CN105220651A - 多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：包括内模袋，按渗水流向排列，内模袋分为下内模袋、中内模袋、上内模袋三层，所述下内模袋的上、下层均为反滤式土工布，且下层的土工布外衬纺织土工布，内置中砂反滤料；所述中内模袋的下层为反滤土工布，袋体上层为纺织土工布，内置粗砂反滤料；所述上内模袋的上、下层均为纺织土工布，内置碎石反滤料；本发明结构简单、经济，装运使用方便，可保证反滤料严格按颗粒级配控制，不易堵塞，一化体模袋按人体工学设计，一个成人可轻松搬运，抢险效率高，可保证抢险材料汛后全部回收，多次使用，出险部位基础清理快捷高效，便于消除工程险情及隐患。

Description

多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋

技术领域

本发明涉及水利工程领域，特别涉及一种多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋。

背景技术

根据《全国水利普查成果总报告》(水利部2014年)，全国流域面积在100km²以上的河流有22909条，1km²平方公里以上湖泊2865个，水库98002座，其中小型水库93308座。全国堤防总长413679km，5级以上堤防总长275495km。

据中国水利水电科学院统计资料，1998年长江大洪水汛期,湖北省堤防工程共发生较大险情538处,其中管涌险情334处,占62.08%;湖南省堤防工程共发生较大险情700处,其中管涌险情393处,占56.14%;江西省堤防工程共发生较大险情263处,其中管涌险情97处,占36.9%。管涌发生地点和面积：距堤脚不同距离处均有大面积管涌群发生,最小范围3至5米，有的管涌群范围多达数十米，多主要集中在距堤脚30～50m范围以内，也有在堤坡上发生。由此可见的管涌险情发生率之高，如能有效解决管涌险情抢护，将极大解决防汛抢险中的主要问题，保证江河防洪工程安全和人民生命财产。

我国传统的管涌、渗水防汛抢险，一般采用厚度50至80厘米的细砂、粗砂、碎石分层现场人工倒料施工。由于堤防出险位置多地处偏僻，交通不便，电力及抢险材料缺乏，抢险专业技术人员少，抢险反滤料颗粒级配难以控制，反滤层厚度难以把握，宝贵的反滤材料浪费严重，抢险工作效率低。由于上述原因，常出现险情未除，多次发生管涌情况，甚至工程失事。不仅极大的浪费防汛抢险材料，而且效果不好，甚至多次出险。工程抢险结束后，抢险材料混杂于泥土中，不仅难以回收利用，而且直接影响后期出险工程的加固、重建或维修，尤其是基础清理极为困难，除险加固施工难度增大，而基础清理不干净又为工程出险埋下安全隐患。因此，防汛抢险迫切需要一种方便、快捷、高效、技术难度小，便于大规模推广的抢险装置。

近年来出现的管涌抢险新技术，如组合式反滤围井、管涌快速抢险装置及抗洪抢护管涌滤垫，以及传统的养水盆、滤水压浸台等。存在以下缺点：

①施工工序多，甚至打桩，现场操作不便，结构较复杂，安装施工时间长，工程量较大，成本高，仍需专业抢险人员施工；②堤防出险多在偏远及复杂地质情况，抢险设备未按照人体工学设计，人工搬运安装极为困难，抢险物料难以保证及时到位，经现场实际检验难以做到快速抢险，险情不能及时控制，难以推广；③安装技术复杂，仍需现场与传统的反滤料配合使用，才能真正对管涌抢险有一定效果；④对防汛抢险中经常遇到的大面积管涌、渗水实际效果差，主要是：反滤围井等装置针对局部单个管涌点设计，与实际情况不符，围井之间结合部常再次出险，抢险更加困难；⑤堤防管涌、渗水处一旦出险，多呈沼泽化，人及机械设备进入现场困难，限制设备的作用；⑥同时，反滤围井只适应于场地较平整堤段，对堤坡或陡坡场地上出现的大面积管涌以及土石结合部位无能为力；主要是反滤围井针对垂直方向渗水设计，当出现侧向渗流时，围井起阻碍渗水排出作用，达不到保护土体降低渗流压力作用；反滤围井为刚性结构，难以适应土石结合等不同地层部位；对大面积管涌现象，反滤围井之间的结合部位联接不好，因结构设计原因难以全部覆盖出险部位，常再次出现险情，处理更加困难；⑦需对场地进行清理，清基不彻底，险情仍不能控制，出险的部位，泥石混杂，汛后基础清理困难，留下工程安全隐患；⑧养水盆、滤水压浸台等传统技术则工程量巨大，时间长。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前我国防汛抢险工程中经常出现的施工工序多，设备安装技术复杂，搬运不便，适应性差，清理困难等缺陷，而提出的一种多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：按渗水流向排列，依次包括相互独立的下内模袋、中内模袋和上内模袋，所述下内模袋的上层为规格450g/cm²的反滤式土工布，下层为规格450g/cm²的反滤式土工布外衬280g/cm²的纺织土工布，内置粒径0.25～0.50mm的中砂反滤料；所述中内模袋的下层为规格450g/cm²的反滤土工布，袋体上层为规格280g/cm²的纺织土工布，内置粒径0.50mm～2mm的粗砂反滤料；所述上内模袋的上、下层均为规格280g/cm²的纺织土工布，内置粒径2mm～4.75mm的碎石反滤料。

在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

每个所述内模袋沿纵向分隔为3～5个相对独立的分隔袋，保证反滤料均匀分布。

所述下内模袋、中内模袋、上内模袋三个内模袋依次叠放装配于一个外模袋内，即集成为一体化模袋，所述外模袋的袋口设有闭合装置。

所述外模袋袋口的闭合装置为拉链或搭扣。

本发明根据渗流理论设计采用多功能组合式模袋，可根据情况自由组合：

1.多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，由相互独立的三层土工布模袋，通过外罩活动式可拆卸土工纺织布(280g/cm²)集成一体化结构，到达抢险工地后，分层安装使用；外罩活动式可拆卸土工纺织布，即是模袋一体化结构的保护层，同时也是管涌、渗水抢险现场的第一垫层，起保护模袋和过滤作用。

2.根据我国反滤体设计规范，反滤体一般由厚约30cm至50cm的中细砂、粗砂、碎石构成，堤坡厚度适当增加，土工布技术应用后，国内外反滤体厚度有所减小，国外及我国台湾省厚度约20cm左右。根据渗流力学理论分析计算及防洪抢险实践，结合《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》［SL／T225-98］，考虑反滤土工布作用，适当减轻模袋重量，设计模袋分三层结构，每层模袋厚度取6cm，三层总厚度18cm左右，可满足一般反滤导渗要求。

3.为保证模袋内反滤料均匀分布，每个模袋沿纵向分隔为3～5个相对独立的纵向分隔袋，在工厂按颗粒级配筛选后，分别装入中砂、粗砂和瓜子片状石子；也可在险工河段设置分装厂。

4.每层模袋相互独立，便于组合搬运及现场抢险。三层相互独立的土工布纺织袋，在工厂完成反滤料充填后，由一长方形土工纺织布片，折叠缝合集成为尺寸稍微大于50×100×18cm的一体化模袋；三层内模袋在工厂集成为一个完整的管涌抢险一体化模袋。

5.模袋按人体工学设计，重心位于双肩中间部位，适合人工搬运；每个内模袋规格：50×100×6cm，单个重量在40kg左右,一个成年人可轻松搬运，符合我国防汛抢险实际；内模袋正反面有醒目的材料(各模袋分别标记中砂、粗砂、碎石，投放顺序及编号)标识及图案，可避免现场误操作。

6.长约100cm的土工布模袋为柔性设计，可顺应各种不同场地及堤防坡度，适应性强，便于大规模使用。针对大面积管涌、渗水情况，各模袋可无死角、大面积重叠覆盖，快速控制险情，保证堤防安全。

7.该模袋装置结构简单，经济实用，重量经严格计算，材料就地取材，模袋可随时组合或分开使用。

8.该模袋集成反滤土工布和天然砂石料优势，充分利用反滤土工布柔性、透水均匀、轻薄耐用、易加工，中粗砂和石子级配好、透水、易于工厂化筛选操作等特性，将二者材料相互结合及利用，较好的解决了传统抢险材料笨重难以运输，反滤材料级配现场难以掌握，大面积管涌出险，其结合部位易再次出险等难题，即保证了抢险效果质量，又减轻了劳动强度，避免了传统管涌抢险中的效率低、效果差、材料浪费大、现场混乱等问题，大大减少抢险材料消耗，避免了抢险材料浪费流失问题，对解决我国江河防汛抢险有重要适用价值。

本发明的有益效果：①结构简单，经济实用，装运使用方便，反滤料可就地取材，采用一化体模袋式结构及工厂化生产，可保证反滤料严格按颗粒级配控制，各层厚度严格按渗流理论分析计算，不易堵塞，可随时组合或分开使用；②一化体模袋按人体工学设计，一个成人可轻松搬运，抢险效率高，符合江河野外抢险实际情况，便于大面积抢险使用和技术推广；③一化体模袋为柔性设计，可大面积柔性搭接，针对大面积管涌、渗水情况，各模袋可无死角、大面积重叠覆盖，快速控制险情，保证堤防安全，对大面积管涌群效果好，不会出现结合不好再次出险情况；④各模袋柔性连接不受地形限制，免清基，可顺应堤防坡度敷设；⑤模袋一体化设计，可保证抢险材料汛后全部回收，多次使用；出险部位基础清理快捷高效，便于消除工程险情及隐患。⑥该模袋集成反滤土工布和天然砂石料优势，充分利用反滤土工布柔性、透水均匀、轻薄耐用、易加工，中粗砂和石子级配好、透水、易于工厂化筛选操作等特性，将二者材料相互结合及利用，较好的解决了传统抢险材料笨重难以运输，反滤材料级配现场难以掌握，大面积管涌出险，其结合部位易再次出险等难题，即保证了抢险效果质量，又减轻了劳动强度，避免了传统管涌抢险中的效率低、效果差、材料浪费大、现场混乱等问题，大大减少抢险材料消耗，避免了抢险材料浪费流失问题，对解决我国江河防汛抢险有重要适用价值。

附图说明

图1是本发明的按水流向的一体化模袋纵切面结构视图；

图2是内模袋的结构示意图；

图3是一体化模袋基本结构视图；

图4是图3的A局部视图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明提供的一种多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：包括内模袋1，按渗水流向排列，内模袋1依次分为相互独立的下内模袋2、中内模袋3、上内模袋4三层，每层所述内模袋1均为长100cm、宽50cm、厚6cm的土工布布袋，三层总厚度18cm左右，可满足一般反滤导渗要求，每个所述内模袋1内均有相应的反滤料填充，形成一个适合人体搬运的独立的完整的管涌抢险模块化模袋，每个所述内模袋1沿纵向分隔为3～5个相对独立的分隔袋1a，各所述内模袋1上分别设有标记中砂、粗砂、碎石及投放顺序及编号等标识图案1b。

所述下内模袋2置于渗水流向的最下层，内置粒径为0.25～0.50mm的中砂反滤料，所述下内模袋2的上层为规格450g/cm²的反滤式土工布，下层为规格450g/cm²的反滤式土工布外衬280g/cm²的表面拉毛纺织土工布，用以保护反滤土工布免于堵塞，逐步消除渗水势能，级配设计为：在不带走土壤颗粒，不堵塞渗流通道的前提下，将渗水导到中砂层结构。

所述中内模袋3置于渗水流向的中间层，所述中内模袋3的下层为规格450g/cm²的反滤土工布，袋体上层为规格280g/cm²的纺织土工布，内置粒径为0.50mm～2mm的粗砂反滤料。

所述上内模袋4置于渗水流向的上层，所述上内模袋4的上、下层均为规格280g/cm²的纺织土工布，内置粒径2mm～4.75mm的碎石反滤料。

如图1、图3和图4所示，所述下内模袋2、中内模袋3、上内模袋4三个内模袋依次叠放装配于一个外模袋5内，即集成为一体化模袋，所述外模袋5的袋口设有闭合装置5a，闭合装置5a采用拉链或搭扣，各个所述一体化外模袋5之间交错搭接配合。即所述外模袋5为三边缝合的拉毛土工布口袋式外层套袋，即由长方形的土工纺织布折合且两侧封边而成的尺寸稍微大于100*50*18cm的外层模袋，在外模袋5内置三个相互独立且层放搭接配合的内模袋1，三层内模袋1在工厂完成反滤料填充后，装入外模袋5内是具有模块化组合式结构，可拆卸分装的河湖堤防管涌渗水防汛抢险一体化模袋，所述外模袋5展开后，可以作为管涌抢险的第一层垫层，保护模袋不被尖锐物体刺穿及反滤孔堵塞。

针对目前我国防汛抢险工程中经常出现的管涌、渗水处理实际情况，根据渗流理论设计采用多功能组合式模袋，可根据情况自由组合，单个模袋重量40kg左右，成年人可轻松搬运，非常适合野外条件下防汛抢险交通不利等情况，尤其对防汛抢险争分夺秒极为有利。每层模袋相互独立，便于组合搬运及现场抢险，且土工布模袋为柔性设计，可顺应各种不同场地及堤防坡度，适应性强，便于大规模使用。

模袋通过小型运输机械送至抢险现场，根据险情范围可分别放置一个或多个一体化模袋，各模袋间只需交错搭接即可保证无缝覆盖出险部位；如上下游水头差较大(超过6米)，可投入双层抢险模袋，模袋投入后，表面或排水沟内，渗水由由混水逐步稳定变为清水即表示渗流稳定，直至渗流稳定安全。

本模袋式管涌抢险装置在工厂内分层罐装级配砂石，由于土工布作用，减轻了每层模袋的重量，便于人工抢险运输，重量轻，效果好，减轻劳动强度。结构简单，便于大范围规模推广使用，对指导全国抗洪抢险将发挥重要作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：按渗水流向排列，依次包括相互独立的下内模袋（2）、中内模袋（3）和上内模袋（4），所述下内模袋（2）的上层为规格450g/cm²的反滤式土工布，下层为规格450g/cm²的反滤式土工布外衬280g/cm²的纺织土工布，内置粒径0.25～0.50mm的中砂反滤料；所述中内模袋（3）的下层为规格450g/cm²的反滤土工布，袋体上层为规格280g/cm²的纺织土工布，内置粒径0.50mm～2mm的粗砂反滤料；所述上内模袋（4）的上、下层均为规格280g/cm²的纺织土工布，内置粒径2mm～4.75mm的碎石反滤料。

2.根据权利要求1所述的多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：每个所述内模袋沿纵向分隔为3～5个相对独立的分隔袋（1a）。

3.根据权利要求1所述的多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：所述下内模袋（2）、中内模袋（3）、上内模袋（4）三个内模袋依次叠放装配于一个外模袋（5）内，即集成为一体化模袋，所述外模袋（5）的袋口设有闭合装置（5a）。

4.根据权利要求1所述的多功能组合式管涌渗水抢险一体化模袋，其特征在于：所述外模袋（5）袋口的闭合装置（5a）为拉链或搭扣。