CN110565584A - 一种水利工程垂直止水结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水利工程垂直止水结构，包括、路基、墙体、基座和阻挡板，所述基座位于水底并与路基临水侧相连，所述墙体位于基座上，且墙体与立柱相对的侧壁上焊接有轨道，所述基座上还设有立柱；本发明还公开了一种水利工程垂直止水结构的施工流程，包括以下步骤：S1：预制混凝土板；S2：开挖基坑；S3：制模；S4：捆扎钢筋笼；S5：浇筑；S6：拆模；S7：固定活动件。本发明结构新颖，构造简洁，阻挡板可根据水位的高低自动上升一定高度，当水位高于墙体时，电力机构通过特定频率的声波传输电能，使阻挡板与轨道之间快速实现密封连接，从而使垂直防水结构的高度增加，实现无人工自动防洪目的。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种水利工程垂直止水结构及其施工方法。
背景技术
随着国民经济的发展，基础建设也逐步完善，与人们生活密切相关的河道相关工程建设也在不断的被改造，河道改造是综合治理河道的工作，为了控制河道洪水，改善防洪、灌溉、淤滩及工农业用水条件，针对不同的要求，对河道进行治导、疏通、护岸、堤防等综合治理，达到行洪安全和合理利用水土资源的目的，河道护坡是河道改造中一个基础设施.
目前，在一些公园景区等河道的两侧大都会使用一些垂直的混凝土结构来进行挡水同时也能够减少泥土的流失，但是现有的垂直的混凝土结构的高度固定，在遇到洪水的时候，洪水能够轻易的翻过垂直的混凝土结构对人民的生命财产造成威胁,在公开号为CN110016889A的专利中，提出了一种垂直止水结构，通过增加隔板、防水塑料布、柱形气囊、板型气囊等装置，在发生洪水灾害时，将防水塑料布压在隔板下并对连接处进行密封，实现临时增加防水高度的目的，但通过人工完成上述一系列过程需要消耗大量的体力和时间，若救援人员匮乏或救援速度慢，会导致洪水冲破止水结构，威胁人民生命财产安全，为此，我们提出一种水利工程垂直止水结构及其施工方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水利工程垂直止水结构及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水利工程垂直止水结构，包括路基、墙体、基座和阻挡板，所述基座位于水底并与路基临水侧相连，所述墙体位于基座上并与路基的侧壁贴合，且墙体与立柱相对的侧壁上焊接有轨道，所述基座上还设有与墙体相平行的立柱；
所述立柱的上部开设有透水穿槽并转动安装有转轮，所述立柱内开设有柱形腔，且柱形腔内安装有电力转换机构，所述转轮的底部延伸至柱形腔内并与电力转换机构固定相连；
所述立柱与墙体相对的一侧固定安装有铰链，且阻挡板通过多个连接板滑动设置在铰链上，所述阻挡板与墙体相对的一侧焊接有钢板，且钢板滑动设置在轨道内。
优选地，所述电力转换机构包括线圈、密封壳体、发射换能器和转换器，所述密封壳体的内壁上对称设置有两个永磁体，所述线圈转动设置在密封壳体内，且线圈的中轴线与密封壳体的中轴线相重合，所述线圈、发射换能器和转换器通过导线相连并共同组成换能电路。
优选地，所述阻挡板的上端为弧形，且阻挡板为碳纤维增强塑料或其他密度小且强度高的耐腐蚀材料制成，所述转轮中心点距离基座的距离等于墙体的高度。
优选地，所述钢板的端部安装有阻水板头，所述阻水板头的两侧对称设置有两块限位板，且两块限位板均与轨道的侧壁相垂直，两块所述限位板之间通过柔性套相连。
一种水利工程垂直止水结构的施工流程，包括以下步骤：
S1：预制混凝土板：将路基沿河侧植物及大型石块清除；按照基座3的规格预制混凝土板，并埋设在河底；
S2：开挖基坑：按照设计宽度，在路基临河侧开挖基坑，在基坑周围打下防水桩；将挖出的土方堆积在指定区域；
S3：制模：按照墙体的规格制作两个半模并将两个半模固定在基坑内，两个半模上方预留吊装位；按照立柱的规格预制全模，并预留透水穿槽与柱形腔，将全模固定在基座上；
S4：捆扎钢筋笼：按照两个半模内壁的规格捆扎钢筋笼，通过吊装位将钢筋笼吊装至两个半模内；
S5：浇筑混凝土：在两个半模和全模内浇筑混凝土制成墙体和立柱；
S6：拆模：待混凝土固化后，拆除两个半模和全模，并在墙体与路基之间回填步骤S2中挖出的土方；
S7：固定活动件：将转轮与电力转换机构分别安装在透水穿槽与柱形腔内；在立柱的侧壁上焊接铰链，在墙体的侧壁上焊接轨道，并将阻挡板安装在铰链与轨道之间。
本发明的有益效果：
1、通过使用碳纤维增强塑料或其他密度小且强度高的耐腐蚀材料制成阻挡板，可利用此材料的物体特性使阻挡板随水位的升高或降低来实现其位置高度的变化，并且同等质量、厚度下，使用碳纤维增强塑料制成的阻水板比刚性金属材料制成的阻水板强度更高，完全能满足临时承担水压的目的。
2、通过设置带阻水头的钢板，钢板随阻挡板高度的变化而在轨道上滑动，当阻水板头与轨道紧密贴合时，钢板、阻挡板、墙体之间会连成一个整体，从而达到临时增加垂直止水结构高度的目的。
3、使用连接板将阻挡板与铰链滑动连接，一方面不会限制阻挡板的位置，使其高度随水位的变化而变化，另一方面铰链为多个金属环相扣、焊接而成，减少了连接板与铰链的接触面积，降低了摩擦力，并且连接板在金属环上滑动时，两者之间始终有较大间隙，不易出现卡死现象。
4、通过设置转轮、线圈、密封壳体、永磁体、发射换能器、转换器等装置，当河流的水位上升到透水穿槽处时，转轮在水流的激荡下必然会一直转动，从而使永磁体与线圈的相对位置发生变化，根据法拉第电磁感应原理，线圈上会产生电流，通过转换器将这一电流转化为稳定的交变电流，从而供发射换能器使用。
5、通过设置发射换能器、转换器和接受换能器，根据压电效应原理，可在两个密封装置之间无线传输电能，不必在钢板或立柱上开设穿线槽，也无需使用外置的导线，从而降低装置锈蚀或导线漏电的可能性。
6、通过设置阻水板头、限位板、柔性套等装置，当接收换能器接收到声波并将能量转换为电能后，阻水板头内的膨胀液会同电膨胀，在限位板的作用下，膨胀液被迫向两侧运动，从而使柔性套紧贴轨道的内壁，构成密封阻水结构，并且阻水板头的上侧还安装有三角铲，可对轨道上的泥沙起到铲除的作用。
综上所述，本发明结构新颖，构造简洁，阻挡板可根据水位的高低自动上升一定高度，当水位高于墙体时，电力机构通过特定频率的声波传输电能，使阻挡板与轨道之间快速实现密封连接，从而使垂直防水结构的高度增加，实现无人工自动防洪目的。
附图说明
图1为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构在水位上升时的侧视图；
图2为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构在水位正常时的侧视图；
图3为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构中电力机构部分的结构示意图；
图4为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构中转轮部分的结构示意图；
图5为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构中连接板的结构示意图；
图6为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构中加固装置部分的结构示意图；
图7为本发明提出的一种水利工程垂直止水结构中阻水板头与轨道部分的结构示意图。
图中：1路基、2墙体、3基座、4立柱、5钢连接件、6钢支撑件、7加强筋、8轨道、9钢板、10阻挡板、11连接板、12固定块、13转轮、1301扇叶、1302心轴、1303轴承、1304密封环、14线圈、15密封壳体、16安装板、17永磁体、18发射换能器、19转换器、20穿孔、21接收换能器、22阻水板头、23限位板、24柔性套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-7，一种水利工程垂直止水结构，包括1、路基1、墙体2、基座3和阻挡板10，基座3位于水底并与路基1临水侧相连，墙体2位于基座3上并与路基1的侧壁贴合，且墙体2与立柱4相对的侧壁上焊接有轨道8，基座3上还设有与墙体2相平行的立柱4；
立柱4的上部开设有透水穿槽并转动安装有转轮13，立柱4内开设有柱形腔，且柱形腔内安装有电力转换机构，转轮13的底部延伸至柱形腔内并与电力转换机构固定相连，立柱4的底部开设有孔槽，用于平衡立柱4两侧的水压；
转轮13包括多个扇叶1301、心轴1302、上下设置的两块安装板16，两块安装板16分别固定设置在透水穿槽的上下侧壁上，心轴1302通过轴承1303与上安装板16转动连接，心轴1302的下端与下安装板16的连接处设置有密封环1304，用于防水密封；
立柱4与墙体2相对的一侧固定安装有铰链，且阻挡板10通过多个连接板11滑动设置在铰链上，阻挡板10与墙体2相对的一侧焊接有钢板9，且钢板9滑动设置在轨道8内。
立柱4的两侧与基座3之间对称设有两个固定装置，每个固定装置均包括刚连接件5，且每个刚连接件5上均焊接有加强筋7，用于结构的加强，加强筋7与刚连接件7之间平行设置有多个钢支撑件6，用于承担加强筋7所受到的压力。
本发明中，电力转换机构包括线圈14、密封壳体15、发射换能器18和转换器19，密封壳体15的内壁上对称设置有两个永磁体17，线圈14转动设置在密封壳体15内，且线圈14的中轴线与密封壳体15的中轴线相重合，线圈14、发射换能器18和转换器19通过导线相连并共同组成换能电路。
阻挡板10的上端为弧形，且阻挡板10为碳纤维增强塑料或其他密度小且强度高的耐腐蚀材料制成，转轮13中心点距离基座3的距离等于墙体2的高度。
钢板9的端部安装有阻水板头22，阻水板头22的两侧对称设置有两块限位板23，且两块限位板23均与轨道8的侧壁相垂直，两块限位板23之间通过柔性套24相连。
一种水利工程垂直止水结构的施工流程，包括以下步骤：
S1：预制混凝土板：将路基1沿河侧植物及大型石块清除；按照基座3的规格预制混凝土板，并埋设在河底；
S2：开挖基坑：按照设计宽度，在路基临河侧开挖基坑，在基坑周围打下防水桩；将挖出的土方堆积在指定区域；
S3：制模：按照墙体2的规格制作两个半模并将两个半模固定在基坑内，两个半模上方预留吊装位；按照立柱4的规格预制全模，并预留透水穿槽与柱形腔，将全模固定在基座3上；
S4：捆扎钢筋笼：按照两个半模内壁的规格捆扎钢筋笼，通过吊装位将钢筋笼吊装至两个半模内；
S5：浇筑混凝土：在两个半模和全模内浇筑混凝土制成墙体2和立柱4；
S6：拆模：待混凝土固化后，拆除两个半模和全模，并在墙体2与路基1之间回填步骤S2中挖出的土方；
S7：固定活动件：将转轮13与电力转换机构分别安装在透水穿槽与柱形腔内；在立柱4的侧壁上焊接铰链，在墙体2的侧壁上焊接轨道8，并将阻挡板10安装在铰链与轨道8之间。
本发明在施工时，需先对场地进行清理，并将路基1临河侧的植物、大型石块等杂物移除，同时按照设计规格，预制混凝土板，加工制作成基座3，并埋设在河底，然后在路基临河侧开挖一定长度的基坑，并在基坑周围打下防水桩，将基坑内的水抽去，并将挖出的土方移到指定放置位置；
按照墙体2的规格制做两个半模并将两个半模固定在基坑内，两个半模上方预留吊装位；按照立柱4的规格预制全模，并预留透水穿槽与柱形腔，将全模固定在基座3上；
按照两个半模内壁的规格捆扎钢筋笼，通过吊装位将钢筋笼吊装至两个半模中，向两个半模和全模内浇筑混凝土制成墙体2和立柱4，待混凝土固化后，拆除两个半模和全模，并在墙体2与路基1之间回填步骤S2中挖出的土方；
将转轮13与电力转换机构分别安装在透水穿槽与柱形腔内，且转轮13可通过心轴1302带动密封壳体15转动；在立柱4的侧壁上焊接铰链，在墙体2的侧壁上焊接轨道8，并将阻挡板10安装在铰链与轨道8之间；
值得说明的是，阻挡板10使用碳纤维增强塑料或其他密度小且强度高的耐腐蚀材料制成，在水中所受浮力大于其自身重力，可以漂浮在水中，并沿铰链方向竖直移动，其他刚性结构在安装时均有防锈蚀处理。
在强降雨或洪水灾害发生时，水位上升，阻挡板10也会升高，当水位超过墙体2的高度时，湍急的水流会冲刷转轮13，使其沿心轴1302转动，心轴1302随之带动密封壳体15转动，从而使永磁体17与线圈14之间的相对位置发生变化，根据法拉第电磁感应原理，线圈14上会产生电流，通过转换器19将这一电流转化为稳定的交变电流，从而供发射换能器18使用；
发射换能器18发出的声波频率为特定值，有较强的穿透力，即使在水下使用，其能量损耗也在可控范围内，发生换能器18发出的声波被接收换能器21接受，并转化为电能，通过导线这部分电能传递到阻水板头22处，阻水板头22内的膨胀液电致膨胀，膨胀液单个微粒受到电流作用后表面的张力增加，其形态由扁平态向球形态转变，多个微粒共同形变后表现出的特性即膨胀液膨胀，将柔性套24撑开，在限位板23的作用下，柔性套24紧贴轨道8的内侧壁，形成密封结构；
钢板9、阻挡板10、墙体2之间会连成一个整体，从而达到临时增加垂直止水结构高度的目的，待洪水退去，水位低于墙体2，转轮13不再转动，阻挡板10下降，随水波起伏。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种水利工程垂直止水结构，包括路基(1)、墙体(2)、基座(3)和阻挡板(10)，其特征在于，所述基座(3)位于水底并与路基(1)临水侧相连，所述墙体(2)位于基座(3)上，且墙体(2)与立柱(4)相对的侧壁上焊接有轨道(8)，所述基座(3)上还设有立柱(4)；
所述立柱(4)的上部开设有透水穿槽并转动安装有转轮(13)，所述立柱(4)内开设有柱形腔，且柱形腔内安装有电力转换机构，所述转轮(13)的底部延伸至柱形腔内并与电力转换机构固定相连；
所述立柱(4)与墙体(2)相对的一侧固定安装有铰链，且阻挡板(10)通过多个连接板(11)滑动设置在铰链上，所述阻挡板(10)与墙体(2)相对的一侧焊接有钢板(9)，且钢板(9)滑动设置在轨道(8)内。
2.根据权利要求1所述的一种水利工程垂直止水结构，其特征在于，所述电力转换机构包括线圈(14)、密封壳体(15)、发射换能器(18)和转换器(19)，所述密封壳体(15)的内壁上对称设置有两个永磁体(17)，所述线圈(14)转动设置在密封壳体(15)内，所述线圈(14)、发射换能器(18)和转换器(19)通过导线相连并共同组成换能电路。
3.根据权利要求1所述的一种水利工程垂直止水结构，其特征在于，所述阻挡板(10)的上端为弧形，且阻挡板(10)为碳纤维增强塑料或其他密度小且强度高的耐腐蚀材料制成，所述转轮(13)中心点距离基座(3)的距离等于墙体(2)的高度。
4.根据权利要求1所述的一种水利工程垂直止水结构，其特征在于，所述钢板(9)的端部安装有阻水板头(22)，所述阻水板头(22)的两侧对称设置有两块限位板(23)，且两块限位板(23)均与轨道(8)的侧壁相垂直，两块所述限位板(23)之间通过柔性套(24)相连。
5.一种水利工程垂直止水结构的施工流程，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预制混凝土板：将路基(1)沿河侧植物及大型石块清除；按照基座(3)的规格预制混凝土板，并埋设在河底；
S2：开挖基坑：按照设计宽度，在路基临河侧开挖基坑，在基坑周围打下防水桩；将挖出的土方堆积在指定区域；
S3：制模：按照墙体(2)的规格制作两个半模并将两个半模固定在基坑内，两个半模上方预留吊装位；按照立柱(4)的规格预制全模，并预留透水穿槽与柱形腔，将全模固定在基座(3)上；
S4：捆扎钢筋笼：按照两个半模内壁的规格捆扎钢筋笼，通过吊装位将钢筋笼吊装至两个半模内；
S5：浇筑：在两个半模和全模内浇筑混凝土制成墙体(2)和立柱(4)；
S6：拆模：待混凝土固化后，拆除两个半模和全模，并在墙体(2)与路基(1)之间回填步骤S2中挖出的土方；
S7：固定活动件：将转轮(13)与电力转换机构分别安装在透水穿槽与柱形腔内；在立柱(4)的侧壁上焊接铰链，在墙体(2)的侧壁上焊接轨道(8)，并将阻挡板(10)安装在铰链与轨道(8)之间。
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