CN106592545B - 一种用于富水性边坡的排水系统 - Google Patents

Abstract

一种用于富水性边坡的排水系统，由集水系统和排水系统组成，集水系统由空心锚杆、多孔混凝土、灌浆管组成；排水系统由砂砾反滤层、隔水层、控制阀组成，空心锚杆的前端设有定向管头，空心锚杆内部设有灌浆塞和灌浆管，空心锚杆的后端设有外套管头，多孔混凝土压入土质边坡中，沿着土体薄弱区域发展扩散，形成根系状网络。本发明模仿生态护坡的原理，具有锚固、加筋作用，利于边坡稳定，砂砾反滤层与挡土墙之间设置控制阀，有效避免墙前水位变化时水反渗到边坡中，造成水量损失以及对边坡的稳定构成威胁，同时避免高盐度的海水影响边坡地下水的水质等问题。另外在边坡地下水位较高的情况下，上下泄水孔同时起作用，提高排水效率。

Description

一种用于富水性边坡的排水系统

技术领域

本发明属于水利工程领域，尤其涉及一种用于富水性边坡的排水系统。

背景技术

在水利工程领域中，为了保证库岸或海岸边坡的稳定性，常常设置挡土墙。在挡土墙的设计中，为了防止挡土墙墙后填土中的积水形成静水压力，挡土墙应设置排水设施。在边坡治理领域中，对于富水性边坡而言，边坡地下水位升高后，需要将边坡的水快速排出。边坡排水常采用的方式中，排水盲沟施工开挖比较困难；水平排水孔需要很长钻孔长度，工程量大，而且容易阻塞；重力式排水孔进行排水，但是该方法也常常受排水孔堵塞的问题困扰。另外，由于水库和海水的水位经常变化，当水库水位升高或海水涨潮时，墙前水位高于边坡的地下水位，水就会通过墙身泄水孔反渗到边坡中，不但造成水量损失，而且对边坡以及挡土墙的稳定构成威胁。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提供一种稳定有效的海岸及库岸挡土墙排水系统，适用于边坡为土质边坡、挡土墙墙前水位变化幅度大的情况。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于富水性边坡的排水系统，由集水系统和排水系统组成，集水系统由空心锚杆、多孔混凝土组成；排水系统由砂砾反滤层、隔水层、控制阀组成，所述的集水系统，首先在土质边坡的预设位置通过钻孔倾斜向上打入空心锚杆，空心锚杆的前端设有定向管头，空心锚杆内部设有灌浆塞和灌浆管，灌浆管夹在灌浆塞中间，空心锚杆的后端设有外套管头，灌浆管穿过外套管头的管口，混凝土泵与灌浆管相连，将多孔混凝土压入灌浆管，多孔混凝土通过空心锚杆后从定向管头进入土质边坡中，多孔混凝土沿着土体薄弱区域发展扩散，多孔混凝土凝固后，边坡中形成根系状网络，取出灌浆管，将空心锚杆的外套管头的管口埋设在砂砾反滤层中；所述的排水系统，在挡土墙墙背设置砂砾反滤层和隔水层，墙身的泄水孔设置在高于砂砾反滤层底部30cm的位置，隔水层设置在砂砾反滤层下方，隔水层厚度取30cm-50cm，在墙身的泄水孔靠近砂砾反滤层的一端的末尾设置控制阀，所述的控制阀由上进水管、土工织布、下出水管、多孔圆盘、直杆、浮体、卡口组成，上进水管的管口包裹土工织布，上进水管伸入砂砾反滤层中，下出水管与墙身的泄水孔相连，在控制阀的阀腔内设有圆环状的卡口，卡口上方放置多孔圆盘，卡口下方放置圆柱形的浮体，浮体的圆心和多孔圆盘的圆心通过直杆相连，所述的多孔圆盘的内部设有两组呈环形阵列排布的圆孔。

在本发明中，所述的空心锚杆上的定向管头，在空心锚杆的前端沿中轴线方向设置1个定向管头；在空心锚杆的前端沿径向设置4个定向管头，分布在径向圆弧的上半圆弧区，相邻的定向管头之间夹角为60°，轴向等距离设置3组。

在本发明中，所述的多孔混凝土由采用粒径为1.3mm的单粒级粗骨料，骨胶比3∶1，掺入引气剂和水性环氧丙烯酸乳剂，由粗骨料表面包裹一薄层粘结剂相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，多孔混凝土的渗透系数达到0.16cm/s，多孔混凝土的28天抗压强度为26Mpa；所述的空心锚杆由钢管制成，控制阀中的浮体由橡胶材料制成。

本发明具有如下优点。

1.本发明模仿生态护坡的原理，将多孔混凝土压入土质边坡，多孔混凝土在边坡土体中扩散并形成根系状网络，其中多孔混凝土的强度高，形成的深根具有锚固作用，浅根具有加筋作用，有利于边坡的稳定。另外，多孔混凝土透水性强、水力梯度小、水的流速快，益于地下水的汇集并排出。

2.本发明在砂砾反滤层与挡土墙之间设置控制阀，有效避免墙前水位变化时，墙前水反渗到边坡中，造成水量损失以及增加土体容重对边坡的稳定构成威胁。当为海岸挡土墙时，也可避免高盐度的海水污染边坡地下水，影响水质、造成边坡土体盐渍化、危害植物生长等问题。

3.在本发明的墙后交错设置砂砾反滤层、隔水层，可以避免渗流水大量汇集于挡土墙底部，导致水流大并带走细砂，最终阻塞泄水孔。另外在边坡地下水位较高的情况下，上下泄水孔同时起作用，提高排水效率。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步详细的描述。

图1是本发明在边坡地下水位高于墙前水位时的整体结构示意图。

图2是本发明在边坡地下水位低于墙前水位时的整体结构示意图。

图3是本发明的空心锚杆的轴向剖面示意图。

图4是本发明的空心锚杆的径向剖面示意图。

图5是本发明的控制阀在边坡地下水位高于墙前水位时的工作状态示意图。

图6是本发明的控制阀在边坡地下水位低于墙前水位时的工作状态示意图。

图7是本发明的多孔圆盘的结构示意图。

图中：1边坡、2空心锚杆、3多孔混凝土、4挡土墙、5砂砾反滤层、6隔水层、7泄水孔、8控制阀、9地下水位、10墙前水位、21定向管头、22灌浆塞、23灌浆管、24外套管头、81上进水管、82土工织布、83下出水管、84卡口、85多孔圆盘、86浮体、87直杆、88圆孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-7所示，一种用于富水性边坡的排水系统，由集水系统和排水系统组成，集水系统由空心锚杆2、多孔混凝土3组成；排水系统由砂砾反滤层5、隔水层6、控制阀8组成，所述的集水系统，首先在土质边坡1的预设位置通过钻孔倾斜向上打入空心锚杆2，如图3、图4所示，空心锚杆2的前端设有定向管头21，空心锚杆2内部设有灌浆塞22和灌浆管23，灌浆管23夹在灌浆塞22中间，空心锚杆2的后端设有外套管头24，灌浆管23穿过外套管头24的管口，混凝土泵与灌浆管23相连，将多孔混凝土3压入灌浆管23，多孔混凝土3通过空心锚杆2后从定向管头21进入土质边坡1中，多孔混凝土3沿着土体薄弱区域发展扩散，多孔混凝土3凝固后，边坡1中形成根系状网络，取出灌浆管22，将空心锚杆2的外套管头24的管口埋设在砂砾反滤层5中；所述的排水系统，在挡土墙墙背设置砂砾反滤层5和隔水层6，墙身的泄水孔设置在高于砂砾反滤层5底部30cm的位置，隔水层6设置在砂砾反滤层5下方，隔水层6厚度取30cm-50cm，在墙身的泄水孔靠近砂砾反滤层5的一端的末尾设置控制阀8；如图5、图6所示，所述的控制阀8由上进水管81、土工织布82、下出水管83、多孔圆盘85、直杆87、浮体86、卡口84组成，上进水管81的管口包裹土工织布82，上进水管81伸入砂砾反滤层5中，下出水管83与墙身的泄水孔相连，在控制阀8的阀腔内设有圆环状的卡口84，卡口84上方放置多孔圆盘85，卡口84下方放置圆柱形的浮体86，浮体86的圆心和多孔圆盘85的圆心通过直杆87相连；如图7所示，所述的多孔圆盘85的内部设有两组呈环形阵列排布的圆孔88。

在本发明中，所述的空心锚杆2上的定向管头21，如图3所示，在空心锚杆2的前端沿中轴线方向设置1个定向管头21；如图4所示，在空心锚杆2的前端沿径向设置4个定向管头21，分布在径向圆弧的上半圆弧区，相邻的定向管头21之间夹角为60°，轴向等距离设置3组。

在本发明中，所述的多孔混凝土3由粗骨料、水泥和水拌制，不含细骨料，由粗骨料表面包裹一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，孔隙多，易集水；所述的空心锚杆2由钢管制成，控制阀8中的浮体86由橡胶材料制成。

当边坡地下水位高于墙前水位时，如图1所示，地下水由重力作用通过多孔混凝土3形成的根系状网络进入空心锚杆2、砂砾反滤层5，再进入控制阀8，如图5所示，在水压力作用下，多孔圆盘85与卡口84接触，水通过圆孔88流出阀体进入泄水孔。当边坡1地下水位低于墙前水位时，如图2、图6所示，浮体86在浮力作用下上浮并卡在卡口84处，墙前水不会反渗到边坡1中。

Claims (3)

1.一种用于富水性边坡的排水系统，其特征在于，由集水系统和排水系统组成，集水系统由空心锚杆、多孔混凝土组成；排水系统由砂砾反滤层、隔水层、控制阀组成，所述的集水系统，首先在土质边坡的预设位置通过钻孔倾斜向上打入空心锚杆，空心锚杆的前端设有定向管头，空心锚杆内部设有灌浆塞和灌浆管，灌浆管夹在灌浆塞中间，空心锚杆的后端设有外套管头，灌浆管穿过外套管头的管口，混凝土泵与灌浆管相连，将多孔混凝土压入灌浆管，多孔混凝土通过空心锚杆后从定向管头进入土质边坡中，多孔混凝土沿着土体薄弱区域发展扩散，多孔混凝土凝固后，边坡中形成根系状网络，取出灌浆管，将空心锚杆的外套管头的管口埋设在砂砾反滤层中；所述的排水系统，在挡土墙墙背设置砂砾反滤层和隔水层，墙身的泄水孔设置在高于砂砾反滤层底部30cm的位置，隔水层设置在砂砾反滤层下方，隔水层厚度取30cm-50cm，在墙身的泄水孔靠近砂砾反滤层的一端的末尾设置控制阀，所述的控制阀由上进水管、土工织布、下出水管、多孔圆盘、直杆、浮体、卡口组成，上进水管的管口包裹土工织布，上进水管伸入砂砾反滤层中，下出水管与墙身的泄水孔相连，在控制阀的阀腔内设有圆环状的卡口，卡口上方放置多孔圆盘，卡口下方放置圆柱形的浮体，浮体的圆心和多孔圆盘的圆心通过直杆相连，所述的多孔圆盘的内部设有两组呈环形阵列排布的圆孔。

2.如权利要求1所述的一种用于富水性边坡的排水系统，其特征在于，所述的空心锚杆由钢管制成，控制阀中的浮体由橡胶材料制成。

3.如权利要求2所述的一种用于富水性边坡的排水系统，其特征在于，所述的空心锚杆上的定向管头，在空心锚杆的前端沿中轴线方向设置1个定向管头；在空心锚杆的前端沿径向设置4个定向管头，分布在径向圆弧的上半圆弧区，相邻的定向管头之间夹角为60°，轴向等距离设置3组。