CN109555084A - 库底土工膜防渗铺盖集气排气结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种库底土工膜防渗铺盖集气排气结构及施工方法。本发明的目的是解决库底土膜膜下排水槽排气不畅或者膜下无排水系统的土工膜的排气问题，消除土工膜气胀风险。本发明的技术方案是：一种库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：在库底基础上设置集气箱体和下部支持层；所述集气箱体内具有腔室，集气箱体的下端制有一圈支撑环，支撑环上表面制有一圈集气槽，集气槽经排气管连通集气箱体内的腔室，集气箱体顶部设有与其内腔室连通的出气孔，出气孔上接有排气止逆阀；所述下部支持层厚度与集气箱体的支撑环厚度接近，下部支持层上表面及支撑环上表面覆盖土工膜，该土工膜锚固于所述集气箱体的侧壁。
Description
技术领域
本发明涉及一种库底土工膜防渗铺盖集气排气结构及施工方法。适用于浸没于死水位以下相对平坦库底，采用土工膜防渗，膜下为天然地基，尤其是没有设置排水系统的水库防渗工程。
背景技术
当库底采用土工膜作为主要防渗结构时应考虑气胀顶托破坏问题。对于采用“前堵后排”理念设置的土工膜防渗体系，由于底部有完善的排水系统，可以兼做排气系统，一般不专门设置排气设施。但是目前出现一些工程，虽然在土工膜底部设置了排水槽，但也出现气胀顶托而破坏土工膜的情况。当膜下土体排水性能较差，处于饱和状态时，设置的排水沟槽被水体占据，由于气体在水中具有上浮的特性，因此无法顺利与水一同通过排水沟槽排除而向地形相对较高，土工膜上部水压相对较小的地方集中，形成鼓包。当鼓包达到一定大小(气体逐渐增多或者水位降落气体压力相应减小，体积膨胀而使鼓包进一步增大)就会造成土工膜破坏。
另外也存在一些工程，库底不适宜设置排水系统，例如当库底土工膜为延长渗径的辅助防渗系统时。对于未设置排水系统的土工膜防渗结构，一般通过随土工膜铺设及时设置压重的方式，将膜下气体排出。但是这种处理措施并不能完全将底部气体排除彻底，特别是滞留在土体孔隙中的气体。水库蓄水，库水通过土工膜或者库岸向膜下渗漏，膜下土体中的气体上浮，在膜下产生鼓包，从而对土工膜形成顶托。当基础未清理干净，或者填筑体内本身存在腐殖质时，长期在水下将产生沼气，也会形成鼓包顶托土工膜。
目前排水结构除了排水、排气沟槽外，还可以在土工膜上设置止逆阀，但从前述中可以看出，排水排气槽存在可能被堵塞而失去排气功能的风险。而止逆阀必须在底部气压超过上部水压作用下才会发生排气作用，这种在极限状态下才产生效果的功能在实际运行中对结构可靠性要求非常高，面对运行条件复杂的库底土工膜出现排气不畅的可能性也相对较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种库底土工膜防渗铺盖集气排气结构及其施工方法，以解决库底土膜膜下排水槽排气不畅或者膜下无排水系统的土工膜的排气问题，消除土工膜气胀风险。
本发明所采用的技术方案是：一种库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：在库底基础上设置集气箱体和下部支持层；
所述集气箱体内具有腔室，集气箱体的下端制有一圈支撑环，支撑环上表面制有一圈集气槽，集气槽经排气管连通集气箱体内的腔室，集气箱体顶部设有与其内腔室连通的出气孔，出气孔上接有排气止逆阀；
所述下部支持层厚度与集气箱体的支撑环厚度接近，下部支持层上表面及支撑环上表面覆盖土工膜，该土工膜锚固于所述集气箱体的侧壁。
所述土工膜具有有助于其下方的气体向所述集气箱体聚集的坡度。
所述土工膜与所述支撑环及下部支持层之间设有覆盖所述集气槽的土工排水网垫。
所述集气槽内填充无砂混凝土。
所述排气止逆阀具有阀体，阀体内具有阀腔，阀体下端开有与阀腔连通的进气孔，阀腔内置有能封堵进气孔的密封体，阀体侧壁上开设有若干连通阀体外侧壁及阀腔内的密封体上方区域的进水孔和排气孔。
所述阀体上进水孔和排气孔的外侧孔口位置低于其内侧孔口位置。
所述密封体上方的阀腔的内壁上设有若干用于限制密封体向上运动范围的卡钉。
所述排气止逆阀经钢管连通所述集气箱体上的出气孔。
一种所述库底土工膜防渗铺盖集气排气结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：
库底基础开挖，库底基础上设置一个或多个防渗区域；
库底基础上填筑下部支持层并在下部支持层表面铺设土工膜，防渗区域的中心位置设置集气箱体，下部支持层上表面在防渗区域的中间位置高四周低形成排气坡度；
集气箱体的集气槽内回填无砂混凝土；
集气箱体的集气槽上铺一层土工排水网垫；
将所述土工膜覆盖于土工排水网垫上，并将该土工膜锚固在集气箱体的侧壁上；
在集气箱体的出气孔上安装排气止逆阀。
所述排气止逆阀通过钢管安装于所述集气箱体的出气孔上。
本发明的有益效果是：本发明利用集气箱体自身的高度以及土工膜铺设形成的倾斜坡度，在集气箱体内形成一个低气压点，增加气体向集气箱体运动的动力。
本发明利用土工膜顶部和集气箱体顶部的水头差，提高排气止逆阀开启压力，并适当降低相应控制精度的要求，止逆阀排气的可靠性有效提高；通过在排气止逆阀下部加装钢管，通过钢管与集气箱体连接可以进一步增加土工膜顶部水压与排气止逆阀顶部的水头差，进一步提高止逆阀排气的可靠性和土工膜运行的安全性。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
图2为实施例1中排气止逆阀的结构示意图。
图3为实施例1中阀体的结构示意图。
图4为实施例1中的横截面示意图。
图5为实施例1中密封体的示意图。
图6为实施例2的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种库底土工膜3防渗铺盖集气排气结构，库底基础1划分成多个防渗区域，在库底基础1上填筑下部支持层2并在防渗区域的中心位置设置集气箱体5。
本实施例中集气箱体5为一个由钢筋混凝土浇筑而成的、倒扣的四方箱体，集气箱体5内具有有腔室，该集气箱体的下端制有一圈支撑环501，支撑环501的上表面制有一圈集气槽6，集气槽6经集气箱体5内的排气管7连通集气箱体5内的腔室，集气箱体5顶部设有与其内腔室连通的出气孔502。
本例中下部支持层2的厚度与集气箱体5的支撑环501厚度相近，为了使气体排除通畅，防渗区域内的下部支持层2上表面填筑成在防渗区域中间位置高、四周低的非等高程平面，在下部支持层2上表面形成越靠近防渗区域中心的集气箱体5高度越高的排气坡度，排气坡度不小于1％。
本实施例中在集气箱体5的集气槽6内回填无砂混凝土，无砂混凝土回填至与支撑环501上表面齐平，集气槽6上覆盖一层土工排水网垫4，土工排水网垫4的铺设范围在不影响土工膜3锚固和防渗的条件下，尽可能大一些，以利于引导周围的气体。集气槽6内的无砂混凝土即把集气槽填充了，也起到排气的作用，这样气到这集气槽周边的时候就会通过无砂混凝土内部的孔隙和管子排到箱体里去。
本例中在下部支持层2上表面及支撑环501上表面铺设土工膜3，土工膜3锚固于集气箱体5的侧壁。由于下部支持层2上表面具有排气坡度，覆盖于下部支持层2上表面的土工膜3具有有助于其下方的气体向位于防渗区域中间的集气箱体5聚集的排气坡度。
本实施例中在集气箱体5顶部的出气孔502上安装排气止逆阀8，如图2～图4所示，排气止逆阀8具有阀体，阀体分为底部阀体部分801和上部防污罩802，阀体外部由耐腐蚀性的不锈钢材质制造。底部阀体部分801的上部设有锥形空腔，底部阀体部分801的底部设有连通锥形空腔的进气孔9；上部防污罩802内具有柱形空腔，上部防污罩802的侧壁上设有若干与其内柱形空腔连通的进水孔13、排气孔14，进水孔13设置在上部防污罩802的中部，排气孔14设置在上部防污罩802的顶部。上部防污罩802和下部阀体部分通过螺栓15连接，上部防污罩802内的柱形空腔与底部阀体部分801内的锥形空腔拼合形成阀腔。
本例在在阀体的阀腔内放置有密封体10，该密封体的上部为略小于柱形空腔的圆柱体，密封体10的下端为与锥形空腔相适配的椎体。密封体10材质为天然无毒橡胶加底部不锈钢钢板垫片17组成，不锈钢钢板垫片17的直径略小于锥形空腔底部尺寸，并具有足够的刚度，保证在设计水头下，钢板不发生明显变形(见图5)。
密封体10材质的密度和大小设计需要在设计荷载下顶起浮动，设计荷载与集气箱体5顶与周围土工膜3面的高差有关，极限不大于其高差，建议取高差的0.2倍所对应的水头，作为密封体10顶托浮动的设计荷载。
本实施例的具体施工方法如下：
库底基础1开挖，库底基础1上设置多个防渗区域；
库底基础1上填筑下部支持层2并在下部支持层2表面铺设土工膜3，防渗区域的中心位置设置集气箱体5，下部支持层2上表面在防渗区域的中间位置高四周低形成排气坡度；
集气箱体5的集气槽6内回填无砂混凝土；
集气箱体5的集气槽6上铺一层土工排水网垫4；
土工膜3铺设至支撑环501上表面并覆盖土工排水网垫4，并将该土工膜锚固在集气箱体5的侧壁上；
在集气箱体5的出气孔502上安装排气止逆阀8。
实施例2：如图6所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处经在于本实施例中排气止逆阀8经钢管18接于集气箱体5上，该排气止逆阀8的进气孔9经钢管18连通顶部的出气孔502。
Claims (10)
1.一种库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：在库底基础(1)上设置集气箱体(5)和下部支持层(2)；
所述集气箱体(5)内具有腔室，集气箱体(5)的下端制有一圈支撑环(501)，支撑环(501)上表面制有一圈集气槽(6)，集气槽(6)经排气管(7)连通集气箱体(5)内的腔室，集气箱体(5)顶部设有与其内腔室连通的出气孔(502)，出气孔(502)上接有排气止逆阀(8)；
所述下部支持层(2)厚度与集气箱体(5)的支撑环(501)厚度接近，下部支持层(2)上表面及支撑环(501)上表面覆盖土工膜(3)，该土工膜锚固于所述集气箱体(5)的侧壁。
2.根据权利要求1所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述土工膜(3)具有有助于其下方的气体向所述集气箱体(5)聚集的坡度。
3.根据权利要求2所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述土工膜(3)与所述支撑环(501)及下部支持层(2)之间设有覆盖所述集气槽(6)的土工排水网垫(4)。
4.根据权利要求2或3所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述集气槽(6)内填充无砂混凝土。
5.根据权利要求1所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述排气止逆阀(8)具有阀体，阀体内具有阀腔，阀体下端开有与阀腔连通的进气孔(9)，阀腔内置有能封堵进气孔(9)的密封体(10)，阀体侧壁上开设有若干连通阀体外侧壁及阀腔内的密封体(10)上方区域的进水孔(13)和排气孔(14)。
6.根据权利要求5所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述阀体上进水孔(13)和排气孔(14)的外侧孔口位置低于其内侧孔口位置。
7.根据权利要求5或6所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述密封体(10)上方的阀腔的内壁上设有若干用于限制密封体(10)向上运动范围的卡钉(12)。
8.根据权利要求1或5所述的库底土工膜防渗铺盖集气排气结构，其特征在于：所述排气止逆阀(8)经钢管(18)连通所述集气箱体(5)上的出气孔(502)。
9.一种权利要求1～8任意一项所述库底土工膜防渗铺盖集气排气结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：
库底基础(1)开挖，库底基础(1)上设置一个或多个防渗区域；
库底基础(1)上填筑下部支持层(2)并在下部支持层(2)表面铺设土工膜(3)，防渗区域的中心位置设置集气箱体(5)，下部支持层(2)上表面在防渗区域的中间位置高四周低形成排气坡度；
集气箱体(5)的集气槽(6)内回填无砂混凝土；
集气箱体(5)的集气槽(6)上铺一层土工排水网垫(4)；
将所述土工膜(3)覆盖于土工排水网垫(4)上，并将该土工膜(3)锚固在集气箱体(5)的侧壁上；
在集气箱体(5)的出气孔(502)上安装排气止逆阀(8)。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：所述排气止逆阀(8)通过钢管(18)安装于所述集气箱体(5)的出气孔(502)上。
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