CN109385981B - 一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层 - Google Patents
一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，主要包括渠基土、下层土工膜、上层土工膜、弧底梯形衬砌和砂浆层，渠基土顶部为凹陷的弧底梯形结构，渠基土通过砂浆层和下层土工膜连接，所述上层土工膜置于下层土工膜上部，上层土工膜通过砂浆层和弧底梯形衬砌连接。本发明的优点：通过解除渠基土与衬砌结构间冻结力约束，达到调整衬砌结构不均匀冻胀位移，从而使衬砌结构内应力分布均匀；复合垫层由两层土工膜构成，通过采用上层PE膜与下层无纺布相对、上下层土工膜PE膜相对和上下土工膜无纺布相对三种布置方式适用不同渠坡比的施工。
Description
技术领域
本发明涉及衬砌渠道防护技术领域，尤其涉及一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层。
背景技术
弧底梯形断面渠道具有流速分布均匀、过流条件好以及挟沙能力强等特点，是在梯形断面渠道基础上经过优化设计发展起来的新型输水渠道。本发明为一种适用于寒区弧底梯形渠道衬砌下双层防渗复合垫层，通过解除渠基土与衬砌结构间冻结力约束，达到调整衬砌结构不均匀冻胀位移，从而使衬砌结构内应力分布均匀，便于双层复合垫层在寒区的使用，使得弧底梯形衬砌渠道施工质量更佳，防渗效果更好。复合垫层由两层土工膜组成，采用一布一膜（PE膜-无纺布）材料和两布一膜（无纺布- PE膜-无纺布）材料的不同组合来适应不同渠坡比时的应用，为了防止两层土工膜之间产生相对滑动，导致衬砌失稳，通常情况下双层土工膜铺设时采用上层PE膜和下层无纺布相接触，上层土工膜采用一布一膜（PE膜-无纺布）材料，上层土工膜无纺布通过砂浆层和底梯形渠道衬砌外表面固定连接，下层土工膜采用两布一膜（无纺布- PE膜-无纺布）材料，下层土工膜PE膜通过砂浆层和渠道基土固定连接，此种铺设形式对于不同断面尺寸的弧底形渠道都具有适用性。当渠坡比大于2.5时，上层土工膜和下层土工膜均采用一布一膜（PE膜-无纺布）材料，采用上层土工膜PE膜和下层土工膜PE膜相接触；此时双膜间摩擦力最小，防冻胀效果最好，但是衬砌相对土体滑移较大，因此最适用于缓坡渠道（渠坡比大于2.5）。当渠坡比小于1.5时，上层土工膜和下层土工膜均采用两布一膜（无纺布- PE膜-无纺布）材料，采用上层土工膜无纺布和下层土工膜无纺布相接触；衬砌滑移距离最小，稳定性最佳，适用于渠坡较陡（渠坡比小于1.5）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，通过解除渠基土与衬砌结构间冻结力约束，达到调整衬砌结构不均匀冻胀位移，从而使衬砌结构内应力分布均匀；复合垫层由两层土工膜构成，通过采用上层PE膜与下层无纺布相对、上下层土工膜PE膜相对和上下土工膜无纺布相对三种布置方式适用不同渠坡比的施工。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，主要包括渠基土、下层土工膜、上层土工膜、弧底梯形衬砌和砂浆层，渠基土顶部为凹陷的弧底梯形结构，渠基土通过砂浆层和下层土工膜连接，所述上层土工膜置于下层土工膜上部，上层土工膜通过砂浆层和弧底梯形衬砌连接。
进一步的，所述下层土工膜由两层下层土工膜无纺布和下层土工膜PE膜组成，所述上层土工膜由上层土工膜无纺布和上层土工膜PE膜组成，所述渠基土通过砂浆层和其中一层下层土工膜无纺布固定连接，其中一层下层土工膜无纺布和下层土工膜PE膜的下表面固定连接，下层土工膜PE膜的上表面和另一层下层土工膜无纺布固定连接，所述上层土工膜PE膜紧贴另一层下层土工膜无纺布上表面设置，上层土工膜PE膜和上层土工膜无纺布固定连接，上层土工膜无纺布通过砂浆层和弧底梯形衬砌固定连接。本实施方式采用的双层复合垫层，采用下层土工膜无纺布和上层土工膜PE膜相对（紧贴）的方式，能够适应不同截面尺寸的弧底梯形渠道。
进一步的，所述下层土工膜无纺布和下层土工膜PE膜、上层土工膜无纺布和上层土工膜PE膜之间的连接采用焊接或胶接。
进一步的，所述渠基土顶部凹陷的弧底梯形结构和弧底梯形衬砌的外轮廓相匹配设置。
进一步的，所述上层土工膜上部通过若干弧底梯形衬砌拼接成弧底梯形衬砌渠道。
进一步的，所述PE膜为聚乙烯膜，PE膜可采用聚氯乙烯（PVC）和乙烯、醋酸乙烯共聚物（EVA）等代替。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过采用三种方式进行施工，通常情况下，渠坡陡峭度适中，此时双层土工膜铺设采用上层PE膜和下层无纺布相接触，上层土工膜无纺布通过砂浆层和底梯形渠道衬砌外表面固定连接，下层土工膜PE膜通过砂浆层和渠道基土固定连接，此种铺设形式对于不同断面尺寸的弧底形渠道都具有适用性。当渠坡比大于2.5时，采用上层土工膜PE膜和下层土工膜PE膜相接触；此时双膜间摩擦力最小，防冻胀效果最好，但是衬砌相对土体滑移较大，因此最适用于缓坡渠道（渠坡比大于2.5）。当渠坡比小于1.5时，采用上层土工膜无纺布和下层土工膜无纺布相接触；衬砌滑移距离最小，稳定性最佳，适用于渠坡较陡（渠坡比小于1.5），针对于寒区弧底梯形渠道衬砌和渠基土之间需要通过双层复合垫层进行连接，针对不同渠坡比采用不同的土工膜放置方式，进而解除渠基土与弧底梯形衬砌结构间冻结力约束，达到调整弧底梯形衬砌结构不均匀冻胀位移，从而使弧底梯形衬砌结构内应力分布均匀，能够防止弧底梯形衬砌之间产生滑移，避免相邻弧底梯形衬砌之间的渗水，能够从根源上避免渗水，起到防渗的效果。
附图说明
图1为本发明的缓坡弧底梯形衬砌结构示意图1；
图2为本发明的A处结构示意图；
图3为本发明的陡坡弧底梯形衬砌结构示意图1；
图4为本发明的B处结构示意图；
图5为本发明的缓坡弧底梯形衬砌结构示意图2；
图6为本发明的C处结构示意图；
图7为本发明的陡坡弧底梯形衬砌结构示意图2；
图8为本发明的D处结构示意图；
图中：1、渠基土；2、下层土工膜；2-1、下层土工膜无纺布；2-2、下层土工膜PE膜；3、上层土工膜；3-1、上层土工膜无纺布；3-2、上层土工膜PE膜；4、弧底梯形衬砌；5、砂浆层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：通常情况下，双层土工膜垫层上层土工膜采用一布一膜形式、下层土工膜采用两布一膜形式，铺设时采用上层PE膜和下层无纺布相接触，上层土工膜无纺布通过砂浆层和底梯形渠道衬砌外表面固定连接，下层土工膜无纺布通过砂浆层和渠道基土固定连接（需要避免下层土工膜的PE膜与土体直接接触而破坏），此种铺设形式对于不同断面尺寸的弧底形渠道都具有适用性；如图1-4所示，一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，主要包括渠基土1、下层土工膜2、上层土工膜3、弧底梯形衬砌4和砂浆层5，渠基土1顶部为凹陷的弧底梯形结构，渠基土1通过砂浆层5和下层土工膜2连接，所述上层土工膜3置于下层土工膜2上部，上层土工膜3通过砂浆层5和弧底梯形衬砌4连接。
其中，所述下层土工膜2由两层下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2组成，所述上层土工膜3由上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2组成，所述渠基土1通过砂浆层5和其中一层下层土工膜无纺布2-1固定连接，其中一层下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2的下表面固定连接，下层土工膜PE膜2-2的上表面和另一层下层土工膜无纺布2-1固定连接，所述上层土工膜PE膜3-2紧贴另一层下层土工膜无纺布2-1上表面设置，上层土工膜PE膜3-2和上层土工膜无纺布3-1固定连接，上层土工膜无纺布3-1通过砂浆层5和弧底梯形衬砌4固定连接。本实施方式采用的双层复合垫层，采用下层土工膜无纺布和上层土工膜PE膜相对（紧贴）的方式，能够适应不同截面尺寸的弧底梯形渠道。
其中，所述下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2、上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2之间的连接采用焊接或胶接。
其中，所述渠基土1顶部凹陷的弧底梯形结构和弧底梯形衬砌4的外轮廓相匹配设置。
其中，所述上层土工膜3上部通过若干弧底梯形衬砌4拼接成弧底梯形衬砌渠道。
其中，所述PE膜为聚乙烯膜，PE膜可采用聚氯乙烯（PVC）和乙烯、醋酸乙烯共聚物（EVA）等代替。
实施例2：当渠坡比大于2.5时，双层土工膜垫层上层土工膜和下层土工膜均采用一布一膜形式，铺设时采用上层PE膜和下层PE膜相接触，上层土工膜无纺布通过砂浆层和底梯形渠道衬砌外表面固定连接，下层土工膜无纺布通过砂浆层和渠道基土固定连接，采用上层土工膜PE膜和下层土工膜PE膜相接触；此时双膜间摩擦力最小，防冻胀效果最好，但是衬砌相对土体滑移较大，因此最适用于缓坡渠道（渠坡比大于2.5）；如图5-6所示，一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，主要包括渠基土1、下层土工膜2、上层土工膜3、弧底梯形衬砌4和砂浆层5，渠基土1通过砂浆层5和下层土工膜2连接，所述上层土工膜3置于下层土工膜2上部，上层土工膜3通过砂浆层5和弧底梯形衬砌4连接。
其中，所述下层土工膜2由下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2组成，所述上层土工膜3由上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2组成，所述渠基土1通过砂浆层5和下层土工膜无纺布2-1固定连接，下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2固定连接，所述上层土工膜PE膜3-2紧贴下层土工膜PE膜2-2上表面设置，上层土工膜PE膜3-2和上层土工膜无纺布3-1固定连接，上层土工膜无纺布3-1通过砂浆层5和弧底梯形衬砌4固定连接。本实施方式采用的双层复合垫层，采用下层土工膜PE膜和上层土工膜PE膜相对（紧贴）的方式，双膜间摩擦力最小，防冻胀效果最好，但是衬砌相对渠基土上的渠坡滑移较大，因此最适用于缓坡渠道（渠坡比大于2.5）。
其中，所述下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2、上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2之间的连接采用焊接或胶接。
实施例3：当渠坡比小于1.5时，双层土工膜垫层上层土工膜和下层土工膜均采用两布一膜形式，铺设时采用上层无纺布和下层无纺布相接触，上层土工膜无纺布通过砂浆层和底梯形渠道衬砌外表面固定连接，下层土工膜无纺布通过砂浆层和渠道基土固定连接，采用上层土工膜无纺布和下层土工膜无纺布相接触；衬砌滑移距离最小，稳定性最佳，适用于渠坡较陡（渠坡比小于1.5）；如图7-8所示，一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，主要包括渠基土1、下层土工膜2、上层土工膜3、弧底梯形衬砌4和砂浆层5，渠基土1通过砂浆层5和下层土工膜2连接，所述上层土工膜3置于下层土工膜2上部，上层土工膜3通过砂浆层5和弧底梯形衬砌4连接。
其中，所述下层土工膜2由两层下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2组成，所述上层土工膜3由两层上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2组成，所述渠基土1通过砂浆层5和其中一层下层土工膜无纺布2-1固定连接，其中一层下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2固定连接，下层土工膜PE膜2-2和另一层下层土工膜无纺布2-1固定连接，上层土工膜无纺布3-1紧贴另一层下层土工膜无纺布2-1上表面设置；其中一层上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2固定连接，上层土工膜PE膜3-2和另一层上层土工膜无纺布3-1固定连接，另一层上层土工膜无纺布3-1和通过砂浆层5和弧底梯形衬砌4固定连接。本实施方式采用的双层复合垫层，采用下层土工膜无纺布和上层土工膜无纺布相对（紧贴）的方式，衬砌滑移距离最小，稳定性最佳，适用于渠坡较陡（渠坡比小于1.5）。
其中，所述下层土工膜无纺布2-1和下层土工膜PE膜2-2、上层土工膜无纺布3-1和上层土工膜PE膜3-2之间的连接采用焊接或胶接。
需要说明的是，本发明为一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，使用时主要采用以上三个实施例所述的三种方式进行施工，通常情况下，渠坡陡峭度适中，此时双层土工膜铺设采用上层PE膜和下层无纺布相接触，上层土工膜无纺布通过砂浆层和底梯形渠道衬砌外表面固定连接，下层土工膜PE膜通过砂浆层和渠道基土固定连接，此种铺设形式对于不同断面尺寸的弧底形渠道都具有适用性。当渠坡比大于2.5时，采用上层土工膜PE膜和下层土工膜PE膜相接触；此时双膜间摩擦力最小，防冻胀效果最好，但是衬砌相对土体滑移较大，因此最适用于缓坡渠道（渠坡比大于2.5）。当渠坡比小于1.5时，采用上层土工膜无纺布和下层土工膜无纺布相接触；衬砌滑移距离最小，稳定性最佳，适用于渠坡较陡（渠坡比小于1.5）。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，主要包括渠基土、下层土工膜、上层土工膜、弧底梯形衬砌和砂浆层，渠基土顶部为凹陷的弧底梯形结构，渠基土通过砂浆层和下层土工膜连接，所述上层土工膜置于下层土工膜上部，上层土工膜通过砂浆层和弧底梯形衬砌连接；
所述下层土工膜由两层下层土工膜无纺布和下层土工膜PVC或EVA膜组成，所述上层土工膜由上层土工膜无纺布和上层土工膜PVC或EVA膜组成，所述渠基土通过砂浆层和其中一层下层土工膜无纺布固定连接，其中一层下层土工膜无纺布和下层土工膜PVC或EVA膜的下表面固定连接，下层土工膜PVC或EVA膜的上表面和另一层下层土工膜无纺布固定连接，所述上层土工膜PVC或EVA膜紧贴另一层下层土工膜无纺布上表面设置，上层土工膜PVC或EVA膜和上层土工膜无纺布固定连接，上层土工膜无纺布通过砂浆层和弧底梯形衬砌固定连接；
所述下层土工膜无纺布和下层土工膜PVC或EVA膜、上层土工膜无纺布和上层土工膜PVC或EVA膜之间的连接采用焊接或胶接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，其特征在于：所述渠基土顶部凹陷的弧底梯形结构和弧底梯形衬砌的外轮廓相匹配设置。
3.根据权利要求1所述的一种适用于寒区弧底梯形衬砌渠道防冻胀破坏的双层复合垫层，其特征在于：所述上层土工膜上部通过若干弧底梯形衬砌拼接成弧底梯形衬砌渠道。
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