一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法及结构

摘要

本发明提供一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法，步骤如下：1)在渠道底部的基土上铺设大粗粒料，在大粗粒料上铺设中粗粒料；2)将渠道底部与渠坡的连接段制成弧形，紧挨大粗粒料沿连接段至渠顶的表面上铺设有土工布，在土工布上铺设砂砾石；3)顺着渠道水流方向，在连接段处的砂砾石上间隔设有具有导流作用的防冻胀体；4)在防冻胀体上和位于渠坡的砂砾石上铺设小粗粒料，在小粗粒料上铺设复合土工膜和苯板；5)在连接段外侧的苯板上浇筑现浇混凝土，在渠坡外侧的苯板上铺设六边形混凝土板。本发明还公开了一种用于高寒区深挖方渠道防冻胀结构。本发明的有益效果是：本发明具有冻融冻胀变形小，防冰推能力强，防冻胀效果好的特点。

权利要求

1.一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法，其特征在于：包括步骤如下：

1）在渠道底部的基土上铺设大粗粒料，在所述大粗粒料上铺设中粗粒料；

2）将所述渠道底部与渠坡的连接段制成弧形，紧挨所述大粗粒料沿所述连接段至渠顶的表面上铺设有土工布，在所述土工布上铺设砂砾石；

3）在所述连接段处的所述砂砾石上间隔设有具有导流作用的防冻胀体；

4）在所述防冻胀体上和位于所述渠坡的所述砂砾石上铺设小粗粒料，在所述小粗粒料上铺设复合土工膜和苯板；

5）在所述连接段外侧的所述苯板上浇筑现浇混凝土，在所述渠坡外侧的所述苯板上铺设六边形混凝土板；

所述防冻胀体为空心柱体，所述空心柱体的表面留有用于供渠道的土体中水分渗入到所述渠道底部的圆孔，所述圆孔直径小于所述小粗粒料的直径，所述防冻胀体顺着所述渠道水流方向设置。

2.根据权利要求1所述的高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法，其特征在于：所述现浇混凝土结构外表面高于所述六边形混凝土板外表面，外表面相差3-5cm。

3.一种高寒区深挖方渠道防冻胀结构，其特征在于：包括在渠道底部的基土上铺设的大粗粒料和铺设在所述大粗粒料上的中粗粒料、在所述渠道底部与渠坡之间的弧形连接段上设置的具有导流作用的防冻胀体、在所述防冻胀体的表面及所述渠坡上铺设的护坡结构，紧挨所述大粗粒料至渠顶的渠体表面上铺设有土工布，所述土工布上铺设砂砾石，沿顺着渠道水流方向在所述砂砾石上间隔铺设所述防冻胀体，所述防冻胀体为空心柱体，所述空心柱体的表面留有供渠道的土体中水分渗入到所述渠道底部的圆孔；

所述护坡结构包括小粗粒料、复合土工膜、苯板、现浇混凝土和六边形混凝土板，所述小粗粒料铺设在所述防冻胀体上和所述渠坡的砂砾石上，所述小粗粒料上铺设复合土工膜和苯板，在所述弧形连接段对应的所述苯板上浇筑所述现浇混凝土，在所述渠坡对应的所述苯板上铺设所述六边形混凝土板。

4.根据权利要求3所述的高寒区深挖方渠道防冻胀结构，其特征在于：所述圆孔直径不大于所述小粗粒料的直径。

5.根据权利要求3所述的高寒区深挖方渠道防冻胀结构，其特征在于：所述现浇混凝土结构外表面高于所述六边形混凝土板外表面，外表面相差3-5cm。

6.根据权利要求3所述的高寒区深挖方渠道防冻胀结构，其特征在于：所述大粗粒料厚度为40-60cm，粒径为30-50cm；中粗粒料厚度为40-60cm，粒径为3-5cm。

7.根据权利要求3所述的高寒区深挖方渠道防冻胀结构，其特征在于：所述砂砾石，砂砾石厚度为9-11cm，粒径为0.1-3cm。

8.根据权利要求3所述的高寒区深挖方渠道防冻胀结构，其特征在于：所述小粗粒料的粒径为1-2.5cm，位于所述防冻胀体上的所述小粗粒料厚度为40-60cm，位于所述砂砾石上的所述小粗粒料的厚度为70-90cm。

说明书

一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法及结构

技术领域

[0001] 本发明涉及水利工程技术领域，更具体地说涉及一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法及结构。

背景技术

[0002] 渠道冻胀破坏、渗漏是我国北方寒冷地区水利工程中普遍存在的问题。渠道护坡在冬季负温作用下会产生冻胀变形，春季温度上升使其融化产生融沉变形，春季在风浪作用下产生冰推力，经过反复冻融、冰推和风浪作用下渠道护坡会产生破坏。

[0003] 目前，有关渠道防渗防冻胀技术已取得一定成果，渠道防冻胀材料从单一材料向复合材料、渠道衬砌形式由单一结构向复合结构、渠道施工由半机械向机械化方向发展，防冻胀措施主要以经验为主。工程实践表明，尽管它起到了一定的防渗防冻胀作用，但仍然存在缺陷：

[0004] 现有渠道防渗防冻胀结构单一，防冻胀效果差，无法抑制毛细水上升，经过反复冻融、冻胀和冰推作用渠道防冻胀结构产生破坏；日常用的土料、水泥土、砌石、混凝土、沥青混凝土和膜料等材料作为渠道防冻防渗层，能达到防止渠道渗漏的目的，但其抗冻胀性能不甚理想，现有的分块铺设单纯的依靠水泥砂浆填满固定的方法，依然存在混凝土板发生不均匀冻胀变形从而引起其他混凝土板破坏或者大面积混凝土冻胀破坏的问题，没有从本质解决防冻胀问题。

[0005] 故现有的对于一些环境恶劣地区的渠道防冻胀结构经过几个冻融循环作用和冰冻害后，渠道防冻胀体产生冻胀破坏，影响渠道的运行效益而且增加了渠道维护费用，因此在寒冷地区的渠道建设中迫切需要一种既能起到防渗、防冲刷又能抗冻胀方法。

发明内容

[0006] 本发明克服了现有技术中的不足，本发明的一个发明目的是提供一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法，另一个发明目的是提供一种高寒区挖方渠道防冻胀结构。

[0007] 本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

[0008] 一种高寒区挖方渠道防冻胀的施工方法，包括步骤如下：

[0009] 1)在渠道底部的基土上铺设大粗粒料，在所述大粗粒料上铺设中粗粒料；

[0010] 2)将所述渠道底部与渠坡的连接段制成弧形，紧挨所述大粗粒料沿所述连接段至渠顶的表面上铺设有土工布，在所述土工布上铺设砂砾石；

[0011] 3)在所述连接段处的所述砂砾石上间隔设有具有导流作用的防冻胀体；

[0012] 4)在所述防冻胀体上和位于所述渠坡的所述砂砾石上铺设所述小粗粒料，在所述小粗粒料上铺设复合土工膜和苯板；

[0013] 5)在所述连接段外侧的所述苯板上浇筑现浇混凝土，在所述渠坡外侧的所述苯板上铺设六边形混凝土板。

[0014] 进一步，所述防冻胀体为空心柱体，所述空心柱体的表面留有用于供渠道的土体中水分渗入到所述渠道底部的圆孔，所述圆孔直径小于所述小粗粒料的直径，所述防冻胀体顺着所述渠道水流方向设置。

[0015] 进一步，所述现浇混凝土结构外表面高于所述六边形混凝土板外表面，外表面相差3-5cm。

[0016] 一种高寒区深挖方渠道防冻胀结构，包括在渠道底部的基土上铺设的大粗粒料和铺设在所述大粗粒料上的中粗粒料、在所述渠道底部与渠坡之间的弧形连接段上设置的具有导流作用的防冻胀体、在所述防冻胀体的表面及所述渠坡上铺设的护坡结构，紧挨所述大粗粒料至渠顶的渠体表面上铺设有土工布，所述土工布上铺设砂砾石，沿顺着渠道水流方向在所述砂砾石上间隔铺设所述防冻胀体，所述防冻胀体为空心柱体，所述空心柱体的表面留有供渠道的土体中水分渗入到所述渠道底部的圆孔。

[0017] 进一步，所述护坡结构包括小粗粒料、复合土工膜、苯板、现浇混凝土和六边形混凝土板，所述小粗粒料铺设在所述防冻胀体上和所述渠坡的砂砾石上，所述小粗粒料上铺设复合土工膜和苯板，在所述弧形连接段对应的所述苯板上浇筑所述现浇混凝土，在所述渠坡对应的所述苯板上铺设所述六边形混凝土板。

[0018] 进一步，所述圆孔直径不大于所述小粗粒料的直径。

[0019] 进一步，所述现浇混凝土结构外表面高于所述六边形混凝土板外表面，外表面相差3-5cm。

[0020] 进一步，所述大粗粒料厚度为40-60cm，粒径为30-50cm；中粗粒料厚度为40-60cm，粒径为3-5cm。

[0021] 进一步，所述砂砾石，砂砾石厚度为9-11cm，粒径为0.1-3cm。

[0022] 进一步，所述小粗粒料的粒径为1-2.5cm，位于所述防冻胀体上的所述小粗粒料厚度为40-60cm，位于所述砂砾石上的所述小粗粒料的厚度为70-90cm。

[0023] 本发明的有益效果为：与以往渠道渠道底部铺设混凝土板相比，采用大粗粒料和中粗粒料铺设在渠道底部，切断了渠道基础毛细水上升作用引起渠道基础冻胀破坏作用，同时防止降雨和渠坡来水引起渠道底部冻胀破坏作用；

[0024] 渠道弧形断面设置防冻胀体和渠道基土铺设土工布，将渠坡和渠道入渗水分有效地排到渠道底部，从而防止了渠坡冻胀破坏；

[0025] 混凝土弧形坡脚解决了矩形渠道坡脚容易冻胀破坏的问题，具有较好的受力性能，可以很好的适应冻胀变形；

[0026] 利用复核土工膜抑制毛细水上升及苯板保温从而达到防冻胀效果；

[0027] 本发明具有冻融冻胀变形小，防冰推能力强，防冻胀效果好的特点。

附图说明

[0028] 图1是本发明高寒区深挖方渠道结构示意图；

[0029] 图2是新型防冻胀结构的结构示意图；

[0030] 图中：1、大粗粒料；2、中粗粒料；3、土工布；4、砂砾石；5、防冻胀体；6、小粗粒料；7、复合土工膜；8、苯板；9、现浇混凝土；10、六边形混凝土板；11、水泥砂浆；12、渠道底部；13、弧形连接段；14、渠坡；15、圆孔。

具体实施方式

[0031] 下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

[0032] 一种高寒区深挖方渠道防冻胀方法，其方法步骤如下：

[0033] 1)渠坡底部为弧形断面，弧长6.0m，渠道倾角50°，渠道底部宽10m，将渠道底部12、渠道底部12与渠坡14之间的弧形连接段13和渠坡14基土碾压然后整平，碾压后渠道基土压实度在1.65g/cm3以上，使整平后的渠道底部12基础、弧形连接段13和渠坡14在顺水流方向在一个水平面上，弧形连接段13和渠坡14平稳连接，在渠道底部12基土上铺设大粗粒料1，大粗粒料1顺水流方向铺设，大粗粒料1厚度为40-60cm，优选地厚度为50cm，粒径为30-50cm，然后在大粗粒料1上面铺设中粗粒料2，中粗粒料2厚度为40-60cm，优选地厚度为
50cm，粒径为3-5cm；沿渠坡14从弧形连接段13向渠顶铺设土工布3，土工布3为500g/m2，在弧形连接段13至所述渠顶的土工布3上铺设砂砾石4，所述砂砾石厚度为9-11cm，优选地砂砾石的厚度为10cm，粒径为0.1-3cm；

[0034] 在砂砾石4外层表面铺设防冻胀体5，顺着渠道水流方向，每隔10m设置一个防冻胀体5；防冻胀体5铺设在弧形连接段，防冻胀体5为空心柱体，优选地为空心圆柱，空心圆柱内直径为20cm，壁厚2cm，空心圆柱体外侧留有圆孔15，圆孔15供渠道的土体中水分渗入到所述渠道底部，圆孔15直径为1cm，圆15孔直径不大于小粗粒料6的直径；

[0035] 在防冻胀体5外侧铺设小粗粒料6，粒径为1-2.5cm，该处小粗粒料6厚度为40-60cm，优选地厚度为50cm，在小粗粒料6外侧铺设复合土工膜7，复合土工膜7为0.3mg/150g，复合土工膜7外侧铺设苯板8，苯板8厚60mm，在苯板8外侧浇筑现浇混凝土9，现浇混凝土9为C20混凝土，厚度20cm。

[0036] 弧形连接段13设置防冻胀体5和渠道表面铺设土工布，将渠坡14和渠道入渗水分有效地排到渠道底部12，从而防止了渠坡14冻胀破坏；渠道底部12铺设大粗粒料1和中粗粒料2，有效地切断了渠道基础毛细水上升作用引起渠道基础冻胀破坏作用，同时防止降雨和渠坡入渗引起渠道底部12冻胀破坏；渠坡底部为弧形断面即弧形连接段13解决了矩形渠道坡脚容易冻胀破坏的问题，具有较好的受力性能，可以很好的适应冻胀变形。

[0037] 2)沿渠坡至渠顶铺设砂砾石4，砂砾石4厚度为10cm，粒径为0.1-3cm，在砂砾石上铺设小粗粒料6，该处小粗粒料的厚度为70-90cm，优选地，小粗粒料厚度为80cm，粒径为1-2.5cm，在小粗粒料6外侧铺设复合土工膜7，复合土工膜7为0.3mg/150g，复合土工膜7外侧铺设苯板8，苯板8厚60mm，在苯板8外侧铺设六边形混凝土板10，六边形混凝土板10厚度为
10cm，六边形混凝土板10为C20混凝土，边长60cm，六边形混凝土板10之间的间隙通过水泥砂浆11填满。

[0038] 3)渠坡弧形断面上端与直线段六边形混凝土板不在同一个平面，弧形段现浇混凝土9比直线段六边形混凝土板10高出3-5cm，优选地高出4cm。

[0039] 一种高寒区深挖方渠道防冻胀结构，包括在渠道底部12的基土上铺设的大粗粒料1和铺设在大粗粒料1上的中粗粒料2、在渠道底部12与渠坡14之间的弧形连接段13上设置的具有导流作用的防冻胀体5、在防冻胀体5的表面的渠坡14上铺设的护坡结构，紧挨所述大粗粒料1至渠顶的渠体表面上铺设有土工布3，所述土工布3上铺设砂砾石4，砂砾石4上铺设所述防冻胀体5，防冻胀体5顺着渠道水流方向每隔10m设置一个，防冻胀体5为空心柱体，优选地，主体为圆柱体，空心圆柱体外侧留有圆孔15，圆孔15供渠道的土体中水分渗入到所述渠道底部，空心圆柱体内直径为20cm，壁厚2cm，，圆孔15直径为1cm，圆孔15直径不大于小粗粒料6的直径，所述小粗粒料的粒径为1-2.5cm，所述护坡结构包括小粗粒料6、复合土工膜7、苯板8、现浇混凝土9和六边形混凝土板10，小粗粒料6铺设在防冻胀体5上和所述渠坡的砂砾石4上，小粗粒料6上铺设复合土工膜7和苯板8，在弧形连接段13对应的苯板8上浇筑现浇混凝土9，在渠坡14对应的苯板8上铺设六边形混凝土板10，现浇混凝土结构9外表面高于六边形混凝土板10外表面，外表面相差3-5cm，优选地相差4cm。

[0040] 在防冻胀体5上的小粗粒料6厚度为40-60cm，优选地，厚度为50cm；位于渠坡14的所述砂砾石上铺设小粗粒料6厚度为70-90cm，优选地，小粗粒料厚度为80cm；大粗粒料1厚度为40-60cm，优选地，大粗粒料的厚度为50cm，粒径为30-50cm；中粗粒料厚度为40-60cm，优选地中粗粒料的厚度为50cm，粒径为3-5cm；砂砾石4厚度为9-11cm，优选地，砂砾石4的厚度为10cm，粒径为0.1-3cm；苯板8厚60mm；现浇混凝土9为C20混凝土，厚度20cm；六边形混凝土板10厚度为10cm，六边形混凝土板10为C20混凝土，边长60cm，六边形混凝土板10之间的间隙通过水泥砂浆11填满。

[0041] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。