CN112032404A - 一种穿堤管道减震结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿堤管道减震结构，包括布置在堤防内部的减震箱涵组，还包括固定镇墩和管道，所述减震箱涵组的前后两端均延伸出堤防，并封堵连接有固定镇墩，固定镇墩内设有与减震箱涵组相连通的管道通道，所述管道铺设于减震箱涵组内部的穿管通道内，所述管道包括管道本体和包裹在管道本体外的缓冲层；本发明结构独特、减震效果好、施工方便，有效的解决了现有管道在正常运作时振动会造成管土分离现象引起不均匀沉降，使管道发生变形造成穿堤管道的渗漏，危害整体结构的稳定性和堤防安全的问题。

Description

一种穿堤管道减震结构

技术领域

本发明属于堤防防洪安全穿堤管道减振领域，具体涉及一种穿堤管道减震结构。

背景技术

我国由于气候原因，洪涝灾害频发，南方地区几乎每年夏季都会受到洪水侵扰。而堤防则是抵御洪、潮水的一项重要工程设施，在防洪、灌溉、供水、航运等方面带来了巨大的效益，对经济发展与社会安定尤为重要。随着国家的经济飞速发展，管道穿堤工程日益增多，并且具有不影响交通运输、不破坏环境，施工周期短、造价低等特点，因此实际应用十分广泛。

穿堤管道在输流过程中多为高压状态运行，由于动力或控制系统动作等扰动，常会使输送系统出现水击工况，引起振动。因此在管道的敷设需要穿过堤身时，管道运作时产生的振动会造成管道与周围土体的接触面发生变化，影响土体的密实度，可能导致缝隙的产生，造成管道结合部松动渗漏甚至爆裂，并对堤防造成一定程度的破坏。

目前，工程中采用的穿堤管道结构通常将钢管放置于钢筋混凝土箱涵内，钢管与箱涵之间的空隙用中粗砂填充。由于结构比较简单，在管道正常运作的情况下，依然存在着振动问题，对结构的自身稳定造成影响，并对堤防安全不利。同时，由于管道与土体之间刚度和变形的差异性加上管道本身的振动会造成管土分离现象，引起不均匀沉降，进而对管道变形产生影响，对穿堤结构不利影响堤防安全。并且振动会加剧穿堤管道的渗漏问题，渗水会危害整体结构的稳定性，危害堤防安全。为确保不影响堤防在其原设计条件下的安全运作，并使管道穿堤时不留下安全隐患，需要对现有穿堤管道结构进行改进创新，将其对堤防设施的影响尽可能的减小。

发明内容

针对现有穿堤管道结构存在的缺陷和问题，本发明提供一种穿堤管道减震结构，结构独特、减震效果好、施工方便，有效的解决了现有管道在正常运作时振动会造成管土分离现象引起不均匀沉降，使管道发生变形造成穿堤管道的渗漏，危害整体结构的稳定性和堤防安全的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种穿堤管道减震结构，包括布置在堤防内部的减震箱涵组，还包括固定镇墩和管道，所述减震箱涵组的前后两端均延伸出堤防，并封堵连接有固定镇墩，固定镇墩内设有与减震箱涵组相连通的管道通道，所述管道铺设于减震箱涵组内部的穿管通道内，所述管道包括管道本体和包裹在管道本体外的缓冲层，所述管道的前后两端均向外穿过固定镇墩内管道通道延伸出堤防，且管道与穿管通道内壁和管道通道之间均存在装配间隙，并填充有中粗砂；所述减震箱涵组包括多节密封连接在一起的减震箱涵，所述减震箱涵包括箱涵基础和箱涵盖板，箱涵基础包括箱涵底座和位于箱涵底座左右两侧的支撑边墙，所述箱涵底座的底面沿纵向间隔设有多条防滑凸齿，所述箱涵盖板的左右两端分别搭设在相邻支撑边墙的顶端，所述支撑边墙的顶端均沿纵向设有向下凹陷的沟槽，位于沟槽上方的箱涵盖板底面沿纵向设有与沟槽相适配的键槽，且键槽匹配卡嵌在沟槽内；所述沟槽内侧的支撑边墙顶端与盖板之间设有止水结构。

进一步的，所述箱涵基础和箱涵盖板均为橡胶混凝土浇筑而成，且其内部均铺设有钢筋骨架。

进一步的，所述键槽的厚度尺寸为a，所述键槽的宽度尺寸为b，其中3a≤b≤10a，且键槽的厚度尺寸a不小于30mm。

进一步的，所述缓冲层为橡胶材质保护层。

进一步的，所述管道本体的直径尺寸为a，所述管道外部缓冲层的厚度尺寸为b，当管道本体直径尺寸a小于1m时，管道外部缓冲层的厚度尺寸为b为10mm；当管道本体直径尺寸a大于1m时，管道外部缓冲层的厚度尺寸为b为为

至

之间。

进一步的，所述减震箱涵左右两侧支撑边墙的外侧壁上均布有齿墙。

进一步的，所述止水结构包括沿纵向镶嵌在支撑边墙顶端的竖直止水带，止水带的顶端向上凸起。

进一步的，所述防滑凸齿的水平横切面为V形。

本发明的有益效果：本发明提供的一种穿堤管道减震结构，结构独特，包括管道、固定镇墩和布置在堤防内部的减震箱涵组，所述减震箱涵组前后两侧的堤防外均设有固定镇墩，固定镇墩内设有与减震箱涵组相连通的管道通道，管道铺设于减震箱涵组内部，且管道的前后两端均向外穿过固定镇墩内管道通道延伸出堤防，固定镇墩用以对管道起到支撑作用，并防止管道发生位移影响整体结构的整体性和稳定性；管道外包裹有缓冲层，缓冲层为橡胶材质，具有较好的弹性、抗震性、耐磨性，耐侵蚀性等特点，管冲层与减震箱涵内壁和管道通道之间均存在装配间隙，并填充有中粗砂，管道外部的缓冲层可以减少管道在正常运作自身产生的振动，并减轻震动的传递，从而避免发成管土分离现象，而且缓冲层还可以减少由地震或者其他因素引发的外部振动对管道的影响，抵抗外部环境的侵蚀，保护管道，进而保护堤防建筑的安全。

减震箱涵包括箱涵基础和箱涵盖板，箱涵盖板搭封堵搭设在箱涵基础的支撑边墙上，支撑边墙的顶端均沿纵向设有向下凹陷的沟槽，位于沟槽上方的箱涵盖板底面沿纵向设有与沟槽相适配的键槽，且键槽匹配卡嵌在沟槽内；通过键槽与沟槽的配合不仅能在安装箱涵盖板时对箱涵盖板进行定位，并且通过键槽与沟槽的配合可以使箱涵盖板与箱涵基础结合的更加紧密，使其在运作时拥有更强的稳定性，而且当键槽匹配卡嵌在沟槽内时，键槽与沟槽匹配组合构成了一个U形连通器，从而若当有水从外部通过箱涵盖板与箱涵基础之间的分段缝向减震箱涵内部渗透时，键槽与沟槽会对水进行阻拦，并且沟槽内侧的支撑边墙顶端与盖板之间设有止水结构，从而进一步提高了箱涵盖板与箱涵基础之间分段缝处的防渗能力；减震箱涵的底部设有防滑凸齿，不仅增强了减震箱涵的抗滑能力，而且两防滑凸齿之间的减震箱涵不与坝体接触，从而可避免水沿减震箱涵的底部向上反渗，并且箱涵基础和箱涵盖板均是由橡胶混凝浇筑而成，与现有常态混凝土相比具有延展性高、抗冲击性强、耐久性高的特点，并且在进行配筋之后的性能也强于常态混凝土，并且可降低在穿堤过程中发出的震动对堤防建筑的影响，保证了堤防的安全，增强了堤防防洪的稳定性。

本发明提供一种穿堤管道减震结构，结构独特、减震效果好、施工方便，有效的解决了现有管道在正常运作时振动会造成管土分离现象引起不均匀沉降，使管道发生变形造成穿堤管道的渗漏，危害整体结构的稳定性和堤防安全的问题。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1中A-A向剖视结构示意图。

图3是图1中B-B向剖视结构示意图。

图4是图1中C-C向剖视结构示意图。

图5是本发明减震箱涵上键槽与止水布置示意图。

图6是本发明减震箱涵底部防滑凸齿结构示意图。

图7是本发明管道支撑件结构示意图。

图8是本发明排水通道开设位置示意图。

图中标号：1为减震箱涵组，11为箱涵基础，111为箱涵底座，112为支撑边墙，113为防滑凸齿，114为沟槽，115为键槽，1141为排水孔，12为箱涵盖板，2为管道，21为管道本体，22为缓冲层，3为固定镇墩，4为碎石，5为中粗砂，6为管道支撑件，61为固定套，62为支撑翼板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

穿堤管道在输流过程中多为高压状态运行，由于动力或控制系统动作等扰动，常会使输送系统出现水击工况，引起振动。因此在管道的敷设需要穿过堤身时，管道运作时产生的振动会造成管道与周围土体的接触面发生变化，影响土体的密实度，可能导致缝隙的产生，造成管道结合部松动渗漏甚至爆裂，并对堤防造成一定程度的破坏。目前，管道的敷设需要穿过堤身时，普遍采用穿堤方式是将管道放置于钢筋混凝土箱涵内，钢管与箱涵之间的空隙用中粗砂填充。但管道在正常运作的情况下，依然存在着振动问题，对结构的自身稳定造成影响，并对堤防安全不利。同时，由于管道与土体之间刚度和变形的差异性加上管道本身的振动会造成管土分离现象，引起不均匀沉降，进而对管道变形产生影响，对穿堤结构不利影响堤防安全。并且振动会加剧穿堤管道的渗漏问题，渗水会危害整体结构的稳定性，危害堤防安全。

针对上述问题，本发提供了一种穿堤管道减震结构，如图1-5所示，包括布置在堤防内部的减震箱涵组1，还包括管道2和固定镇墩3，减震箱涵组1的前后两端均延伸出堤防，并封堵连接有固定镇墩3，固定镇墩3内设有与减震箱涵组相连通的管道通道，固定镇墩3为普通镇墩，管道2铺设于减震箱涵组1内部的穿管通道内，管道2包括管道本体21和包裹在管道本体外的缓冲层22，穿冲层22为橡胶材质，具有较好的弹性、抗震性、耐磨性，耐侵蚀性等特点，管道的前后两端均向外穿过固定镇墩3内管道通道延伸出堤防，且管道2与穿管通道内壁和管道通道之间均存在装配间隙，并密实填充有中粗砂，管道2外部的缓冲层22可以减少管道22在正常运作自身产生的振动，并减轻震动的传递，从而避免发管道2在穿管通道内发生管土分离现象，而且缓冲层22还可以减少由地震或者其他因素引发的外部振动对管道的影响，抵抗外部环境的侵蚀，保护管道，进而保护堤防建筑的安全，并且缓冲层具有耐腐蚀的特点，可以提高管道的使用寿命；管道2在出入堤防时，会产生弯管段，固定镇墩3以对管道2起到支撑作用，防止管道2位移等对整体结构产生的不利影响，且穿过固定镇墩3的管道2下部铺设有碎石4形成支撑基层，管道2周围填充有中粗砂5形成保护层，中粗砂上也抛填有碎石4，管道2周围填充的中粗砂5可以有效地保护管道2不与碎石发生直接接触，从而避免了管道2与碎石4接触摩擦，影响管道寿命。

管道2外部缓冲层的厚度尺寸与管道本体的直径尺寸有关，管道本体21直径尺寸为a，管道2外部缓冲层22的厚度尺寸为b，当管道本体直径尺寸a小于1m时，管道外部缓冲层的厚度尺寸为b为10mm；当管道本体直径尺寸a大于1m时，管道外部缓冲层的厚度尺寸为b为

至

之间，按此标准设置管道外部缓冲层的厚度可以在保证管道安全运行的前提下避免材料的浪费与性能过剩。

减震箱涵组1包括多节密封连接在一起的减震箱涵，减震箱涵内设矩形穿管通道，且每节减震箱涵的长度尺寸均为10m，如图4、图5所示减震箱涵包括箱涵基础11和箱涵盖板12，箱涵基础11包括箱涵底座111和位于箱涵底座左右两侧的支撑边墙112，箱涵盖板的左右两端分别搭设在相邻支撑边墙112的顶端，且箱涵盖12与箱涵基础11之间匹配构成一前后两端为开口的矩形穿管通道，箱涵基础11与箱涵盖板12均为橡胶混凝土浇筑而成，其内部均铺设有钢筋骨架，用以增减震箱涵的支撑强度，与现有常态混凝土相比具有采用橡胶混凝土浇筑而成的减震箱涵具有延展性高、抗冲击性强、耐久性高的特点，并且在进行穿堤时，采用橡胶混凝土浇筑而成的减震箱涵所发出震动较低，从而降低了对堤防建筑的影响，保证了堤防的安全，增强了堤防防洪的稳定性；减震箱涵内部矩形穿管通道的尺寸由管道的厚度与边界距离行业规范确定，且其减震箱涵各部位的厚度尺寸与用以浇筑减震箱涵橡胶混凝土的强度尺寸均可根据工程具体需求改变，例如：根据以往施工经验，箱涵底座111和箱涵底座左右两侧的支撑边墙112的厚度尺寸为250mm，箱涵盖板12的厚度尺寸为300mm，且用以浇筑减震箱涵的橡胶混凝土的强度不低于C25。

箱涵底座111的底面沿纵向间隔设有多条防滑凸齿113，防滑凸齿113的设置方式可采取在于箱涵基础11一起浇筑成型，防滑凸齿113不仅增强了减震箱涵的抗滑能力，而且两防滑凸齿113之间的减震箱涵不与堤防接触，从而可避免水沿减震箱涵的底部向上反渗。

支撑边墙112的顶端均沿纵向设有向下凹陷的沟槽114，位于沟槽114上方的箱涵盖板12底面沿纵向设有与沟槽114相适配的键槽115，且键槽115匹配卡嵌在沟槽114内；键槽的厚度尺寸为a，键槽的宽度尺寸为b，其中3a≤b≤10a，且键槽的厚度a不小于30mm；沟槽114内侧的支撑边墙顶端与盖板之间设有止水结构，止水结构的形式可以为多种，例如：止水结构为竖直止水带，止水带沿纵向镶嵌在支撑边墙的顶端，且止水带的顶端向上凸起设置；通过键槽与沟槽的配合不仅能在安装箱涵盖板时对箱涵盖板进行定位，还可以使箱涵盖板与箱涵基础结合的更加紧密，使其在运作时拥有更强的稳定性，并且当键槽匹配卡嵌在沟槽内时，键槽与沟槽匹配组合构成了一个U形连通器，从而若当有水从外部通过箱涵盖板与箱涵基础之间的分段缝向减震箱涵内部渗透时，键槽与沟槽会对水进行阻拦，而且当当键槽匹配卡嵌在槽内时，位于沟槽内侧支撑边墙顶端的止水带会受到箱涵盖板12的挤压从而产生形变，从而进一步提高了箱涵盖板与箱涵基础之间分段缝处的防渗能力，防止水从外部通过箱涵盖板12与箱涵基础11之间的分段缝渗透进减震箱涵内部，使减震箱内部填充的中粗砂与水接触后发生结块沉降现象。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于所述防滑凸齿的形状不同。

如图6所示，箱涵底座111的底面沿纵向间隔均布设有多条防滑凸齿113，且防滑凸齿的水平横切面为V形，防滑凸齿113的设置方式可采取在于箱涵基础11一起浇筑成型，两防滑凸齿113之间的减震箱涵不与堤防接触，从而可避免水沿减震箱涵的底部向上反渗，并且与实施例1相比，本实施例箱涵底座111的底面防滑凸齿的水平横切面为V形，从而增加了防滑凸齿113与堤防的接触面积，提高了减震箱涵与堤防的摩擦力，从而不仅增强了减震箱涵抗前后滑动的能力，还增强了减震箱涵抗左右滑动的能力。

实施例3

实施例3与实施例2的区别在于所述沟槽的槽底向外倾斜设有排水孔。

如图8所示，沟槽114的槽底向外倾斜设有排水孔1141，如图5所示，当箱涵盖板12与箱涵基础11组装在一起时，键槽115会匹配卡嵌在沟槽114内，并匹配组合构成了一个U形连通器，当有水从外部通过箱涵盖板与箱涵基础之间的分段缝向减震箱涵内部渗透时，键槽与沟槽会对水进行阻拦，并且由于沟槽114的槽底向外倾斜设有排水孔1141，从而当水从外部通过箱涵盖板与箱涵基础之间的分段缝向减震箱涵内部渗透时，流入沟槽114内的水会通过排水孔向外排出沟槽114，从而使水不会再沟槽114内囤积，有效的避免了水长期囤积在沟槽114内对减震箱涵整体结构造成侵蚀，影响减震箱涵的使用寿命。

实施例4

实施例4与实施例3的区别在于，位于所述减震箱涵组内的管道沿轴向间隔套装有多个管道支撑件。

如图7所示，位于减震箱涵组内的管道2沿轴向间隔套装有多个管道支撑件6，管道支撑件6包括固定套61和支撑翼板62，固定套61匹配套装在管道2上，固定套61左右两侧的外环面上对称沿圆周间隔焊接固定有4块沿径向设置的支撑翼板62，且支撑翼板62的另一端与减震箱涵组穿管通道的内壁之间存在配合间隙，在使用，管道2通过管道支撑件6的两侧的支撑翼板62增大了与所填充中粗砂5之间的接触面面积，从而增大了管道2的下沉阻力，从而更有效地解决了管道2在正常运作自身产生的振动而在穿管通道内发生管土分离的问题。

Claims (8)

1.一种穿堤管道减震结构，包括布置在堤防内部的减震箱涵组，其特征在于，还包括固定镇墩和管道，所述减震箱涵组的前后两端均延伸出堤防，并封堵连接有固定镇墩，固定镇墩内设有与减震箱涵组相连通的管道通道，所述管道铺设于减震箱涵组内部的穿管通道内，所述管道包括管道本体和包裹在管道本体外的缓冲层，所述管道的前后两端均向外穿过固定镇墩内管道通道延伸出堤防，且管道与穿管通道内壁和管道通道之间均存在装配间隙，并填充有中粗砂；所述减震箱涵组包括多节密封连接在一起的减震箱涵，所述减震箱涵包括箱涵基础和箱涵盖板，箱涵基础包括箱涵底座和位于箱涵底座左右两侧的支撑边墙，所述箱涵底座的底面沿纵向间隔设有多条防滑凸齿，所述箱涵盖板的左右两端分别搭设在相邻支撑边墙的顶端，所述支撑边墙的顶端均沿纵向设有向下凹陷的沟槽，位于沟槽上方的箱涵盖板底面沿纵向设有与沟槽相适配的键槽，且键槽匹配卡嵌在沟槽内；所述沟槽内侧的支撑边墙顶端与盖板之间设有止水结构。

2.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述箱涵基础和箱涵盖板均为橡胶混凝土浇筑而成，且其内部均铺设有钢筋骨架。

3.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述键槽的厚度尺寸为a，所述键槽的宽度尺寸为b，其中3a≤b≤10a，且键槽的厚度尺寸a不小于30mm。

4.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述缓冲层为橡胶材质保护层。

5.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述管道本体的直径尺寸为a，所述管道外部缓冲层的厚度尺寸为b，当管道本体直径尺寸a小于1m时，管道外部缓冲层的厚度尺寸为b为10mm；当管道本体直径尺寸a大于1m时，管道外部缓冲层的厚度尺寸为b为

至

之间。

6.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述减震箱涵左右两侧支撑边墙的外侧壁上均布有齿墙。

7.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述止水结构包括沿纵向镶嵌在支撑边墙顶端的竖直止水带，止水带的顶端向上凸起。

8.根据权利要求1所述的穿堤管道减震结构，其特征在于，所述防滑凸齿的水平横切面为V形。

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