CN105019403A - 一种借助浮力的膜结构反滤围井 - Google Patents

Abstract

一种借助浮力可以实现管涌快速抢护的膜结构反滤围井。它是利用PVC涂层高强防水帆布做成的有一定直径和一定高度的圆筒，筒的底部和顶部各是一个中心为空的圆环；在圆筒内侧的顶部有一个或多个环状气囊，气囊固定在筒内壁上；当管涌发生时，在管涌发生区铺垫好反滤料，然后以管涌发生区的中心为圆心，将上述结构铺盖在基础上；圆环状底部周边用砂土袋压实，防止漏水；管涌出的水透过反滤料会进入筒内，随着筒内水位的不断升高，筒体顶部的气囊也会不断升高，最终在气囊的浮托作用下，整个结构会形成一个有一定高度和直径的圆柱状的“围井”结构，实现抢护管涌的目的。

Description

一种借助浮力的膜结构反滤围井

技术领域：防汛抢险 

背景技术：管涌是汛期经常发生的一种险情。所谓管涌就是坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象。管涌发生时，水面出现翻花，随着上游水位的不断升高，管涌持续时间的延长，险情会不断恶化。如果不及时的抢护，大量的涌水翻沙，会使堤防、水闸地基土壤骨架破坏，孔道扩大，基土被淘空，进而引起建筑物塌陷，造成决堤、垮坝、倒闸等恶性事故。 

管涌发生的原因归纳起来主要有： 

(1)堤坝、水闸地基土壤级配缺少某些中间粒径的非粘性土壤，在上游水位升高，出逸点渗透坡降大于土壤允许值时，地基土体中较细土粒被渗流推动带走形成管涌。 

(2)基础土层中合有强透水层，上面覆盖的土层压重不够。 

(3)工程防渗或排(渗)水设施效能低或损坏失效。 

管涌的抢护方法：“临截背导，导压兼施，降低渗压，防止渗流带出泥沙”。 

目前采用的有效的抢护手段主要有： 

(1)反滤围井：在冒水孔周围垒土袋，筑成围井.井壁底与地面紧密接触.井内按三层反滤要求分铺垫沙石或柴草滤料.在井口安设排水管，将参出的清水引走，以防溢流冲塌井壁.如遇涌水势猛量大粗沙压不住，可先填碎石、块石消杀水势，再按反滤要求铺填滤料，注意观察防守，填料下沉，则继续加填，直到稳定为止.此法适应于地基土质较好，管涌集中出现，险情较严重情况。 

(2)养水盆：在管涌周围用土袋垒成围井，井中不填反滤料，井壁须水漏水，如险情面积较大.险口附近地基良好时，可筑成土堤，形成一个蓄水池(即养水盆)，不使渗水流走，蓄水抬高井(池)内水位，以减小监背水位差，制止险情发展.此法适用于监背水位差小、高水位持续时间短的情况，也可与反滤井结合处理. 

(3)滤水压浸台：在大片管涌面上分层铺填粗沙、石屑、碎石，下细上粗，每层厚20cm左方，最后压块石或土袋。如缺乏沙石料，可用秸柳作成柴排(厚15-30cm)，再压块石或土袋，袋上也可再压沙料，厚度以不使柴草压辱太紧为限。此法适用于管涌数目多，出现范围较大的情况。 

以上三种方法都需要在应急抢护中准备大量的砂石料，动用大量的的人力物力才能完成，劳动强度高，抢先效率低。尤其是在构筑围井和养水盆的过程中，需要把砂土袋不断地堆高，形成井壁和盆壁。随着内部水位的不断升高，经常会发生井壁、盆壁垮塌，造成抢护失败的情况。 

发明内容：针对以上管涌抢护中存在的问题，我们采用以下方法进行改进，使得管涌抢护这一过程变得既简单快捷，又安全高效。 

如附图1所示，利用PVC涂层高强防水帆布做成一个直径3-6米，高2-3米的圆筒1，筒的底部和顶部，是一个中心为空的圆环2、3。在圆筒内侧的顶部有一个类似大型游泳圈的环状气囊4，气囊固定在筒内壁上。 

当管涌发生比较集中时，在管涌发生区铺垫好反滤料，然后以管涌发生区的中心为圆心，将上述结构铺在基础上，环状底部的周边用砂土袋压实，防止漏水。管涌出的水透过反滤料会进入筒内，随着筒内水位的不断升高，筒体顶部的气囊也会不断升高，最终在气囊的浮托作用下，整个结构会形成一个2-3米高圆柱状的盛满水的“围井”结构，如附图1所示。当筒内水满后，水会从围井的顶部溢出，释放掉过多的压力。为便于观察溢水量的多少，以判断管涌抢护的效果，我们在围井的顶部周边安设一条直径10-15公分的环状气囊的边缘，如附图1中的5所示；在这道边缘的一侧，留一个二十至三十公分的缺口，便于溢出的水集中流出，从而达到观察涌水量多少的目的。这样，这种结构就代替了传统的反滤围井和养水盆，达到了导压减渗的管涌抢护目的，这种结构形式我称之为“浮力围井”。 

浮力围井比起传统的管涌抢护方法来，不但结构简单轻便，构筑速度快捷，抢先效率高，而且安全可靠。因为筒体上部的气囊给整个筒体一个向上的浮托作用，使得整个筒体的重心偏下，类似一种“不倒翁”的结构，从而使整个筒体结构在蓄满水后非常稳定。 

当管涌群发时，可以用多个围井相互挤靠在一起，如附图2所示，就可以很好地起到管涌抢护作用。 

附图说明：

图1：1、PVC涂层高强涤纶帆布做成的围井外壁。2、3、围井的上下两个环形底。4、围井的环状气囊。5、围井的顶边缘。 

图2：管涌群发时浮力围井的应用 

图3：浮力围井的应用示意图 

实用案例： 

当一个区域发生管涌时，我们首先在管涌口周围铺上反滤料，防止管涌破坏的继续发展；然后根据管涌区域的大小，选择合适的围井，然后，以管涌口为中心，将围井铺在基础上，然后用砂袋将围井底部一周压实，防止漏水。这样，从管涌冒出的水会进入围井。随着水位的不断升高，围井顶部的气囊会慢慢浮起，最终会将整个围井浮托起来，形成附图3所示的围井结构。 

Claims (2)

1.一种借助浮力可以实现管涌快速抢护的膜结构反滤围井。其特征是：利用PVC涂层高强防水帆布做成有一定直径和一定高度的圆筒，筒的底部和顶部是一个中心为空的圆环；在圆筒内侧的顶部有一个或多个环状气囊，气囊固定在筒内壁上；当管涌发生时，在管涌发生区铺垫好反滤料，然后以管涌发生区的中心为圆心，将上述结构铺在基础上；圆环状底部周边用砂土袋压实，防止漏水；管涌出的水透过反滤料会进入筒内，随着筒内水位的不断升高，筒体顶部的气囊也会不断升高，最终在气囊的浮托作用下，整个结构会形成一个有一定高度和直径的圆柱状的“围井”结构；当筒内水满后，水会从围井的顶部溢出；为便于观察溢水量的多少，以判断管涌抢护的效果，我们在围井的顶部周边安设一条直径十五公分的环状气囊的边缘，在这道边缘的一侧，留一个二十至三十公分的缺口，便于溢出的水集中流出，从而达到观察出水量多少的目的。

2.一种利用权力要求1所述的膜结构反滤围井快速抢护管涌的方法。其特征是：当管涌发生比较集中时，在管涌发生区铺垫好反滤料，然后以管涌发生区的中心为圆心，将权力要求1所述的膜结构反滤围井铺套在基础上，圆环状底部的周边用砂土袋压实，防止漏水；管涌出的水透过反滤料涌出后会进入筒内，随着筒内水位的不断升高，筒体顶部的气囊也会不断升高，最终在气囊的浮托作用下，整个结构会形成一个有一定高度和直径的筒状“围井”结构，实现导压减渗的管涌抢护目的。当管涌群发时，可以利用不同大小的多个围井相互挤靠在一起，就可以很好地起到抢护管涌的目的。