CN100585117C - 整体水窖构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水窖的构建方法，特别是用于收集和贮存雨水的水窖构建方法，以及这种方法所用的相关模具。本发明的方法是首先在土体内按设计直径进行放线开挖窖体，并将窖底挖成向上凹的球冠形，或者挖成近似向上凹的球冠形。再在窖内放置模具、灌注砼，然后进行窖底灌注砼的施工。最后在窖顶进行回填，并夯实。本发明具有省时省力，水窖寿命，防渗漏性，以及窖的抗压等均优于现有技术的优点。

Description

整体水窖构建模具

技术领域

本发明涉及水窖的构建方法，特别是用于收集和贮存雨水的水窖构建方法，以及这种方法所用的相关器具。

背景技术

雨水利用在国内外均有着悠久的历史，美国、日本、德国、加拿大、印度、澳大利亚及非洲一些国家，都在利用自然坡面建造微型集水区，收集径流发展微型灌溉，还有以色列为典型的中东地区、印度、墨西哥、中国及非洲撒哈拉沙漠南部诸国都采用各种集水技术措施用于人畜饮水、粮食生产、抗旱造林、发展畜牧业、商品树(如圣诞树)的生产，盐碱地的改造及城市生活和工业用水等，非洲一些国家在地下建立水窖，将雨季收集贮存的雨水除人饮外，也将部分用水补充到农业生产中，在伊朗北部把蓄水池等与小流域治理结合起来，利用雨水也取得较好的效果。

在我国北方黄土高原沟壑区、丘陵旱山区，西南旱山、石山区和沿海缺水岛屿地区，人们用各种各样的贮水设施在雨季巧妙地将雨水收集、贮存起来，它既不“改造自然”，不给大自然“动地理外科手术”，又在雨季把极少含有盐分的雨水保存在既无蒸发、渗漏，又不受生物及工业、农业等生产活动污染的水窖中，创造出一种新的水源，从时间、空间进行调控利用，首先用于解决人畜饮水和生活用水，还可以用于发展集水农业，成为加速西部农业发展的突破口。

近年来国内在贮水水窖构(建)的窖型上，有混凝土球形窖、混凝土顶盖水泥砂浆抹面窖、混凝土蓄水池、水泥砂浆抹面窖、锅扣缸式球盖型水泥薄壳窖、封闭式涝池等多种形式，其构建方法有两三种：

一种是方法是：先在土体中开挖一个窖体，然后用砖进行砌筑，再在砖上面用水泥涂敷，最后再在表面涂摸(抹)防水层。

第二种方法是先完成窖盖(先在选好的窖址处制作一倒扣的锅式窖盖土模，(需有四条内有3根受力钢筋的拱肋土模)用混凝土浇筑成形，7天后开挖即窖体部分，并用人工夯实窖壁及近球冠形的窖底；再从下而上用手工顺序完成砼抹面，最后用水泥砂浆抹面。

第三种方法是球形窖的构建：选址放线后进行上半球的土模制作，也就是挖成半球形土模，再在土模上铺上牛皮纸，进行混凝土浇筑(先浇筑圈梁，再浇筑上半球)养护7天后挖取内心土，到圈梁下缘开始挖下半球，再浇筑下半球，浇筑完成后在上半球外回填土，再粉刷密封层，最后用砖或模具做好窖颈、窖口以及窖体养护。现有技术不足是：水窖的构建耗时费力，根据实际的测算，现一眼水窖的建设工期都在15～20天以上，建设成本高，而且修建难度较大，所建成的水窖防渗漏性差，使用寿命短。

中国发明专利申请CN1051929A公开一种圆形模板，这种模板是按一定模数制作的工具式模板，其利用胶合板的能弯曲性，加上一种特制的龙骨和撑拉器具，使模板随要求制成各种不同曲率的凹形和凸形板面，而用于曲面建筑物的支模浇注混凝土。这种模板有如下的不足：1)其结构极为复杂，使用中需要有特制的撑索具和拉索具使模板产生所需要的变形，因此其使用也极不方便。2)根据该专利申请公开的内容来看，这种模板变形为一维曲面还比较现实，而成为二维的曲面却几乎是不可能的，因为众所周知，当一个弹性面板在一个方向变形后其刚度将变大，再向另一个方向变形时，其变形力将增加许多数，以致再发生变形非常困难，即使再变形也容易造成板面的的破坏。3)模板的组合复杂，造成其拆卸也较为困难。4)由于该模板特殊的结构，使其外表面有伸出的部件，如拉索具、撑索具、竖肋、花蓝螺丝等，这还给砼施工中带来诸多不便。

发明内容

本发明公开一种可克服现有技术不足的水窖构建方法，以及这种方法所使用的专用模具。

本发明的方法是首先在土体内按设计直径进行放线开挖窖体，并将窖底挖成向上凹的球冠形，或者挖成近似向上凹的球冠形。窖体成形后进行尺寸校核，并对窖底和边壁击打夯实，使窖体表面尽量平整光滑、坚硬密实。再在窖内自窖底5至20厘米高处沿窖壁直立部分逐层放置分离的窖体直壁模具，使每块模具的凹面向窖中轴方向，凹面背部光面向窖壁方向依次支撑。然后逐层在窖体直壁与模板间的间隙内灌注砼，灌注砼时是白下而上逐层进行，在灌注砼的同时用振动棒振动夯实。在最上一层砼灌注完毕，待砼稍硬化后逐块取出模具。再在最上一层砼体上放置球冠形或近似球冠形的窖顶模具与窖颈模具，使模具上凸部分成窖顶曲面，同时将进水管设置于模具上，这里所放置的进水管最好采用PVC管。然后在模具的上凸部分外进行砼灌注，同时进行振动夯实。等窖顶砼体硬化后经窖口逐块取出窖顶模具。以窖底为模手工灌注、铺抹砼体，形成砼窖底，待窖壁及窖顶凝固后应当尽早在窖砼内表面用水泥砂浆压实抹光，次日再用防水砂浆粉刷，最后用水泥刷涂。

在本发明的构建方法中，窖壁与窖顶所灌注的砼和压实抹光的砼至少应为100^#砼，根据土质坚硬情况确定窖顶与窖壁的厚度，一般可取6～10厘米(土质坚硬时其厚度可较低)；另外在灌注时窖顶与窖壁相接处厚度应在15厘米左右，然后向上逐渐减薄至10厘米。窖内壁所用的防水砂浆至少为1∶2的防水砂浆，所用的刷涂水泥的标号最低为525^#的水泥。而为保证窖体有一定的强度和抗压力，其窖底灌注的砼至少应为150“砼，而且其厚度不得低于15～20厘米。

在实际的施工中，当窖体挖好并夯实后，可在窖体的土表面用秸泥打底，再抹一层水泥砂浆。这样即可以克服开挖窖坑时难以避免的局部多余挖去的问题，而且还可以防止在砼灌注时，砼内水分被土壤吸收，影响砼的强度。

本发明所使用的窖体直立部分所用的模具是：每付模具由至少三块一维曲面的模板组成，其中每块模板的曲率与设计要求的窖体内壁曲率相等，其高度等于设计要求的每层砼体高度。根据实际使用表明每付模具由各自相等的18块，或者18块以上的曲面构成。模板数量的确定应考虑其重量，以方便施工，特别是手工施工。例如本发明后叙的实施例中采用的模具为20块。这样可以使模具尽可能轻，便于施工操作和设置。

本发明所使用的窖顶部分所用的模具是每付模具由至少18块二维曲面的模板组成，其中每块曲面板的二维曲率分别与设计要求的窖顶内壁的倒锅形曲率和圆周曲率相等，其宽度至少应小于设计的窖口最大内径，其沿窖顶轴线的弧长等于设计要求的窖顶的半弧长与窖口半径的差。窖顶部分所用的模具的模板数量一方面应当考虑重量，更重要是要考虑到能够和便于从完成砼灌注后的窖口取出。

本发明的模具可以用木料制造，也可以用塑料制造，还可以用金属材料制造。采用金属材料制造时，可先用角铁做成边框，再按设计要求弯曲为相应弧度，再在边框处焊接0.5～1.5mm薄钢板，每付模具中至少有1块设置用于取出的装置。这一取出装置是在相应的曲面边沿打2个直径1～3cm的孔，以便于取出模具。

本发明具有如下优点：

1、施工工期短、劳动强度低。根据实际的测算：采用本发明的方法可以使修建同样大小的水窖工期缩短为5-7天，且劳动强度明显降低；

2、不需要大型的施工设备，仅需采用模具与振动棒相结合的半机械化灌注混凝土工艺即可实现水窖的构建，这一点适合我国农村，特别是我国经济欠发达的西部地区。

3、整体性好。由于水窖是一次灌注成功，整体性好，其防渗漏性高于其它形式水窖，坚固耐用。

4、本发明的技术尤其适用于集中、大量修建水窖的场合。如果用儿套模具流水作业，既可大大提高工效，缩短工期，又能显著降低成本。可以多快好省。

附图说明

图1为本发明的水窖剖面示意图。图2为本发明窖体直立部分所用模具的其中一块的示意图。图3为本发明窖顶部分所用模具的其中一块的示意图。

具体实施方式

本发明以下结合实施例说明：

本例为新建一眼容积30m³的水窖。这种水窖采用现有工艺时由2～4人构建，其耗时都在15～20天以上。

本发明的模具制作：

(1)窖体直立部分所用的模具

在本例中每付窖体直立部分所用的模具由20块曲面的模板组成，结构参见附图2，其中：h为每块模板的高度，α为模板曲面的弧度。在模板制作中，用40mm角铁，做成50cm×50cm边框，按设计要求α弯曲出弧度，再在框架上焊接厚度为0.5～1.5mm钢板，并以其光面为模面。每付模具中有1块模板沿其边缘打2个直径1～3cm的孔，以便于在完成砼灌注后取出，因此这块模板也被称为工作缝模板。

(2)窖顶模具

窖顶模具由窖顶部模具和与窖颈部模具两部分组成。其中：

每付窖顶部模具也由20块模板组成。每块模具为二维的弧形曲面形，参见图3，其中：γ为模板曲面的纵向弧长，它应当等于水窖顶部球冠的半弧长减去窖口的半径的差(严格讲应减去球冠上窖口圆直径处顶部的半弧长，但这一尺寸可以近似等于窖口半径，为方便起见，采用了窖口的半径进行计算)；β为模板曲面最大的周向弧长，它应当等于水窖顶部与水窖直立部分相接处的弧度；R为水窖顶部与水窖直立部分相接处的半径。在本实施例中窖顶部模具其下沿宽50cm，上沿宽8cm(使窖口直径达52cm)，两侧弧长176cm，边框同样用角铁围成，框架中焊接钢板，并以其光面为模面；

窖颈模具与前述的窖体直立部分所用的模具相同，仅其尺寸要小许多，因此在此不过多叙述。

也可以将窖顶部模具的模板与和窖颈模具的模板做成一体的，但这样一是制造难度稍大，二是从窖体中出取出较为困难。

一般来讲每付模具的组合起来后的总弧长应当稍小于设计的弧长，这样在实际的设置时，可以用楔打入其中一组模具的间隙中，使整个模具挤紧，同时在收取模具时也会比较简单，仅需将楔子打下就可方便地取出各块模板。

在实际构建水窖时第一步是选址。水窖选择在来水相对充足的村庄、院落附近，公路及乡、村道路附近。窖址要求土质较密实，无裂缝、无洞穴，远离洪沟、崖边、牲畜圈、厕所和树木，要靠近集流面，具有收集雨水的条件。

窖体开挖：严格按设计要求进行放线开挖。本实施例所开挖的窖体直径300厘米(φ＝300cm)，深545cm，底部呈开口向上的球冠形，球冠高75厘米。开挖中应当尽量避免超挖和欠挖。窖体成形后进行尺寸校核，并对窖底和边壁用木锤击实，特别是窖底，应使窖体表面平整光滑，坚硬密实。此阶段的土方量大约为36.56m³，按4m³/1个工.日计，2人需挖4天。

外模整修：窖壁外模是利用土模，也就是在土体中所开挖的窖体内壁。为简化程序，并取得最佳的效果，窖体挖好后先将窖体的表面用秸泥打底(主要补塌陷处)，再抹一层水泥砂浆，这样可以防止砼灌注时水分被土壤吸收，影响砼的强度。

内模支撑：内模用加工成形的模具进行支撑，模具分窖壁与窖顶两种。从窖体基底距壁6～10厘米(厚度依窖壁的密实程度而定)处支撑窖壁模具，将模具凹面向窖中轴方向，光面向窖壁方向依次排列，每层由20个模具围成圆形，可先围2层，交错排列。

砼灌注：用100^#砼逐层灌注，边灌边用振动棒振动夯实，逐层安放模具，逐层灌注，共灌注6层(加各层模具间的工作缝使窖体深达320厘米)，在灌注时一次一般最多灌注三层，如一次灌注的层数过多，捣固作业将不容易实现。如果所用若模具数量少，也可待下层灌注层砼稍凝固即将模具取出供上层循环使用；将窖顶模具与窖颈模具安装成球冠状或类曲面的倒置锅形，在其上进行砼灌注，在与窖壁连接处灌注厚度为22厘米，上面逐渐减薄至10厘米，通过窖颈直到窖口一次灌注成形。在灌注时应注意先把PVC的进水管一次压好，其位置见图1。窖口内径52厘米；窖壁模具在砼凝固后(一般灌注后8小时即可)从工作缝处逐个取下；窖顶模具3天后取出。所有的模板均经窖口取出。

窖壁粉刷：待窖壁及窖顶凝固后即进行抹灰粉刷，这一工序应当越早进行越好。其具体作法是先用100^#水泥砂浆压实抹光，次日用1∶2防水砂浆粉刷，最后用525^#水泥刷涂。

窖底处理：窖底基础应具有一定强度，可采用150^#砼灌注15～20厘米厚同时应当注意与窖壁连接处的结合，避免留下缝隙。窖底表面再用1∶2防水砂浆压实抹光。

窖口平台：可用统一模具进行预制、安装。这一技术可以采用现有技术

沉淀池：按设计尺寸开挖土池，采用100^#砼灌注或采用100^#砼预制块浆砌，池盖用150^#砼预制安装。

以上下艺完成后进行最好进行砼的养护，以使砼达到最大的强度。然后在窖顶处回填土，并夯实。此时水窖即可投入使用。本例实施中共采用了6×20个窖壁模具，水窖的砼灌注时间为1.5天，从开挖窖体到建成约需6天；若有3×20个窖壁模具，灌注时间需3天，从开挖窖体到建成仅需8天。显然本发明的工期远小于现有技术。

根据实际的测试，采用本发明的水窖其寿命，防渗漏性，以及窖的抗压等均优于现有技术。

Claims (3)

1、整体水窖构建所使用的模具，其特征是每付模具由直立模具与窖顶模具构成，其中：

直立模具由至少三块模板构成，每块模板的曲率与设计要求的窖体内壁曲率相等，其高度等于设计要求的每层砼体高度，其弧长由设计要求确定，各直立模板组合起来后的总弧长应当稍小于理论设计的弧长，且每付模具的中至少有1块模板设置有用于取出的装置；

窖顶模具由至少18块二维曲面的模板组成，其中每块曲面板的二维曲率分别与设计要求的窖顶内壁的倒锅形曲率和圆周曲率相等，其宽度至少应小于设计的窖口最大内径，其沿窖顶轴线的弧长等于设计要求的窖顶的半弧长与窖口半径的差，且每付模具中至少有1块模板设置有用于取出的装置。

2、根据权利要求1所述的模具，其特征在于模具由角铁做成的按设计要求弯曲为相应弧度的边框，及在边框处焊接薄钢板构成。

3、根据权利要求1或2所述的模具，其特征在于所述的取出装置是在相应的曲面边沿打2个直径1～3cm的孔。

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