CN102995599A - 湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，按以下步骤进行：在渠道底部及两侧边坡构成渠道下部的防渗层；在防渗层上填筑粗粒土防冻层；在渠道底部的防渗层下沿渠道纵向分段间隔设置竖向导水的砂井，或者在渠道底部的防渗层上粗粒土防冻层中铺设横向集水管，横向集水管上向渠道外连通设置有横向排水管或/和纵向导水管，用于将粗粒土防冻层收集的渗漏水引排出黄土塬外或排到渠道底部；在粗粒土防冻层上铺设上层土工膜布或者改性沥青防渗板；在上层土工膜布或者改性沥青防渗板上浇注混凝土面板。本发明方法不破坏土的原生结构，对深厚的湿陷性黄土层同样适用，且成本较低，施工简单。

Description

湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法

技术领域

本发明属于水土治理技术领域，具体涉及一种湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法。

背景技术

湿陷性黄土地基的处理方法一般有预浸水法、换填法、夯实法、挤密法、硅化法等等。

预浸水法一般适用于湿陷深度大于10m的自重湿陷性黄土，浸水后可消除地面下6m土层的湿陷性，6m以上的土层还应辅助其他处理措施。但预浸水法具有耗水量大、处理时间长，预浸水法用水量大（处理1m²面积至少需用水5t），工期长（在一般情况下，一个场地从浸水起至下沉稳定以及土的含水量降低到一定要求时所需的时间，至少需要一年左右）等问题。因此，预浸水法只能在具备充足水源，又有较长施工准备时间的条件下才能采用。

换填法是用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填，减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性（或起隔水作用），往往以消除湿陷作为地基处理的目的。该方法的处理深度较浅，一般处理厚度一般为1.0～3.0m。

夯实法是用重锤提到高处使其自由落下给地基以冲击和振动，从而消除黄土湿陷性并提高其地基承载力。夯实法适用于地下水位以上，饱和度Sr≤60%的湿陷性黄土处理，根据起吊设备、锤重、落距的差别可分为重夯法和强夯法。重夯法可消除在1.0～1.5m深度内土层的湿陷性，强夯法可消除4～6m范围内土层的湿陷性。

挤密法是用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔，然后用素土、石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成，用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性，适用于消除5～10m深度内地基土的湿陷性。

硅化法是用硅酸钠溶液通过有孔的注射管压入土中，它与土中原有的大量水溶性盐类相互作用后形成硅胶，把土胶结，使土产生不透水性和水稳定性，提高土的强度。硅化法可达到的加固半径与土的渗透系数、灌注压力、灌注时间和溶液的粘滞度等有关，一般为0.4～0.7m，加固深度可根据土质情况和建筑物的要求确定，一般为4～5m。但是对已渗有石油产品、树胶和油类及地下水pH值大于9的地基土，不宜采用硅化法加固，且此法需耗用硅酸钠或氯化钙等工业原料，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，不破坏土的原生结构，对深厚的湿陷性黄土层同样适用，且成本较低，施工简单。

本发明所采用的技术方案是，一种湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，按以下步骤进行：将渠道底部及两侧边坡土翻夯，形成横截面呈倒梯形的夯实素土垫层或灰土垫层，构成渠道下部的防渗层；在防渗层上填筑具有抵抗冻胀作用和积聚渠道衬砌渗漏水的粗粒土防冻层；在渠道底部的防渗层下沿渠道纵向分段间隔设置竖向导水的砂井，将渠道底部防渗层上积聚的渗漏水引入深层土中，或者在渠道底部的防渗层上粗粒土防冻层中铺设横向集水管，横向集水管上向渠道外连通设置有横向排水管或/和纵向导水管，用于将粗粒土防冻层收集的渗漏水引排出黄土塬外或排到渠道底部；在粗粒土防冻层上铺设上层土工膜布或者改性沥青防渗板；在上层土工膜布或者改性沥青防渗板上浇注混凝土面板。

本发明的特点还在于：

在夯实素土垫层或灰土垫层和粗粒土防冻层之间铺设有用于增强渠道底部截渗作用的下层土工膜布。

砂井的施工方法为：先翻夯渠道底部的素土垫层或灰土垫层，然后在渠道底部中央位置开挖砂井孔，然后填砂至孔顶。

混凝土面板上开有多条混凝土面板施工缝，混凝土面板施工缝内浇注有改性沥青混凝土。

本发明的有益效果是：湿陷性黄土渠道底部自上而下依次设置了混凝土面板、上层土工膜布或者改性沥青防渗板，粗粒土防冻层，下层土工膜布以及夯实素土垫层或灰土垫层；防冻粗粒土层可以将防水层渗漏水收集，通过砂井集中导入深层非湿陷性地层或下覆排水地层，或者是被集中引排出粗粒土防冻层。粗粒土防冻层将其防水层与防渗联系起来，具有抗冻与引排渗漏水的功能。夯实素土垫层或灰土垫层作为第二道隔水，防止水分渗入湿陷性黄土层引起湿陷，以及渠道黄土地基湿陷诱发边坡的失稳破坏。

本发明不破坏土的原生结构，尤其适用于大厚度湿陷性黄土输水渠道修建，具有成本较低，施工简单，便于推广的特点。修建渠道穿越黄土塬大厚度湿陷性黄土地层时，对黄土结构扰动较少，保证了输水构筑物及其黄土边坡在修建过程和运行过程的安全稳定。

附图说明

图1是本发明方法铺设竖直排水通道的施工图的结构示意图；

图2是图1中砂井的分布示意图；

图3是本发明方法铺设横向排水通道的施工图的结构示意图；

图4是图3中横向排水管、横向集水管和纵向导水管的连接示意图；

图5是图1中混凝土面板施工缝的分布示意图；

图6是图3中混凝土面板施工缝的分布示意图；

其中，1、湿陷性黄土层，2、深层非湿陷性地层或下覆排水地层，3、混凝土面板，4、上层土工膜布或者改性沥青防渗板，5、粗粒土防冻层，6、下层土工膜布，7、夯实素土垫层或灰土垫层，8、砂井，9、混凝土面板施工缝，10、土层分界线，11、横向排水管，12、横向集水管，13、纵向导水管，14、透水孔。

具体实施方式

本发明湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，粗粒土防冻层5收集渗漏水，竖向导水砂井8、横向排水管11和横向集水管12组成的横向排水通道、以及纵向导水管13和横向集水管12组成的纵向排水通道导出渗漏集水，粗粒土防冻层5下设置下层土工膜布6和夯实素土垫层或灰土垫层7，阻止粗粒土防冻层5中收集的渗漏水渗入湿陷性黄土层1。

本发明方法具体按以下步骤进行：将渠道底部及两侧边坡土翻夯，形成横截面呈倒梯形的夯实素土垫层或灰土垫层7，构成渠道下部的防渗层。在防渗层上采用砂石料填筑具有抵抗冻胀作用和积聚渠道衬砌渗漏水的粗粒土防冻层5。如图1和图2所示，在渠道底部的防渗层下沿渠道纵向分段间隔设置竖向导水的砂井8，将渠道底部防渗层上积聚的渗漏水引入土层分界线10下方的深层非湿陷性地层或下覆排水地层2中；或者，如图3和图4所示，在渠道底部的防渗层上粗粒土防冻层5中铺设横向集水管12，横向集水管12上向渠道外连通设置有横向排水管11或/和纵向导水管13，横向排水管11和横向集水管12组成的横向排水通道，纵向导水管13和横向集水管12组成的纵向排水通道，纵向导水管13和横向集水管12的管体上开有多个透水孔14。在粗粒土防冻层5上铺设上层土工膜布或者改性沥青防渗板4。在上层土工膜布或者改性沥青防渗板4上浇注混凝土面板3。

其中，为了增强渠道底部截渗作用，在夯实素土垫层或灰土垫层7和粗粒土防冻层5之间铺设有下层土工膜布6。

砂井8的施工方法为：先翻夯渠道底部的素土垫层或灰土垫层7，然后在渠道底部中央位置开挖砂井孔，然后填砂至孔顶。如果要增设砂井壁防渗筒，需要填砂前先在砂井孔沉入PVC等防渗筒，再填砂。

如图5和图6所示，混凝土面板3上开有多条混凝土面板施工缝9，混凝土面板施工缝9内浇注有改性沥青混凝土等防渗材料。

本发明方法在保证预防黄土地基湿陷性的同时，综合考虑了防水、防冻措施和地基处理措施，同时还兼顾经济、合理的原则。

Claims (4)

1.一种湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，其特征在于，按以下步骤进行：将渠道底部及两侧边坡土翻夯，形成横截面呈倒梯形的夯实素土垫层或灰土垫层（7），构成渠道下部的防渗层；在所述防渗层上填筑具有抵抗冻胀作用和积聚渠道衬砌渗漏水的粗粒土防冻层（5）；在渠道底部的防渗层下沿渠道纵向分段间隔设置竖向导水的砂井（8），将渠道底部防渗层上积聚的渗漏水引入深层土中，或者在渠道底部的防渗层上粗粒土防冻层（5）中铺设横向集水管（12），所述横向集水管（12）上向渠道外连通设置有横向排水管（11）或/和纵向导水管（13），用于将粗粒土防冻层（5）收集的渗漏水引排出黄土塬外或排到渠道底部；在所述粗粒土防冻层（5）上铺设上层土工膜布或者改性沥青防渗板（4）；在所述上层土工膜布或者改性沥青防渗板（4）上浇注混凝土面板（3）。 

2.按照权利要求1所述的湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，其特征在于，在所述夯实素土垫层或灰土垫层（7）和粗粒土防冻层（5）之间铺设有用于增强渠道底部截渗作用的下层土工膜布（6）。 

3.按照权利要求1或2所述的湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，其特征在于，所述砂井（8）的施工方法为：先翻夯渠道底部的素土垫层或灰土垫层（7），然后在渠道底部中央位置开挖砂井孔，然后填砂至孔顶。 

4.按照权利要求1或2所述的湿陷性黄土输水渠道的抗冻防渗导水治理方法，其特征在于，所述混凝土面板（3）上开有多条混凝土面板施工缝（9），所述混凝土面板施工缝（9）内浇注有改性沥青混凝土。 

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