CN112942241A - 自重挡水单元及岸堤潜在决口的自重挡水系统 - Google Patents

自重挡水单元及岸堤潜在决口的自重挡水系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自重挡水单元及岸堤潜在决口的自重挡水系统，属于水利工程及工程抢险技术领域，提供一种能够用于快速施工以在发生局部坍塌存在潜在决口的岸堤形成决口前构建挡水墙的自重挡水单元；其包括挡水板框架、承压底板框架、连接系和止水层，所述连接系的两端分别与挡水板框架的上端边沿和承压底板框架的前端边沿连接，以使得挡水板框架、承压底板框架和连接系形成三角连接结构，所述止水层平铺覆盖于挡水板框架和承压底板框架的内侧面上。本发明能够依靠水体自身水压力作为挡水单元的稳定力，同时采用模块化设计，便于快速地通过自重挡水单元构建挡水墙结构，能有效的以防止溃堤后导致的灾难发生。

Description

自重挡水单元及岸堤潜在决口的自重挡水系统
技术领域
本发明涉及水利工程及工程抢险技术领域，尤其涉及一种岸堤土工布防护结构及岸堤土工布防护系统。
背景技术
岸堤是沿河地带抵御洪水灾害的重要建筑物，但在汛期，受洪水水流的侵蚀、冲刷，造成岸堤破坏。洪涝灾害严重威胁着广大人民生命财产安全，尤其是长时间大面积的降雨导致河流水位上涨，岸堤局部坍塌时，若不及时修复，一旦溃堤将造成不可估量的严重损失。
目前岸堤坍塌的抢护，主要以护坡、固基为主，防止溃堤事故的发生。主要方法为：通过在坍塌部位迎水面侧抛投抗冲四面体截流石或堆砌钢筋石笼等重物抗击洪水对岸堤的继续冲刷，以阻止岸堤继续坍塌；背水面侧利用土石加倍堤岸防止稳定性崩塌造成溃堤。这种抢险方法需要较多大型工程机械设备和作业空间，人力、物力和时间投入均非常大，抢险基本都是在跟时间赛跑，快速形成挡水结构是减小因溃堤造成重大损失唯一方法。
上述常规岸堤修复方法耗费人力财力巨大，工期较长，往往由于场地局限、时间不足等因素，无法顺利修复已经部分坍塌的岸堤，从而可能承受溃堤带来的巨额经济损失。因此，在洪涝期间，河流岸堤的安全至关重要，如何快速的在岸堤潜在决口发生溃堤前形成挡水结构，是抗击灾难发生的关键，同时，也是困扰抗洪抢险工作的一大难题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种能够用于快速施工以在发生局部坍塌存在潜在决口的岸堤形成决口前构建挡水墙的自重挡水单元。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：自重挡水单元，包括挡水板框架、承压底板框架、连接系和止水层，挡水板框架的下端边沿和承压底板框架的后端边沿通过可拆卸连接配合后整体呈L形结构，在L形结构的内侧为朝水侧，所述连接系的两端分别与挡水板框架的上端边沿和承压底板框架的前端边沿连接，以使得挡水板框架、承压底板框架和连接系形成三角连接结构，所述止水层平铺覆盖于挡水板框架和承压底板框架的内侧面上；止水层的两侧边沿分别从挡水板框架和承压底板框架的两侧超出后形成搭接部，止水层的上侧边沿与挡水板框架的上端边沿连接，止水层的下侧边沿从承压底板框架的前端边沿向外延伸后形成超前覆盖部。
进一步的是：所述止水层为涂胶帆布；所述连接系为柔性钢丝绳。
进一步的是：在承压底板框架的后端边沿设置有档条，挡水板框架的下端边沿被限位地抵靠在所述档条处。
进一步的是：在挡水板框架和承压底板框架的两侧分别设置有朝向L形结构的内侧凸起的止水棱条，所述止水层覆盖在所述止水棱条上；在搭接部处设置有魔术贴连接。
进一步的是：止水层通过系带连接到挡水板框架和承压底板框架上。
进一步的是：所述挡水板框架和承压底板框架均为格栅框架结构。
另外，本发明还提供一种岸堤潜在决口的自重挡水系统，采用上述本发明所述的自重挡水单元，在岸堤潜在决口的两端的岸堤处分别设置有一个与岸堤连接的端部土工围堰，在端部土工围堰处固定设置有刚性连接框架；由若干自重挡水单元沿自重挡水单元中L形结构的两侧依次相接连接后组成挡水墙，并且相邻的两个自重挡水单元的止水层的搭接部相互层叠搭接连接；挡水墙整体设置于岸堤的背水侧，挡水墙的两端端部分别与两个端部土工围堰的刚性连接框架一一对应连接。
进一步的是：刚性连接框架为刚性簸箕型拼装结构，簸箕型拼装结构内侧插入端部土工围堰，靠土体压重到底侧板上保持稳定；簸箕型拼装结构的外侧面板与紧邻端部土工围堰的自重挡水单元相互依靠，自动挡水单元的止水层延伸至簸箕型拼装结构外侧面板。
进一步的是：在每个自重挡水单元的承压底板框架的正下方对应的土体为换填后的细沙石透水层，在每个自重挡水单元的承压底板框架前端边沿的前方对应的土体为换填后的黏土层，每个自重挡水单元的止水层的超前覆盖部的覆盖在部分黏土层上并且超前覆盖部的前端边沿埋入到黏土层内。
进一步的是：在相邻的两个自重挡水单元的挡水板框架之间能够设置转角挡水板框架，并且在所述的相邻的两个自重挡水单元的承压底板框架之间形成三角形区域，在该三角形区域采用细沙石填平；在转角挡水板框架和对应的三角形区域的内侧平铺覆盖设置止水层。
本发明的有益效果是：本发明所述的自重挡水单元能够依靠水体自身水压力作为挡水单元的稳定力，同时采用模块化设计，便于快速地通过自重挡水单元构建挡水墙结构，挡水墙结构能在发生部分坍塌存在潜在决口的堤岸的背侧形成额外的防护结构，以防止溃堤后导致的灾难发生。另外，本发明中还通过设置止水层结构，止水结构与自重挡水单元承压结构分离，通过系带结构连接在自动挡水单元的格栅框架结构上，相邻两个自重挡水单元间的止水结构相互层叠安装。一方面便于快速的将若干个自重挡水单元进行拼接，在拼接过程中通过止水层的搭接部实现有效的密封连接；另一方面，通过设置超前覆盖部，超前覆盖部埋入换填的黏土内，可实现对承压底板框架及其前方一定区域内的底部土体覆盖，可快速进行止水装置安装，获得有效的止水效果。再次，在每个自重挡水单元的承压底板框架的正下方为换填细沙石透水层，可有效降低水渗入到承压底板框架的正下方的底部土体内导致产生较大的背压作用，避免自重挡水单元受该渗水背压作用的影响，提高自动挡水单元的稳定性的同时，可有效提高止水装置的止水效果。本发明所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统，在采用自重挡水单元后能够实现快速施工构建而成，自重挡水单元各部件可为模块化设计，现场快速拼装，不需要大型启闭设备，因而能够极大的缩短施工工期，实现快速的抗洪抢险目的。同时，通过换填相应的细沙石透水层后，可提高承压底板框架的正下方的底部土体的透水效果，进而降低其产生的背压作用，使得水体作用力几乎全部作用于承压底板上的止水层上，并传递到承压底板，从而提高自重挡水单元的稳定性，提高止水层的止水效果；而通过换填相应的黏土层，则可通过黏土层降低黏土层内的渗水情况，进而减少通过黏土层渗入到承压底板框架的正下方的渗水，同样能够提高自重挡水单元的安装稳定性。
附图说明
图1为本发明所述的自重挡水单元安装后的示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中局部区域A的放大示意图；
图4为相邻的两个自重挡水单元拼接时止水层搭接部位的示意图；
图5为本发明所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统的示意图；
图6为图5中局部区域B的放大示意图；
图7为刚性簸箕型拼装结构的主视图；
图8为图7的俯视图；
图中标记为：挡水板框架1、承压底板框架2、连接系3、止水层4、超前覆盖部6、档条7、止水棱条8、自重挡水单元9，9-1，9-2，9-3，9-4、挡水墙10、细沙石透水层11、黏土层12、三角形区域13、岸堤潜在决口14、岸堤15、端部土工围堰16、刚性连接框架17、底侧板171、外侧面板172、斜挡板173、转角挡水板框架18、魔术贴19。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
需要说明，若本发明中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本发明中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。
如图1至图6中所示，本发明所述的自重挡水单元，包括挡水板框架1、承压底板框架2、连接系3和止水层4，挡水板框架1的下端边沿和承压底板框架2的后端边沿通过可拆卸连接配合后整体呈L形结构，在L形结构的内侧为朝水侧，所述连接系3的两端分别与挡水板框架1的上端边沿和承压底板框架2的前端边沿连接，以使得挡水板框架1、承压底板框架2和连接系3形成三角连接结构，所述止水层4平铺覆盖于挡水板框架1和承压底板框架2的内侧面上；止水层4的两侧边沿分别从挡水板框架1和承压底板框架2的两侧超出后形成搭接部5，止水层4的上侧边沿与挡水板框架1的上端边沿连接，止水层4的下侧边沿从承压底板框架2的前端边沿向外延伸后形成超前覆盖部6。
具体的，承压底板框架2可采用格栅框架结构，并且其四周边沿可采用尺寸相对较大的方形钢管。承压底板框架2的作用是用于作为整个自重挡水单元的底部支撑，同时通过在承压底板框架2上铺设止水层4后，可作为承载水体压力的结构，即当承压底板框架2上方有水体时，水体产生的水压作用力可将承压底板框架2向下压紧，进而为自重挡水单元提供稳定作用力。
更具体的，挡水板框架1也可采用格栅框架结构，并且其四周边沿可采用尺寸相对较大的方形钢管。挡水板框架1的作用是用于形成挡水结构；并且通过将若干个自重挡水单元拼接后，可由各挡水板框架1依次拼接后形成连续的挡水墙10的结构，进而实现挡水的目的。当然，不失一般性，格栅框架结构的挡水板框架1需要铺设有一层止水层4后才具有挡水效果。
本发明中的挡水板框架1的下端边沿和承压底板框架2的后端边沿通过可拆卸连接配合后整体呈L形结构，在L形结构的内侧为朝水侧。这样当在呈L形结构内侧有水时，可借助水体自身水压力作为挡水单元的稳定力。更为具体的，挡水板框架1与承压底板框架2之间的可拆卸配合的具体结构可采用如下结构：参照附图1中所示，在承压底板框架2的后端边沿设置有档条7，挡水板框架1的下端边沿被限位地抵靠在所述档条7处；即挡水板框架1的下端边沿直接自由的放到承压底板框架2上，由档条7进行限位抵挡即可。这样，可使得挡水板框架1与承压底板框架2的拆装非常的方便。
另外，连接系3是用于与挡水板框架1的上端边沿和承压底板框架2的前端边沿连接，以实现对拉作用，提高挡水板框架1的抗倾倒能力；具体可参照附图1中所示。当然，为了便于整个自重挡水单元9的拆装，本发明中具体可优选设置所述连接系3为柔性钢丝绳。
另外，止水层4的作用是用于平铺到挡水板框架1和承压底板框架2朝向水体的内侧上，以起到密封挡水效果。具体的，可设置止水层4为涂胶帆布；并且其大小应当能够完全覆盖挡水板框架1和承压底板框架2。更为具体的，止水层4可通过系带连接到挡水板框架1和承压底板框架2上；这样可使得止水层4的安装更加方便且能避免止水层4的自由移动。其中，为了便于止水层4的安装，挡水板框架1和承压底板框架2可设置为格栅结构，以便于系带穿过进行连接。
另外，参照附图4中所示，本发明中进一步在挡水板框架1和承压底板框架2的两侧分别设置有朝向L形结构的内侧凸起的止水棱条8，所述止水层4覆盖在所述止水棱条8上；在搭接部5处设置有魔术贴19连接。这样，可通过止水棱条8进一步提高搭接部5在搭接时的止水效果，同时可通过魔术贴实现相邻两块自重挡水单元9-1和9-2的搭接部5快速连接止水，进而确保两个自重挡水单元9在拼接部位的止水效果。
本发明所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统，为采用上述本发明所述的自重挡水单元，用于对岸堤潜在决口14的部位进行快速施工，以在岸堤潜在决口14的背侧形成挡水墙10的结构，以作为岸堤15在后续发生溃堤后的挡水结构，进而避免溃堤产生的灾害情况。具体的，参照附图中所示，本发明所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统，为在岸堤潜在决口14的两端的岸堤15处分别设置有一个与岸堤15连接的端部土工围堰16，在端部土工围堰16处固定设置有刚性连接框架17，刚性连接框架17可在施工形成端部土工围堰16的时候预埋在其内部；同时由若干自重挡水单元9沿自重挡水单元9中L形结构的两侧依次相接连接后组成挡水墙10，并且相邻的两个自重挡水单元9的止水层4的搭接部5相互层叠搭接连接，以确保拼接部位的止水效果；挡水墙10整体设置于岸堤15的背水侧，挡水墙10的两端端部分别与两个端部土工围堰16的刚性连接框架17一一对应连接；这样挡水墙10通过两端的端部土工围堰16即实现了与岸堤15的连续有效连接，进而将整个岸堤潜在决口14部位包围起来，以预防在后续岸堤潜在决口14发生溃堤时，能够由挡水墙10进行挡水，避免发生溃堤而引发后续灾害的情况。
更为具体的，参照附图7和附图8所示，本发明中所述的刚性连接框架17具体可设置为刚性簸箕型拼装结构，刚性簸箕型拼装结构的结构形状如附图中所示，其包括底侧板171、外侧面板172和两块斜挡板173，底侧板171的一边沿与外侧面板172的下边沿连接形成L形结构，然后在L形结构的两侧分别设置一块斜挡板173后形成的主视图呈三角形的结构；簸箕型拼装结构为通过其内侧插入端部土工围堰16，靠土体压重到底侧板171上保持稳定；簸箕型拼装结构的外侧面板172与紧邻端部土工围堰16的自重挡水单元9相互依靠，自动挡水单元9的止水层4延伸至簸箕型拼装结构外侧面板172。
更为具体的，为了提高每个自重挡水单元9安装的稳定性，本发明中可在每个自重挡水单元9的承压底板框架2的正下方对应的土体为换填后的细沙石透水层11，在每个自重挡水单元9的承压底板框架2前端边沿的前方对应的土体为换填后的黏土层12，每个自重挡水单元9的止水层4的超前覆盖部6的覆盖在部分黏土层12上并且超前覆盖部6的前端边沿埋入到黏土层12内。换填细沙石透水层11后，可提高承压底板框架2的正下方的底部土体的透水效果，进而降低其产生的背压作用，提高自重挡水单元9的安装稳定性，同时增加止水层4的止水效果；而通过换填相应的黏土层12，则可通过黏土层12降低黏土层内的渗水情况，进而减少通过黏土层渗入到承压底板框架2的正下方的渗水，同样能够提高自重挡水单元9的安装稳定性。
另外，考虑到在施工过程中，挡水墙10的走向可能需要弯曲转向，因此本发明中在需要转向的部位，在相邻的两个自重挡水单元9-3和9-4的挡水板框架1之间可以通过设置转角挡水板框架18，并且在所述的相邻的两个自重挡水单元9-3和9-4的承压底板框架2之间形成三角形区域13，在该三角形区域13采用细沙石填平；在转角挡水板框架18和对应的三角形区域13的内侧平铺覆盖设置止水层4；以此实现挡水墙10的转向。具体可参照附图5和附图6中所示。

Claims (10)

1.自重挡水单元，其特征在于：包括挡水板框架(1)、承压底板框架(2)、连接系(3)和止水层(4)，挡水板框架(1)的下端边沿和承压底板框架(2)的后端边沿通过可拆卸连接配合后整体呈L形结构，在L形结构的内侧为朝水侧，所述连接系(3)的两端分别与挡水板框架(1)的上端边沿和承压底板框架(2)的前端边沿连接，以使得挡水板框架(1)、承压底板框架(2)和连接系(3)形成三角连接结构，所述止水层(4)平铺覆盖于挡水板框架(1)和承压底板框架(2)的内侧面上；止水层(4)的两侧边沿分别从挡水板框架(1)和承压底板框架(2)的两侧超出后形成搭接部(5)，止水层(4)的上侧边沿与挡水板框架(1)的上端边沿连接，止水层(4)的下侧边沿从承压底板框架(2)的前端边沿向外延伸后形成超前覆盖部(6)。
2.如权利要求1所述的自重挡水单元，其特征在于：所述止水层(4)为涂胶帆布；所述连接系(3)为柔性钢丝绳。
3.如权利要求1所述的自重挡水单元，其特征在于：在承压底板框架(2)的后端边沿设置有档条(7)，挡水板框架(1)的下端边沿被限位地抵靠在所述档条(7)处。
4.如权利要求1所述的自重挡水单元，其特征在于：在挡水板框架(1)和承压底板框架(2)的两侧分别设置有朝向L形结构的内侧凸起的止水棱条(8)，所述止水层(4)覆盖在所述止水棱条(8)上；在搭接部(5)处设置有魔术贴(19)连接。
5.如权利要求1所述的自重挡水单元，其特征在于：止水层(4)通过系带连接到挡水板框架(1)和承压底板框架(2)上。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的自重挡水单元，其特征在于：所述挡水板框架(1)和承压底板框架(2)均为格栅框架结构。
7.岸堤潜在决口的自重挡水系统，包括上述权利要求1至6中任意一项所述的自重挡水单元，其特征在于：在岸堤潜在决口(14)的两端的岸堤(15)处分别设置有一个与岸堤(15)连接的端部土工围堰(16)，在端部土工围堰(16)处固定设置有刚性连接框架(17)；由若干自重挡水单元(9)沿自重挡水单元(9)中L形结构的两侧依次相接连接后组成挡水墙(10)，并且相邻的两个自重挡水单元(9)的止水层(4)的搭接部(5)相互层叠搭接连接；挡水墙(10)整体设置于岸堤(15)的背水侧，挡水墙(10)的两端端部分别与两个端部土工围堰(16)的刚性连接框架(17)一一对应连接。
8.如权利要求7所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统，其特征在于：刚性连接框架(17)为刚性簸箕型拼装结构，簸箕型拼装结构内侧插入端部土工围堰(16)，靠土体压重到底侧板(171)上保持稳定；簸箕型拼装结构的外侧面板(172)与紧邻端部土工围堰(16)的自重挡水单元(9)相互依靠，自动挡水单元(9)的止水层(4)延伸至簸箕型拼装结构外侧面板(172)。
9.如权利要求7所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统，其特征在于：在每个自重挡水单元(9)的承压底板框架(2)的正下方对应的土体为换填后的细沙石透水层(11)，在每个自重挡水单元(9)的承压底板框架(2)前端边沿的前方对应的土体为换填后的黏土层(12)，每个自重挡水单元(9)的止水层(4)的超前覆盖部(6)的覆盖在部分黏土层(12)上并且超前覆盖部(6)的前端边沿埋入到黏土层(12)内。
10.如权利要求7、8或9所述的岸堤潜在决口的自重挡水系统，其特征在于：在相邻的两个自重挡水单元(9)的挡水板框架(1)之间能够设置转角挡水板框架(18)，并且在所述的相邻的两个自重挡水单元(9)的承压底板框架(2)之间形成三角形区域(13)，在该三角形区域(13)采用细沙石填平；在转角挡水板框架(18)和对应的三角形区域(13)的内侧平铺覆盖设置止水层(4)。
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