一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施及其施工方法，属于渠道工程技术领域，该渠道防护设施包括渠道防护设施外部和渠道防护设施内部，渠道防护设施外部为箱式结构，箱式结构的外形为正六面体，箱式结构的迎水流一侧设置有抗冲刷层，其余五个侧面设置有PET布层，渠道防护设施内部设置有若干个均匀的隔仓，相邻隔仓之间设置有隔仓缝合层，隔仓与渠道防护设施外部之间设置有边界连接层，隔仓上部设置有顶层。本发明专利技术中渠道防护设施具有柔性和隔仓式的特点，可有效解决高寒地区渠道内水文、混凝土因温度变化易引起渠道土体发生冻胀或渠道边坡衬砌结构发生错位、开裂等破坏问题，以及刚性渠道防护设施适用变形能力弱、透水性弱等缺点。透水性弱等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施及其施工方法


[0001]本专利技术涉及渠道工程
，具体涉及到一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施及其施工方法。

技术介绍

[0002]渠道作为水利工程中重要的引水与输水水工建筑物，特别是在农业灌溉和电站等工业用水领域，经常需要明渠引水，这就需要研究各种渠道防护设施以防止渠道发生破坏，提升渠道的利用效率。由于刚性防护设施抗拉性和适应变形能力差，所以在常年冻土地区或高寒地区渠道内水文及混凝土温度变化易引起渠道土体发生冻胀或渠道边坡衬砌结构发生错位、开裂等破坏，其刚性渠道防护设施随之会出现鼓包、隆起、支起、架空和塌陷等破坏形式，这对渠道的输水用水造成很多不利的影响。因此，提供一种既具有刚才材料的抗压性和抗冲刷性，又需兼顾优异的抗拉性和适应变形能力好的新型渠道防护设施，越发显现出对其的需求的迫切性和重要性，尤其是一些高寒地区的多年冻土或季节性冻土区的渠道进行防护就显得格外重要。

技术实现思路

[0003]针对上述的不足或缺陷，本专利技术的目的是提供一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施及其施工方法，可有效解决现有常年冻土地区或高寒地区渠道内水文及混凝土温度变化易引起渠道土体发生冻胀或渠道边坡衬砌结构发生错位、开裂等破坏问题和传统刚性渠道防护设施适用变形能力弱和透水性弱的缺点。
[0004]为达上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0005]本专利技术提供一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，包括渠道防护设施外部和渠道防护设施内部，渠道防护设施外部为箱式结构，箱式结构的外形为正六面体，箱式结构的迎水流一侧设置有抗冲刷层，其余五个侧面设置有PET布层，渠道防护设施内部设置有若干个均匀的隔仓，相邻隔仓之间设置有隔仓缝合层，隔仓与渠道防护设施外部之间设置有边界连接层，隔仓上部设置有顶层。
[0006]进一步地，顶层为透水性层或不透水性层。
[0007]进一步地，透水性层从上至下依次设置有PET布表层和土工布表层。
[0008]进一步地，不透水性层从上至下依次设置有PET布表层、土工膜表层和土工布表层。
[0009]进一步地，抗冲刷层为由PET布和土工布组成的复合层。
[0010]进一步地，隔仓缝合层为PET布层，边界连接层为由PET布和土工布组成的复合层。
[0011]进一步地，隔仓的材质为CADSS复合材料，CADSS复合材料由聚对苯二甲酸乙二醇脂(Polyethylene terephthalate，以下简称PET)布及土工布制成。
[0012]进一步地，土工膜表层的材质为采用热熔和技术将三种材料按PET布、土工膜和土工布的顺序进行结合形成无渗透性的复合土工材料。
[0013]进一步地，隔仓内部的填料包括有土料、砂料、土石料、碎石料和建筑废料中的一种或几种。
[0014]本专利技术还提供上述柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施的施工方法，具体包括以下步骤：
[0015]步骤(1)：对将要修筑防护措施的渠道进行地下水水位线的测量、岸坡坡比、渠道内水流流速和土料的土工试验，确定渠道内输水水流与地下水不同位置的相互补给关系和渠道设计的尺寸；
[0016]步骤(2)：根据步骤(1)所得的渠道内输水水流与地下水不同位置的相互补给关系和渠道设计的尺寸，确定透水性渠道防护设施和无透水性渠道防护设施的铺设面积，并将铺设面积划分成具有规则几何外形的面积区域；
[0017]步骤(3)：根据柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施与岸坡之间的摩擦力、渠道岸肩压土产生的拉力和坡面锚钉传递的附加阻力确定U型钉的长度和布置密度；
[0018]步骤(4)：于渠道两侧岸肩0.5
‑
1.0m的位置，沿渠道平行开挖一条宽20
‑
30cm，深50cm的边界固定槽；
[0019]步骤(5)：进行柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施铺设和装填土料；
[0020]步骤(6)：对步骤(5)装填完毕的复合土工袋进行顶部进行缝合，每条缝合线需进行2
‑
3次重复缝合；
[0021]步骤(7)：对步骤(6)铺设完成相邻单块柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施进行连接；
[0022]步骤(8)：重复步骤(4)至步骤(7)完成渠道界面铺设，且防护设施之间拼接处预留2
‑
5cm间隙；
[0023]步骤(9)：将渠道两侧岸边延伸出来的边界材料铺平放入至U型槽内，并运用U型钉对其进行固定，固定完毕后需采用分层夯实法，对沟槽进行回填处理；
[0024]步骤(10)：重复上述步骤(4)至步骤(9)完成整个渠道防护设施的铺设工作。
[0025]进一步地，步骤(5)柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施铺设时，在柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施四周搭建模板后再装填土料至柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施。
[0026]进一步地，步骤(7)中相邻单块柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施之间预留2
‑
5cm的间隙。
[0027]进一步地，步骤(7)中相邻柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施的连接具体为采用充电式电烙铁钻烫连接孔，最后运用与连接孔径相同的连接绳，采用双八字的方式对其进行连接。
[0028]进一步地，在防护材料铺设过程中，内部采用U型钉固定，边界则采用U型槽与U型钉相结合的方式固定；U型钉的长度和布置密度可依据复合土工袋与岸坡之间的摩擦力、岸肩压土产生的拉力和坡面锚钉传递的附加阻力确定，计算公式如下：
[0029][0030]式中：μ
‑
复合土工袋表面摩擦系数；
[0031]m
soil
g
–
复合土工袋自身重量；
[0032]f
cp
–
U型钉预紧力；
[0033]R
f
‑
沿U型钉方向力的方向产生的摩擦力；
[0034]R
pull
–
岸边压土产生的拉力；
[0035]R
scis
–
坡面U型钉传递的附加阻力；
[0036]F
f
–
复合土工袋和内部土体重力沿岸坡产生的应力分量。
[0037]本专利技术具有以下优点：
[0038]1、本专利技术提供一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，在现场修建施工时，由于渠道防护设施外部本身设计为正六面体结构，且在装填过程中对进行模板支护，故在充填土料完成之后仍然可以保证规则的几何外形，所以在进行铺设防护设施时采用模块化拼接(如：拼图)的方法完成施工，且相邻防护设施之间预留2
‑
4cm的间隙，以满足由于冻胀而引起的渠道防护设施伸缩变形。由于该种渠道防护设施具有柔性和隔仓式的特点，所以该渠道防护设施既可以在达到适应土料由于低温而引起土体的冻胀变形，又可以通过内部的用于分割隔仓的CADSS材料，使渠道防护设施内部土体流动和材料变形限制在极小的范围内，而不会波及到整个材料。同时，该渠道防护设施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，包括渠道防护设施外部和渠道防护设施内部，所述渠道防护设施外部为箱式结构，所述箱式结构的外形为正六面体，所述箱式结构的迎水流一侧设置有抗冲刷层，其余五个侧面设置有PET布层，所述渠道防护设施内部设置有若干个均匀的隔仓，相邻隔仓之间设置有隔仓缝合层，所述隔仓与所述渠道防护设施外部之间设置有边界连接层，所述隔仓上部设置有顶层。2.如权利要求1所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，所述顶层为透水性层或不透水性层。3.如权利要求2所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，所述透水性层从上至下依次设置有PET布表层和土工布表层。4.如权利要求2所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，所述不透水性层从上至下依次设置有PET布表层、土工膜表层和土工布表层。5.如权利要求1所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，所述抗冲刷层为由PET布和土工布组成的复合层。6.如权利要求1所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，所述隔仓缝合层为PET布层，所述边界连接层为由PET布和土工布组成的复合层。7.如权利要求1所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施，其特征在于，所述隔仓的材质为CADSS复合材料。8.权利要求1
‑
7任一项所述的柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤(1)：对将要修筑防护措施的渠道进行地下水水位线的测量、岸坡坡比、渠道内水流流速和土料的土工试验，确定渠道内输水水流与地下水不同位置的相互补给关系和渠道设计的尺寸；步骤(2)：根据步骤(1)所得的渠道内输水水流与地下水不同位置的相互补给关系和渠道设计的尺寸，确定透水性渠道防护设施和无透水性渠道防护设施的铺设面积，并将铺设面积划分成具有规则几何外形的面积区域；步骤(3)：根据柔性抗冻胀隔仓式渠道防护设施与岸坡之间的摩擦力、渠道岸肩压土产生的拉力和坡面锚钉传递的附加阻力确定U型钉的长度和布置密度；步骤(4)：于渠道两侧岸肩0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏安双，于沭，王国志，郑健，高士军，温彦锋，郝建伟，李兆宇，刘迪，王宇，刘倩，杨永森，马耀辉，杨甫权，常俊德，姚雪飞，熊复慧，李颖哲，王群，王建钦，刘欢欢，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院黑龙江省引嫩工程管理处，
类型：发明
国别省市：