CN101250864A - 水坠坝坝体排水系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水坠坝坝体排水系统及其应用，包括排水褥垫、排水砂井和水平排水管，排水褥垫设于坝体的底部并与坝体的外部相通，排水砂井竖直设于坝体的内部并通过排水盲沟与排水褥垫连接，水平排水管水平设于坝体的内部并与排水砂井连接。排水褥垫包括沙砾石，沙砾石的上面覆盖有土工布，并在出口处的坝体上贴有反滤体。排水砂井由装有沙砾石的土工布袋砌筑。水平排水管设有多层，每层排水管呈网格状设置，采用PE波纹管，PE波纹管上开有多个微孔。坝体通过水平排水管、排水砂井和排水褥垫排水，排水速度快、施工安全、工期短，该系统应用于重质壤土或高黏粒性壤土的地区构筑水坠坝效果尤为明显。

Description

水坠坝坝体排水系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种水坠坝的构筑技术，尤其涉及一种水坠坝坝体排水系统及其应用。

背景技术

水坠法筑淤地坝，以其工效高、投资少、成本低、施工简单、施工场地要求低、便于群众掌握和应用等诸多优点，被广泛采用。实现水坠淤地坝快速施工的主要途径是设置坝体排水设施，提高坝体排水速率。

现有技术中，坝体排水多采用埋管自流排水、虹吸排水、机械排水等方法。

上述现有技术至少存在以下缺点：

排水速度慢，在较高的冲填速度下，坝体不能迅速脱水固结，很容易造成滑坡、鼓肚等工程事故，如果降低冲填速度，势必会影响施工进度，增加工程投资。

发明内容

本发明的目的是提供一种排水速度快、施工安全、工期短的水坠坝坝体排水系统及其应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的水坠坝坝体排水系统，包括排水褥垫、排水砂井和水平排水管，所述排水褥垫设于所述坝体的底部并与坝体的外部相通，所述排水砂井竖直设于所述坝体的内部并通过排水盲沟与所述排水褥垫连接，所述水平排水管水平设于所述坝体的内部并与所述排水砂井连接。

本发明的上述的水坠坝坝体排水系统的应用，该系统应用于重质壤土或高黏粒性壤土的地区构筑水坠坝。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的水坠坝坝体排水系统及其应用，由于排水系统包括排水褥垫、排水砂井和水平排水管，排水褥垫设于坝体的底部并与坝体的外部相通，排水砂井竖直设于坝体的内部并通过排水盲沟与排水褥垫连接，水平排水管水平设于坝体的内部并与排水砂井连接。坝体通过水平排水管、排水砂井和排水褥垫排水，排水速度快、施工安全、工期短，该系统应用于重质壤土或高黏粒性壤土的地区构筑水坠坝效果尤为明显。

附图说明

图1为本发明水坠坝坝体排水系统的结构示意图；

图2a为本发明中水平排水管的平面布置图一；

图2b为本发明中水平排水管的平面布置图二；

图2c为本发明中水平排水管的平面布置图三。

具体实施方式

本发明的水坠坝坝体排水系统，其较佳的具体实施方式如图1所示，包括排水褥垫6、排水砂井7和水平排水管5，排水褥垫6设于坝体的底部并与坝体的外部相通，排水砂井7竖直设于坝体的内部并通过排水盲沟3与排水褥垫6连接，水平排水管5水平设于坝体的内部并与排水砂井7连接。坝体的两侧设有边埂1，向两侧的边埂1之间填充泥浆2，泥浆2中的水分可以通过水平排水管5、排水砂井7和排水褥垫6排出，逐渐淤积成坝。

排水褥垫6可以包括沙砾石，沙砾石的粒径为5～100mm。具体可以将沙砾石铺于坝体底部，然后在沙砾石的上面覆盖土工布，并压实。

排水褥垫6的出口处的坝体上可以贴有反滤体8，防止沙砾石流出，具体可以排水褥垫6的出口处覆盖土工布，然后在土工布上覆盖反滤体8。

排水砂井7可以设有多个，竖立在坝体中，多个排水砂井7的根部通过排水盲沟3相互连接。排水砂井7可以通过装有沙砾石的土工布袋砌筑。

水平排水管5可以设有多层，每层水平排水管5分别有多根管呈网格状设置，并与排水砂井7连接。水平排水管5可以为PE波纹管，PE波纹管上开有多个微孔，根据需要也可以选用其它的管。

本发明的上述的水坠坝坝体排水系统的应用，其特征在于，该系统应用于重质壤土或高黏粒性壤土的地区构筑水坠坝，也可以用于其它中、轻质性的壤土中。

具体实施例：

水坠坝新型排水系统技术包括三个部分：坝基排水褥垫与排水盲沟、坝体垂直排水砂井、坝体水平排水波纹管。

淤地坝坝基可以选择新鲜、完整的基岩，透水性差，在下游坝基设置排水褥垫，并与坝脚贴坡式反滤体相连。排水褥垫厚50cm，由砂砾石填筑，粒径可以为5～100mm，级配可以不连续，其上覆盖土工布反滤。坝脚贴坡式反滤体厚50cm，垂直高度4.0m，与坝体之间铺设土工布以防土粒被携带而出。

坝体内设置垂直和水平排水。垂直排水为φ500mm土工布袋装砂井，共6根，充填砂砾石粒径为5～50mm，根部通过排水盲沟与排水褥垫相连。排水盲沟与排水褥垫结构形式相同，50cm厚，100cm宽。水平排水采用φ75mm多孔PE波纹管(波纹深度4mm.波纹螺距6mm.管壁上有1mm×4mm的长方形微形孔口.沿波纹管周围相间交错排列4排)，与砂井相连，每5.0m高布设一层，具体根据坝体高度设计敷设层数，本实施例中多孔PE波纹管共设3层。

土工布可以选择350g无纺布，幅宽2.0m，厚宽2.4～3mm，断裂强力9.5～12.0kN/m，CBR顶破强力1.5～2.0kN，撕破强力0.24～0.30kN，垂直渗透系数为102～10-3cm/s，等效孔径090为0.07～0.10mm。

应用该排水系统构筑坠水坝的具体过程可以是：

排水褥垫与排水盲沟铺设前，先将坝基基岩清理干净，再铺设50cm厚、粒径为5～100mm、冲洗干净的砂砾石，简单压实即可。其上覆盖土工布，土工布两侧埋入20cm×20cm的深基槽内，回填黏土压实。

垂直排水砂井沿坝体横断面方向布置2排，既可排除砂井周围冲填体内的水份，又兼作波纹排水管向坝外的排水通道。以防倾倒，施工时砂井均斜靠在岸坡或虚埂上。土工布袋预先缝制好，直径500mm、2.0m长为一段，根据泥浆上升高度，逐段加高。

水平排水采用φ75mm多孔PE波纹管，外裹土工布以防淤堵，排水垂直有效距离按5m计。

如图2a、图2b、图2c所示，波纹管与砂井相接，设计时采用网格状布置。施工中砂井紧贴岸坡布置，同时为增加排水能力，第一层水平排水按图2a布设(水坠时采用两畦轮流冲填，图中虚线为中间虚埂)，布设时要预留变形量。由于泥浆推力较大，第二、三层水平排水如图2b、图2c形式布设。

本发明可以应用于如黄土高原地区的重质壤土地区或高黏粒性壤土的地区构筑水坠坝。土工布作反滤与砂砾石作排水体的坝基排水、土工布袋装砂井作坝体垂直排水和多孔波纹排水管作为坝体水平排水的排水系统。可以加快冲填泥浆脱水固结速度，增强坝体稳定性，从而提高施工速度，从技术系统实施的过程和结果看，效果显著。也可以应用于其它的中、轻质壤土的地区。

下面通过具体实施例的数据对比本发明的技术效果：

从表面上观察，现有技术中未设排水措施的水坠坝，泥浆进入坝体停止流动后，其脱水固结过程可分为两个阶段。首先是土粒沉淀，自由水析出并向低处汇聚，表层积水被蒸发或需人工排除，然后进入渗流固结阶段。因此，在每日停止泥浆冲填后，常常在坝面可见有表面积水。本发明设置了坝体排水系统，在整个施工期中，经观察发现，停止泥浆冲填后泥浆表面有较稀的泥浆(土料黏粒含量较高，自由水难以析出，因此表面是较稀的泥浆而不是较清的水)向砂井和波纹管处流动汇聚并迅速排出，无表面积水现象，与此同时，下游坝脚褥垫层中有大量清水排出。这种现象表明，其一，选用的土工布性能合适，起到了反滤作用；其二，坝体排水系统发挥了应有的排水作用。比现有技术中的坠水坝构筑的泥浆脱水、排水速度要快3～5倍。

从施工速度上看，如表1所示，为一个实施例的冲填速度。实施例中坝泥浆冲填方量12万m3，冲填土料中利用上层土料约占1/3，下层土料约占2/3。坝体泥浆设计施工高度22.5m，实际冲填高度22.5～23.0m。泥浆冲填分为两个阶段，2003年9月中旬至10月底为第一阶段，入冬后停工，历时1个半月，实际冲填时间20天，总冲填高度15.0m，冬季停工期间，泥浆面沉降20～30cm；2004年4月中旬至5月中旬为第二阶段，历时1个月，实际冲填时间15天，总冲填高度8.0m。

可以看出本发明由于设置了适当的坝体排水系统，施工速度明显加快。充填速度可以超过规范规定，对以重粉质壤土为主的土料，按旬平均冲填速度0.5m/d、两日最大升高1.0m控制是可行的。

表1具体实施例水坠坝冲填速度

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种水坠坝坝体排水系统，其特征在于，包括排水褥垫、排水砂井和水平排水管，所述排水褥垫设于所述坝体的底部并与坝体的外部相通，所述排水砂井竖直设于所述坝体的内部并通过排水盲沟与所述排水褥垫连接，所述水平排水管水平设于所述坝体的内部并与所述排水砂井连接。

2、根据权利要求1所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述的排水褥垫包括沙砾石，所述沙砾石的上面覆盖有土工布。

3、根据权利要求2所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述沙砾石的粒径为5～100mm。

4、根据权利要求1、2或3所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述排水褥垫的出口处的坝体上贴有反滤体，所述排水褥垫的出口与所述反滤体之间设有土工布。

5、根据权利要求1所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述的排水砂井有多个，多个排水砂井的根部通过所述排水盲沟相互连接。

6、根据权利要求1或5所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述的排水砂井包括装有沙砾石的土工布袋。

7、根据权利要求1所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述的水平排水管设有多层，每层排水管分别由多根呈网格状设置，并与所述排水砂井连接。

8、根据权利要求1或7所述的水坠坝坝体排水系统，其特征在于，所述的水平排水管为PE波纹管，所述PE波纹管上开有多个微孔。

9、一种权利要求1至8任一项所述的水坠坝坝体排水系统的应用，其特征在于，该系统应用于重质壤土或高黏粒性壤土的地区构筑水坠坝。

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