滤层；步骤八，封填地面；其特征在于：
6.根据权利要
7.根据权利要求5所述的一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，其特征在于：所述步骤三中，竖直取芯钻具的安装方法具体为：将取芯钻头（20）安装在岩心管（19）的一端，将第二变径接头（18）安装在岩心管（19）的另一端，将主动钻杆（14）上的第一变径接头（15）拆下，将第二变径接头（18）安装在主动钻杆（14）上。
8.根据权利要求5所述的一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，其特征在于：所述步骤五中，具体包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，其特征在于：所述步骤5.1中，分隔管（26）的规格为φ120mm×5mm，布套的规格为φ202mm～205mm。
10.根据权利要求8所述的一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，其特征在于：所述步骤5.3中，完成粗粒层反滤料（32）的换填后需要进行检验，检验方法具体为：从换填好的梯级减胀反滤结构上方倒入一定量的水，观测泄水孔（12）的排水效果，如果排水效果好，则说明梯级减胀反滤结构和泄水孔（12）恢复了连通，如果排水效果不好，则需要继续换填泄水孔（12）后淤堵的原反滤层（6），直至实现梯级减胀反滤结构和泄水孔（12）的连通。
...【技术特征摘要】
1.一种梯级减胀反滤结构，包括复合土工布（27）、细粒层反滤料（31）和粗粒层反滤料（32），其特征在于：所述粗粒层反滤料（32）的外侧设置有细粒层反滤料（31），细粒层反滤料（31）的外侧设置有复合土工布（27）。
2.根据权利要求1所述的一种梯级减胀反滤结构，其特征在于：所述粗粒层反滤料（32）采用碎石与橡胶小球的混合料，且碎石与橡胶小球的混合比例为10：1~4：1，碎石与橡胶小球的粒径为20mm~40mm。
3.根据权利要求1所述的一种梯级减胀反滤结构，其特征在于：所述细粒层反滤料（31）采用粒径1mm~4mm的砂砾石。
4.根据权利要求1所述的一种梯级减胀反滤结构，其特征在于：所述复合土工布（27）采用单位面积质量为300g/㎡~500g/㎡的无纺布。
5.一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，包括步骤一，设备、机具和材料就位；步骤二，套管护壁钻进；步骤三，套管内取芯钻进；步骤四，交叉钻进；步骤五，填充梯级减胀反滤结构；步骤六，墙身泄水孔方向钻进；步骤七，回填反滤层；步骤八，封填地面；其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种梯级减胀反滤结构的非开挖更换方法，其特征在于：所述步骤二中，安装护壁套管钻具的方法具体为：将第一变径接头（15）安装在竖直护壁套管（16）的一端，将套管钻...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺伟明，姜昭群，石胜伟，蔡强，梁炯，周云涛，
申请(专利权)人：中国地质科学院探矿工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
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