CN107620286B - 一种用于修复溃膛坝垛的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防汛抢险技术领域，特别涉及一种坝垛修复结构，IPC分类号为E02B 3/12。本发明的坝垛修复结构，包括加高护坦、碎石混凝土、截渗墙、混凝土盖板、顶部土工格室、新基土、分界线土工格室、铅丝网和过滤管。其中，加高护坦位于原有护坦上部，碎石混凝土位于原有护坦与原有基土的结合部；截渗墙位于加高护坦与新旧基土的土石结合部，顶部土工格室设置在新基土的顶部。本发明的坝垛修复结构，施工时无需调用其他大型设备，一线防汛队伍利用常备的防汛工料即可快速施工。

Description

一种用于修复溃膛坝垛的结构

技术领域：

本发明涉及一种用于修复发生了溃膛破坏的坝垛的结构，属于水利工程技术领域，IPC国际专利分类号为E02B 3/12。

背景技术：

江河、水库、海岸的堤防工程，为抗击水流的冲刷，在关键部位都修建有坝垛，坝垛一般由两部分组成，一是作为坝垛主体的土坝基，一般都是由当地的壤土压实填筑而成，二是裹护体，为节约投资，一般由块石干砌而成，裹护在土坝基的外面。裹护体的上部称为护坦或坦石，下部称为护根或根石。裹护体依靠土坝基保持自身稳定，保护土坝基不被水流冲刷。北方筑坝用的壤土，其固结力和抗冲力远远小于南方的黏土，在中长水位的长期浸泡、冲击下，土石结合部的基土会被水流自砌石缝隙中淘走；雨季连续的降雨也会自坝垛顶部顺着土石结合部下泄，将土石结合部的基土自砌石缝隙中冲走。基土的大量流失，使坝垛主体发生沉陷、变形，导致坝垛墩蛰、溃膛等险情，如果不及时整修加固，会造成整个坝垛溃塌。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于因基土淘刷流失而导致溃膛的坝垛进行修复的结构，本发明所采用的技术方案如下：

一种修复溃膛坝垛的结构，包括加高护坦、碎石混凝土、截渗墙、混凝土盖板、顶部土工格室、草皮、新基土、分界线土工格室、铅丝网和过滤管；其中，所述加高护坦位于原有护坦上部。

所述碎石混凝土位于原有护坦与原有基土的土石结合部，所述碎石混凝土的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶(0.8～1.4)∶(2.3～3.4)∶(2.1～2.6)(重量比)，水泥采用325号硅酸盐水泥，碎石粒径为5mm～15mm，砂料采用细度模数为2.6～2.9的中砂。

在所述原有护坦与所述碎石混凝土之间设有铅丝网，铅丝网的高度与所述碎石混凝土的高度一致。所述铅丝网朝向原有护坦的一面覆盖有一层土工布，在所述铅丝网的底端间隔设置有若干个金属筒。

在填充新基土之前，将原有基土的表面20cm刨松，在刨松的基土上面铺设所述分界线土工格室，然后，在原有基土上部填筑所述新基土。所述分界线土工格室的板材高度为75mm。

所述截渗墙设置于加高护坦与原有基土和新基土的土石结合部，厚度为0.3米；所述截渗墙的纵断面为倒“T”形，包括截渗墙水平部分和截渗墙垂直部分，所述截渗墙由泥沙胶凝材料凝固制成，所述泥沙胶凝材料由70％～85％的沙土、2％～5％的水玻璃、4％～10％的掺合料和10～20％水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，其中，所述掺合料选用炉灰、矿渣或粉煤灰，所述水玻璃的模数为2.6～2.8。多个所述过滤管埋设在所述截渗墙垂直部分中，并与水平线成30°角贯穿所述截渗墙垂直部分，过滤管朝向所述加高护坦的一端低于朝向所述新基土的一端。

所述顶部土工格室设置在所述新基土的顶部，在顶部土工格室铺设、填土后，将所述草皮设置在所述顶部土工格室上部，所述混凝土盖板设置在所述加高护坦和所述截渗墙上部。所述顶部土工格室的板材高度为100mm。

优选地，所述碎石混凝土的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶0.9∶3.1∶2.4(重量比)。

优选地，在所述碎石混凝土中添加不大于水泥重量3％的氯化钙早强剂。

优选地，所述泥沙胶凝材料由72％的沙土、5％的水玻璃、6％的掺合料和17％的水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，所述沙土的粒径为0.05mm以上。

优选地，所述碎石混凝土的顶部高程高于坝垛常水位0.3m～0.5m。

本发明的坝垛修复结构，结构简单，造价低，施工时无需调用其他大型设备，一线防汛队伍利用常备的防汛工料即可快速施工。其创新点主要体现在如下几个方面：(1)、在原有护坦和原有基土之间灌注碎石混凝土，将原土石结合部位的空隙填充固结，碎石混凝土与铅丝网固结成一个整体，有效防止中常水位对基土的淘刷；(2)在加高护坦和新基土形成的新土石结合部位之间填充泥沙胶凝材料，形成倒“T”形截渗墙，在截渗墙中埋设过滤管，可以有效防止大洪水时或连续降雨时对新基土的淘刷；(3)在新旧基土结合部位设置土工格室，既可以大大提高新旧土体的结合，又可以降低新旧土体分界处的横向渗流；(4)在新基土顶部设置土工格室，在土工格室上面铺设草皮，既提高了坝垛顶部的抗冲能力，又提高了草皮的成活率，美化了环境。

附图说明：

图1：本发明的修复结构纵剖面图；

图2：本发明采用的铅丝网示意图。

图中，1为原有护坦，2为加高护坦，3为碎石混凝土，4为截渗墙，41为截渗墙水平部分，42为截渗墙垂直部分，5为混凝土盖板，6为顶部土工格室，7为草皮，8为原有基土，9为新基土，10为根石台，11为分界线土工格室，12为铅丝网，13为金属筒，14为过滤管，15为土工布。

具体实施方式：

参见图1和图2，本发明用于修复溃膛坝垛的结构，包括加高护坦2、碎石混凝土3、截渗墙4、混凝土盖板5、顶部土工格室6、草皮7、新基土9、分界线土工格室11、铅丝网12和过滤管14。

所述加高护坦2位于原有护坦1上部，与原有护坦1都是同样的干砌块石结构，所述加高护坦2和原有护坦1的纵断面都是梯形，所述加高护坦2的底部宽度比所述原有护坦1的顶部宽度大0.3m～0.5m。

所述碎石混凝土3位于原有护坦1与原有基土8的土石结合部，所述碎石混凝土3的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶(0.8～1.4)∶(2.3～3.4)∶(2.1～2.6)(重量比)，水泥采用325号硅酸盐水泥，碎石粒径为5mm～15mm，砂料采用细度模数为2.6～2.9的中砂，坍落度22～24cm。

经试验验证，所述碎石混凝土3优选配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶0.9∶3.1∶2.4(重量比)，采用该优选配比的碎石混凝土，在满足抗渗性和设计强度的前提下，流动性好，易于连续浇筑，适合水下混凝土灌注，而且早期强度高，混凝土三天抗压强度即达到其设计强度的80％(3天抗压强度为48千克/平方厘米，28天抗压强度为60千克/平方厘米)，而且不影响后续施工。如果对工期要求更紧，例如在汛前抢修或入冬前抢修时，可以在混凝土中添加氯化钙早强剂，其添加量不大于水泥重量的3％。

所述碎石混凝土3的顶部高程高于常水位0.3m～0.5m。

在所述原有护坦1与所述碎石混凝土3之间设有铅丝网12，铅丝网12的高度与所述碎石混凝土3的高度一致。所述铅丝网12朝向原有护坦1的一面覆盖有一层土工布15，在所述铅丝网12的底端间隔设置有若干个金属筒13。施工时，将土工布15覆盖并固定在铅丝网12上，选用若干根长杆，将长杆的底端插入铅丝网12底端的所述金属筒13内，用长杆将覆盖有土工布15的铅丝网12插入原有护坦1和原有基土8之间，插到底之后，用木桩将铅丝网12的顶端固定在原有护坦1上。这样，在铅丝网12与原有基土8之间就是所述碎石混凝土3的灌注空间。长杆可以采用长竹竿、长木杆，也可以采用能够接长的多节金属杆。铅丝网12与土工布15的作用有两个：一是在灌注碎石混凝土3时，防止混凝土大量流入原有护坦1的缝隙内；二是碎石混凝土3灌注施工时，由于土工布15固定在铅丝网12朝向原有护坦1的一面，在混凝土灌注的压力下，土工布15被混凝土压入原有护坦1的砌石缝隙内，铅丝网12被碎石混凝土3的表层所覆盖，提高了碎石混凝土3的整体性及强度。

所述新基土9设置在原有基土8上部，采用当地壤土分层压实形成。所述分界线土工格室11设置在所述新基土9和原有基土8之间。在填充新基土9之前，应将原有基土8的表面20cm刨松，在刨松的基土上面铺设所述分界线土工格室11，然后抛填20cm厚的新基土9，压实，然后分层填筑新基土，分层压实。所述分界线土工格室11的板材高度为75mm，采用土工格室，可以大大提高新旧土体的结合，降低新旧土体分界处的横向渗流。

在所述碎石混凝土3和所述分界线土工格室11上面设置所述截渗墙4，设置于加高护坦2与原有基土8和新基土9的土石结合部，厚度为0.3米。所述截渗墙4的纵断面为倒置的“T”形，包括截渗墙水平部分41和截渗墙垂直部分42，所述截渗墙4由泥沙胶凝材料凝固成型制成，所述泥沙胶凝材料由70％～85％的沙土、2％～5％的水玻璃、4％～10％的掺合料和10～20％水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，其中，所述掺合料选用炉灰、矿渣或粉煤灰，所述水玻璃的模数为2.6～2.8。经试验确定，所述泥沙胶凝材料的优选配方为：由72％的沙土、5％的水玻璃、6％的掺合料和17％的水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，所述沙土的粒径为0.05mm以上。

所述截渗墙4可以分两个阶段施工，第一阶段，在碎石混凝土3和分界线土工格室11施工已经完成，且加高护坦2和新基土9还没有施工时，施工所述截渗墙4的截渗墙水平部分41；第二阶段，在新基土9和加高护坦2施工完成后，施工所述截渗墙垂直部分42。多个所述过滤管14埋设在所述截渗墙垂直部分42中，过滤管14的朝向所述加高护坦2的一端(即过滤管14的出水端)低于朝向所述新基土9的一端(即过滤管14的进水端)，并与水平线成30°角贯穿所述截渗墙垂直部分42，所述过滤管14的材质为直径20cm的PVC管，过滤管14的两端开口，在过滤管14内填充过滤材料，可以选用现有的各种过滤材料，如碎石、过滤棉、土工布等。多个所述过滤管14之间的水平距离为0.5～1.0m。

截渗墙水平部分41和截渗墙垂直部分42形成倒“T”形截渗墙4，增大了渗水的绕流半径，降雨导致的基土少量渗水，会从过滤管14排放出去，而不会导致进一步下渗到下层基土。

所述截渗墙4采用泥沙胶凝材料，能够满足抗渗及耐压强度的要求，同时，由于北方土质多是沙土，就近取料，可以节约大量投资和时间。

所述顶部土工格室6设置在所述新基土9的顶部，在顶部土工格室6铺设、填土后，将所述草皮7设置在所述顶部土工格室6上部，所述混凝土盖板5设置在所述加高护坦2和所述截渗墙4上部。所述顶部土工格室6的板材高度为100mm。

在坝岸顶部设置有排水沟，用于降水时的表层排水。

在原有护坦1的下部临水侧设有根石台10，用于防冲护根。

本发明的坝垛修复结构，构成一个有机的整体结构，可以在坝垛出现淘刷、溃膛破坏后，由一线防汛队伍进行施工，无需大型施工机械，且所需物料都是防汛仓库常备防汛物料，施工快速，造价低，可以广泛应用于河流、水库、湖泊的坝垛修复。

Claims (5)

1.一种修复溃膛坝垛的结构，其特征在于：包括加高护坦(2)、碎石混凝土(3)、截渗墙(4)、混凝土盖板(5)、顶部土工格室(6)、草皮(7)、新基土(9)、分界线土工格室(11)、铅丝网(12)和过滤管(14)；其中，所述加高护坦(2)位于原有护坦(1)上部；

所述碎石混凝土(3)位于原有护坦(1)与原有基土(8)的土石结合部，所述碎石混凝土(3)的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶(0.8～1.4)∶(2.3～3.4)∶(2.1～2.6)(重量比)，水泥采用325号硅酸盐水泥，碎石粒径为5mm～15mm，砂料采用细度模数为2.6～2.9的中砂；所述碎石混凝土(3)的顶部高程高于坝垛常水位0.3m～0.5m；

在所述原有护坦(1)与所述碎石混凝土(3)之间设有铅丝网(12)，铅丝网(12)的高度与所述碎石混凝土(3)的高度一致；所述铅丝网(12)朝向原有护坦(1)的一面覆盖有一层土工布(15)，在所述铅丝网(12)的底端间隔设置有若干个金属筒(13)；

在填充新基土(9)之前，将原有基土(8)的表面20cm刨松，在刨松的基土上面铺设所述分界线土工格室(11)，然后，在原有基土(8)上部填筑所述新基土(9)；所述分界线土工格室(11)的板材高度为75mm；

所述截渗墙(4)设置于加高护坦(2)与原有基土(8)和新基土(9)的土石结合部，厚度为0.3米；所述截渗墙(4)的纵断面为倒“T”形，包括截渗墙水平部分(41)和截渗墙垂直部分(42)，所述截渗墙(4)由泥沙胶凝材料凝固制成，所述泥沙胶凝材料由70％～85％的沙土、2％～5％的水玻璃、4％～10％的掺合料和10～20％水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，其中，所述掺合料选用炉灰、矿渣或粉煤灰，所述水玻璃的模数为2.6～2.8；多个所述过滤管(14)埋设在所述截渗墙垂直部分(42)中，并与水平线成30°角贯穿所述截渗墙垂直部分(42)，过滤管(14)朝向所述加高护坦(2)的一端低于朝向所述新基土(9)的一端；

所述顶部土工格室(6)设置在所述新基土(9)的顶部，在顶部土工格室(6)铺设、填土后，将所述草皮(7)设置在所述顶部土工格室(6)上部，所述混凝土盖板(5)设置在所述加高护坦(2)和所述截渗墙(4)上部；所述顶部土工格室(6)的板材高度为100mm。

2.根据权利要求1所述的一种修复溃膛坝垛的结构，其特征在于：所述碎石混凝土(3)的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶0.9∶3.1∶2.4(重量比)；

3.根据权利要求1或2所述的一种修复溃膛坝垛的结构，其特征在于：在所述碎石混凝土(3)中添加不大于水泥重量3％的氯化钙早强剂。

4.根据权利要求1或2所述的一种修复溃膛坝垛的结构，其特征在于：所述泥沙胶凝材料由72％的沙土、5％的水玻璃、6％的掺合料和17％的水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，所述沙土的粒径为0.05mm以上。

5.根据权利要求1或2所述的一种修复溃膛坝垛的结构，其特征在于：所述碎石混凝土3的顶部高程高于坝垛常水位0.3m～0.5m。