溜砂坡深部固砂方法
2023-09-10 12:58:35
專利名稱：溜砂坡深部固砂方法
技術領域：
本發明涉及一種溜砂坡深部固砂方法。
背景技術：
溜砂坡是山區一種特殊的災害類型。溜砂坡是指高陡斜坡，在強烈的物理風化作用下，形成大量砂粒和碎屑，在自重作用下發生溜動，並在坡腳堆積形成錐狀斜坡的自然過程。一個典型溜砂坡必須具備砂源區、溜動區和堆積區三大要素，如圖1所示。
溜砂坡的最大特徵是散體結構，顆粒之間的內聚力很小，可謂「一盤散沙」。只要開挖砂坡腳，或砂坡表部植被破壞，砂坡就會劇烈溜動，危害公路、鐵路和其他工程建築的安全。傳統的地貌學將其歸併在山體強風化殘坡積碎屑坡內，未進行專門深入的研究。近幾十年，隨著山區建設的發展，公路、鐵路的興建、老公路的拓寬、升級，開挖溜砂坡腳，引起老溜砂坡重新劇烈活動，大量砂粒、碎屑湧入公路、鐵路，埋沒其他工程設施的災害經常發生。國道公路317、318線通過溜砂坡分布區70餘公裡，經常有溜砂漫過攔砂牆危害公路正常運行，甚至中斷交通數小時到數日。上世紀八十年代中期，川藏公路西藏境內中壩段帕隆藏布上遊米堆溝冰湖潰決產生的特大山洪，衝毀中壩段大量公路路基和溜砂坡坡腳，使近20處的溜砂坡產生劇烈活動，中斷交通半年以上。由於溜砂坡的劇烈活動，給此段公路的恢復重建帶來極大危害。由於溜砂坡邊挖邊溜使工程無法進行，近20處的溜砂坡，不到5公裡的路基恢復竟花了半年多的時間。隨著西部大開發的進程，317、318國道公路的拓寬、升級建設已全面展開，溜砂坡的劇烈活動仍是影響工程實施的一大難題。中國科學院-水利部成都山地災害與環境研究所從上世紀九十年代末期就開展了對溜砂坡的綜合防治研究。
但正如前已論述，溜砂坡是近十年在山區道路建設中提出的新災害問題。由於未進行深入的研究，所以至今還沒有一套完善的防治方法。工程設計部門不得已，借用擋土牆原理，修建擋砂牆防治溜砂坡危害。對於一個較為複雜的成災體系，用一個簡單的防治工程進行治理，顯然是很不完善的，且存在以下問題(1)擋砂牆的設計理論未建立起來，致使設計中擋砂牆的高度和斷面尺寸無法準確確定，現今擋砂牆的設計有隨意性，由此造成現有擋砂牆大多高度不夠，砂漫過牆頂溜進了公路，如圖2所示；有少數牆修高了，而且結構極不合理，不僅造成了工程投入高，而且安全度還得不到保證；(2)現行擋砂牆的設計是建立在溜砂坡砂源區已基本穩定，無明顯的砂粒向砂坡溜動區和堆積區提供。若砂源區還有較多的物質向砂坡提供，用擋砂牆無法攔住怎麼辦，現有溜砂坡防治工程未提出別的砂坡溜動防治方法；(3)若需開挖溜砂坡坡腳修公路、鐵路和其他工程建築，會引起溜砂坡劇烈活動怎麼辦，已有溜砂坡防治法未提出解決的措施；(4)對於仍在劇烈活動的溜砂坡，如何進行表部固砂和植被快速恢復，已有溜砂坡防治也未解決。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是克服現有方法的不足，提供一種溜砂坡深部固砂方法，該方法能夠有效地固定溜砂坡，解決溜砂坡帶來的危害。
本發明的技術解決方案是一種溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於採用花管微型樹根樁深部固砂方法進行溜砂坡深部固砂設計，具體步驟如下在需要固砂的砂坡上垂直地面向砂坡深部鑽孔，向孔中插入四周帶有小孔的花管，並向花管中注入由粘土或粉土與水組成的漿液，或水泥與水組成的漿液，漿液通過花管四周小孔射出，形成樹根狀漿脈，漿脈利用自身的粘結和吸附作用，將砂粒緊緊握住，達到固砂的目的。
本發明與現有技術相比的優點(1)本發明應用於溜砂坡深部固砂，由於對砂坡內注(灌)入了一定比例的粘土、粉土或水泥等漿液，徹底改變了砂坡散體結構的性質。配合表部固砂工程使砂坡得以穩定，達到了現行其他方法達不到的深部固砂目的。
(2)現有的方法是在砂坡腳實施開挖工程，邊挖砂邊流動，使開挖工程無法進行。在開挖邊坡內側砂坡上使用本發明的樹根樁深部固砂，就不會出現邊開挖砂坡邊流動的現象，保障了工程的順利進行。
(3)本發明由於向砂坡內注了粘土、粉土等細粒物質，有利於加速砂坡土壤化，使砂坡穩定性增加，有利於植物生態的恢復和重建。
(4)通過室內型試驗和318國道中壩段試驗示範，說明此法固砂的效果很好。
圖1為現有的溜砂坡景觀示意圖；圖2為現有的溜砂坡流沙漫過擋牆危害公路示意圖；圖3為本發明的花管微型樹根樁示意圖；圖4為本發明的灌漿管鑽孔平面布置示意圖；圖5為本發明的樹根樁鑽孔平面布置示意圖。
具體實施例方式
本發明實施本深部固砂方法的步驟是(1)對需要實施深部固砂的溜砂坡進行調查、勘測，確定砂坡的物質組成、結構等特徵，砂坡的厚度和固砂深度，進行設計分析與計算。圖3為本發明花管微型樹根樁固砂示意圖，其中，a為樹根實際固砂素描，b為樹根樁固砂設計示意圖。
(2)花管制作①管材選擇經試驗示範，可選用50～55mmPVC管(PVC管的剛度已能滿足灌漿壓力的要求且具有防腐、不生鏽、價格低廉的特點)。
②注漿段鑽孔花管下端(伸向孔底端)15～20cm不鑽孔，上端(孔口端)100cm不鑽孔，其他部分均勻鑽孔，孔徑d6～8mm，粒狀、片狀溜砂坡用6mm，塊碎石狀溜砂坡用8mm，在花管上鑽孔的布置應依據溜砂坡的孔隙率確定，經模型試驗和示範工程，有3種平面布置方式，如圖4所示。
a種 花管直徑d＝50mm，鑽小孔直徑6mm，橫向布置4個孔，橫的間距3.9cm，縱向間距20cm，適用於粒狀、片狀溜砂坡；b種 花管直徑d＝55mm，鑽小孔直徑8mm，橫向布置3個孔，橫向間距5.7cm，縱向間距30cm，適用於塊碎石狀溜砂坡；c種 花管直徑d＝50mm，鑽小孔直徑6mm，將a種布置方式，橫向4小孔放在一起，組成4孔組，成螺旋型布設，縱向間距仍為20cm，適用於粒狀，片狀溜砂坡。
針對粒狀，片狀溜砂坡，C種布孔方法較好，出漿較均勻，避免了a種布孔一些小孔受堵出漿不均的缺點。
(3)漿液配備①漿液材料選擇根據砂坡的組成結構性質，只需改變砂坡散體結構的性質，即可穩定砂坡。所以不需要昂貴的漿液材料。本方法選用粘土、粉土漿液和水泥漿液兩種。
a粘土、粉土漿液只起改變砂坡組成、結構的作用，適用於非工程天然砂坡深部固砂。
b水泥漿液不僅有改變砂坡組成、結構的作用，而且所形成的水泥漿脈(塊)，有一定的剛度，能起抗坍、滑的作用，適用於工程開挖邊坡內側砂坡的深部固砂。
②漿液濃度漿液濃度與砂坡孔隙率有關，孔隙率大的水灰比要小；孔隙率小的水灰比要大。本發明針對粒狀、片狀溜砂坡漿液濃度水灰比為0.75∶1.0～1.0∶1.0；對碎石狀溜砂坡漿液濃度水灰比為0.5∶1.0～0.75∶1.0。
(4)砂坡鑽孔①鑽孔平面布置據模型試驗和示範工程，砂坡上鑽孔沿等高線上、下排錯開呈梅花型布置，如圖5所示。
a粒狀、片狀溜砂坡鑽孔水平間距1.3～1.5m，上、下排距1.0～1.2m。
b碎石狀溜砂坡鑽孔水平間距1.6～1.8m，上、下排距1.8～2.0m。
②成孔方法鑽孔直徑比花管直徑大20～25mm即可。由於砂坡結構鬆散，常規鑽進難以成孔，一般採用以下三種方法a若溜砂坡需注漿的厚度＜3m，可用鐵質花管將下端砸扁，直接用重錘打入。
b振動吹砂筒成孔。
c風力跟管鑽進成孔。
(5)注(灌)漿①插花管和注漿管將製作好的花管插入鑽孔中，下端封閉，直抵孔底。將注漿用的高壓橡皮管從花管口直插孔底，注漿管的外直徑應小於花管內直徑15～20mm，耐壓1.0～1.2MPa。
②止漿密封花管與孔口四周縫隙，可用水泥砂漿密封，防止高壓漿液從花管四周噴出。注漿管與花管間縫隙多用橡皮塞止漿。
③注漿a注漿壓力粒狀、片狀溜砂坡的注漿壓力0.2～0.6Mpa，常用0.5Mpa。碎石狀溜砂坡的注漿壓力0.1～0.5Mpa，常用0.3Mpa。
b注漿時間粒狀、片狀溜砂坡，設計壓力穩定後的注漿時間25秒/米左右，碎石狀溜砂坡，設計壓力達到穩定後的注漿時間20秒/米左右。
c分段加壓注漿為使樹根樁上、下根狀漿液均勻分布。必須實施分段注漿，每段長度3m左右。即注漿砂坡厚度≤3m，不分段，將注漿管出口置於離孔底1.0～1.5m處；若注漿砂坡厚度6m，可分為二段加壓注漿，即把注漿管出口分別依次置於1.5、4.5處加壓注漿。以此類推。
d注漿材料(乾粉)計算對於單根樹根樁注漿材料的需要量可按下式試算
通過正向免疫分選可以直接的從人骨髓單個核細胞中分離純化原代MSCs，有效地改善了採用傳統的貼壁篩選法培養原代MSCs耗時長、細胞異質性大的缺陷，同時為研究和應用原代MSCs提供了一個有效的方法。
實施例2以ZUC3為標記通過正向免疫分選獲得的陽性細胞增殖能力分析取體外培養傳代的ZUC3抗原陽性的人骨髓MSCs第一代和第五代細胞，按2×104個細胞/孔的密度接種於24孔培養板內，分別培養1、2、3、4、5、6、7、8天，進行細胞動力學分析。培養具有以下共性特徵細胞經傳代培養後，10小時左右細胞完全貼壁，細胞形態重新變成梭形細胞；傳代培養潛伏期約為24～36小時；傳代培養對數增殖期約為4～5天；對數增殖期結束後進入平臺期；第五代與第一代細胞的生長沒有顯著差異，參見圖2。以ZUC3為標記通過正向免疫分選獲得的陽性細胞具有很好的增殖活性，在體外培養傳至第八代仍保持梭形的細胞形態。
實施例3以ZUC3為標記通過正向免疫分選獲得的陽性細胞表型特徵取體外培養傳代的ZUC3抗原陽性的人骨髓MSCs第一代和第五代細胞，以CD14-FITC、CD29-PE、CD34-PE、CD44-FITC、CD45-FITC、CD105-PE、CD166-PE、HLA-DR-FITC單克隆抗體為探針，用流式細胞儀分析MSCs表面分子的表達。結果顯示CD29、CD44、CD166、CD105(SH2)標記出現陽性單峰，造血細胞分化抗原CD14、CD34、CD45、HLA-DR表達均為陰性，參見圖3，圖3是以ZUC3為標記的正向免疫分選後獲得的陽性細胞體外培養擴增至第五代的免疫表型分析。用ZUC3正向免疫分選後陽性細胞表型特徵為人骨髓MSCs的表型特徵，經體外培養、傳代擴增後第一代和第五代MSCs表面標記表達無明顯差異(參見表1)，表明用ZUC3正向免疫分選後陽性細胞為MSCs，是一均質的細胞群。
權利要求
1.一種溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於採用花管微型樹根樁深部固砂方法進行溜砂坡深部固砂設計，具體步驟如下在需要固砂的砂坡上垂直地面向砂坡深部鑽孔，向孔中插入四周帶有小孔的花管，並向花管中注入由粘土或粉土與水組成的漿液，或水泥與水組成的漿液，漿液通過花管四周小孔射出，形成樹根狀漿脈，漿脈利用自身的粘結和吸附作用，將砂粒緊緊握住，達到固砂的目的。
2.根據權利要求1所述的溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於所述的花管的管材為50～55mmPVC管。
3.根據權利要求1所述的溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於所述的花管下端即伸向孔底端15～20cm不鑽孔，上端，即孔口端80～100cm不鑽孔，其餘部分均勻鑽孔，孔徑d6～8mm。
4.根據權利要求1所述的溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於對粒狀、片狀溜砂坡，所述的漿液中水與粘土或粉土，或水與水泥的質量百分比為0.75∶1.0～1.0∶1.0。
5.根據權利要求1所述的溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於對碎石狀溜砂坡，所述的漿液中水與粘土或粉土，或水與水泥的質量百分比為0.5∶1.0～0.75∶1.0。
6.根據權利要求1所述的溜砂坡深部固砂方法，其特徵在於所述的鑽孔平面布置為砂坡上鑽孔沿等高線上、下排錯開呈梅花型布置，對於粒狀、片狀溜砂坡，鑽孔水平間距1.3～1.5m，上、下排距1.0～1.2m，對於碎石狀溜砂坡鑽孔水平間距1.6～1.8m，上、下排距1.8～2.0。
全文摘要
一種溜砂坡深部固砂方法，其步驟採用花管微型樹根樁深部固砂方法進行溜砂坡深部固砂設計，即在需要固砂的砂坡上垂直地面向砂坡深部鑽孔，向孔中插入微型花管，並向花管中注入高壓粘土、粉土或水泥、細砂漿液，漿液通過花管四周小孔射出，形成樹根狀漿脈，漿脈利用自身的粘結和吸附作用，將砂粒緊緊握住，達到固砂的目的。本發明能夠有效地固定溜砂坡，解決溜砂坡帶來的危害。
文檔編號E02D3/00GK1851153SQ200610011459
公開日2006年10月25日 申請日期2006年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者王成華, 張小剛 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所