CN114045793A - 一种用于沟渠的冻融防护方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了本发明提出了一种用于沟渠的冻融防护方法及结构，所述方法包括如下步骤：在沟渠的底部相互插接固定多个沟底固定板；在每个沟底固定板的两侧各设置一个抵靠在沟渠的侧壁上的侧壁活动板，所述侧壁活动板可转动地连接在沟底固定板的两侧；在由所述沟底固定板以及侧壁活动板构成的预制混凝土构件的上方铺设防水胶片。本发明的冻融防护结构和方法，提供了一种可变形的预制混凝土构件，其中底部的沟底固定板用于固定在沟渠的底部，以保证沟渠的整体走向不会发生变形，两侧的侧壁活动板可以在沟渠的侧壁土体膨胀或者收缩的情况下，倚靠着土体移动位置，从而吸收侧向压力避免断裂破坏。
Description
技术领域
本发明涉及冻土地区的沟渠修建和防护技术，尤其是防止沟渠受到冻融灾害的影响的防护技术，特别涉及一种用于沟渠的冻融防护方法及结构。
背景技术
冻土是指温度在零摄氏度以下含有冰的各种岩土结构。在冻土地区修建沟渠，常会由于冻融而破坏。
《青藏铁路多年冻土区路基排水设施病害及治理措施》(甘肃科技，第34卷第24期，2018年12月，王志伟等)中，分析了冻土地区的路基排水沟的病害主要是：预制混凝土构件的酥化、裂纹、断裂及挤压变形；排水沟的不均匀变形导致接缝处变形、沟内渗水、积水及凸起。该文献进一步分析了排水沟病害的原因，提出由于混凝土存在毛细孔隙，孔隙中的水在冬季结冰产生体积膨胀，从而使得孔隙变大，在反复冻融循环之下，就会造成预制混凝土构件的酥化、裂纹、断裂。另外，暖季雨水会从混凝土外侧下渗到土体中，冬季土体中的水分结冰体积膨胀，当暖季气温升高，土体内的冰又融化成水，体积又会变小，从而由于反复冻胀使得混凝土侧壁受到挤压。混凝土侧壁受压容易断裂，而且混凝土构件的衔接处容易产生裂缝。
针对冻融灾害对沟渠的影响，该现有技术提及在混凝土结构下方铺设防渗土工布的措施。然而在实际操作过程中发现，由于防渗土工布的柔性较好，渠道侧壁的土体发生变形时，很容易将侧向的挤压力传递给混凝土结构，从而造成混凝土侧壁断裂，混凝土衔接处仍然容易产生裂缝而造成沟渠破坏，并不能从根本上解决沟渠受到冻融灾害的影响的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于沟渠的冻融防护方法及结构，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于沟渠的冻融防护方法，包括如下步骤：在沟渠的底部相互插接固定多个沟底固定板；在每个沟底固定板的两侧各设置一个抵靠在沟渠的侧壁上的侧壁活动板，所述侧壁活动板可转动地连接在沟底固定板的两侧；在由所述沟底固定板以及侧壁活动板构成的预制混凝土构件的上方铺设防水胶片。
优选地，所述沟底固定板在固定在沟渠的底部之前，预先在其底部的两侧边缘固定下密封条；所述侧壁活动板连接到沟底固定板上的时候，由所述下密封条填充侧壁活动板和沟底固定板之间的下部缝隙。
优选地，在侧壁活动板和底部固定板之间的上部缝隙中塞入弹性密封结构。
另外，本发明还提出了一种用于沟渠的冻融防护结构，包括拼接设置于沟渠的底部和侧壁的预制混凝土构件以及防水胶片，其中，所述预制混凝土构件由相互插接的多个沟底固定板以及侧壁活动板构成，沟底固定板固定设置在沟渠的底部，侧壁活动板可转动地连接在沟底固定板的两侧，防水胶片铺设在沟底固定板和侧壁活动板的上表面。
优选地，所述沟底固定板的底部设置有一个用于插入沟渠的底部进行固定的底部柱体。
优选地，所述沟底固定板的两侧各形成有一个柱形槽，柱形槽的纵向开口的宽度小于柱形槽的直径；侧壁活动板的底部向外延伸出一个可插接配合在柱形槽中的柱形关节，侧壁活动板可通过柱形关节不可分离地插接在底部固定板的柱形槽中。
优选地，所述侧壁活动板与柱形关节之间的连接颈部的厚度小于所述柱形关节的直径。
优选地，所述侧壁活动板和底部固定板在连接颈部的上方形成有上部缝隙，在连接颈部的下方形成有下部缝隙，所述防水胶片的下表面形成有伸入所述上部缝隙的纵向密封凸起。
优选地，所述下部缝隙下方对应设置有下密封条，下密封条的上表面形成有伸入所述下部缝隙的纵向密封凸起。
优选地，所述纵向密封凸起内部为中空结构。
本发明提供了一种可变形的预制混凝土构件，其中底部的沟底固定板用于固定在沟渠的底部，以保证沟渠的整体走向不会发生变形，两侧的侧壁活动板可以在沟渠的侧壁土体膨胀或者收缩的情况下，倚靠着土体移动位置，从而吸收侧向压力避免断裂破坏。覆盖在预制混凝土构件的上方的防水胶片可以将相互插接的预制混凝土构件的缝隙盖住，避免水进入缝隙发生冻胀危害，同时保护混凝土的毛细孔隙不会渗入水而破裂酥化。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中，图1显示的是一种冻土地区沟渠的典型布局的断开示意图。
图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于沟渠的冻融防护结构的组合状态示意图。
图3和图4分别显示的是图2所示冻融防护结构的分解状态立体示意图以及分解状态截面示意图。
图5和图6分别显示的是根据本发明的一个具体实施例的预制混凝土构件的组合状态示意图以及分解状态示意图。
图7显示的是根据本发明的一个具体实施例的侧壁活动板的示意图。
图8显示的是根据本发明的一个具体实施例的沟底固定板的示意图。
图9显示的是根据本发明的一个具体实施例的防水胶片的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
图1显示的是一种冻土地区沟渠的典型布局的断开示意图，如图所示，在冻土地区建设路基100的时候，通常在路基100的两侧设置有沿线的沟渠200，用于将路基顶部及附近的雨水等引流至沟渠200中，以避免路基受到冻融伤害。
正如背景技术所述，现有技术的沟渠中，通常设置有预制混凝土构件，但是由于存在冻融等问题，这些预制混凝土构件的侧壁容易受到挤压而断裂，混凝土构件的衔接处也容易产生裂缝。有鉴于此，本发明提供了一种用于沟渠的冻融防护方法及结构，如图2-9所示。本发明的用于沟渠的冻融防护方法及结构专用于冻土地区对排水用途的沟渠进行保护，以防止沟渠受到冻融灾害的破坏。
具体来说，如图2-9所示，本发明的冻融防护结构用于铺设在如图1所示的沟渠200内部，具体包括拼接设置于沟渠200的底部和侧壁的预制混凝土构件400以及防水胶片500。其中拼接后的预制混凝土构件400大体上呈U型，以与沟渠200的截面形状相匹配；柔性防水材料制成的防水胶片500铺设并覆盖在预制混凝土构件400的上部，贴合在预制混凝土构件400的沟型结构的内部形成防水层。其中，预制混凝土构件400由相互插接的多个沟底固定板401以及侧壁活动板402构成，沟底固定板401固定设置在沟渠200的底部，侧壁活动板402可转动地连接在沟底固定板401的两侧，防水胶片500铺设在沟底固定板401和侧壁活动板402的上表面。
在图2和图4所示具体实施例中，为了表示清楚，预制混凝土构件400仅仅显示出了三个沟底固定板401，而实际的整个沟渠200的内部沿其长度方向均铺设满了沟底固定板401。每个沟底固定板401的两侧各连接有一个侧壁活动板402，则图示结构中总共显示有六个侧壁活动板402，随着沟渠长度方向的沟底固定板401的数量增加，侧壁活动板402也会成两倍的数量增加。每个沟底固定板401和侧壁活动板402的大小由沟渠的截面大小以及安装和运输重量所决定。铺设在由沟底固定板401和侧壁活动板402构成的预制混凝土构件400的上表面的防水胶片500由于重量较轻，可以设置得更大一些，一块防水胶片500的长度可以覆盖多个沟底固定板401和侧壁活动板402，以尽量减少接缝的数量，减轻安装时接缝密封时的工作量，同时降低漏水的可能性。
本发明的冻融防护结构，沟底固定板由于厚度相对很小，受到侧壁挤压的机会很小，几乎不会由于沟渠冻融的体积变化而发生位移，因而可以固定设置在沟渠的底部，用于保持预制混凝土构件的线性排列，避免沟渠变形。主要用于承受侧方压力的侧壁活动板可转动的连接在沟底固定板的两侧，在沟渠冻融的作用下，可以随着土体的体积变化而移动位置，因而可以抵消侧向挤压力，减轻了侧壁断裂破坏的危害。总之，本发明的一个主要构思在于提供了一种可变形的预制混凝土构件，其中底部的沟底固定板用于固定在沟渠的底部，以保证沟渠的整体走向不会发生变形，两侧的侧壁活动板可以在沟渠的侧壁土体膨胀或者收缩的情况下，倚靠着土体移动位置，从而吸收侧向压力避免断裂破坏。覆盖在预制混凝土构件的上方的防水胶片可以将相互插接的预制混凝土构件的缝隙盖住，避免水进入缝隙发生冻胀危害，同时保护混凝土的毛细孔隙不会渗入水而破裂酥化。
在一个具体实施例中，每个沟底固定板401在沿其长度方向的两端，分别设置有可以相互配合的孔洞4011以及插接柱4012，如图所示。装配的时候，相邻的沟底固定板401可以通过将插接柱4012插入到另一个沟底固定板401的孔洞4011中而组合成沿着沟渠的长度方向排列的线性结构。为了避免沟底固定板401发生位移，在沟底固定板401的底部，设置有一个用于插入沟渠的底部进行固定的底部柱体4013。为了便于插接操作，插接柱4012和底部柱体4013均设置成了锥形。
在另一个具体实施例中，沟底固定板401的两侧各形成有一个柱形槽4014，柱形槽4014的纵向开口4015的宽度小于柱形槽4014的直径。亦即，如图所示，柱形槽4014是沿着沟渠的长度方向延伸的一个具有纵向开口4015的开口槽，其横截面大体上呈C形，纵向开口4015的宽度较小，而柱形槽4014的直径较大，因而沿着纵向插接在其中的关节结构就不会脱出了。
侧壁活动板402的底部向外延伸出一个可插接配合在柱形槽4014中的柱形关节4024，侧壁活动板402可通过柱形关节4024不可分离地插接在底部固定板401的柱形槽4014中。具体来说，柱形关节4024是从侧壁活动板402的底部向外延伸出来的一个可以与柱形槽4014插接配合的结构，侧壁活动板402与柱形关节4024之间的连接颈部4025(如图7所示)的厚度小于柱形关节4024的直径。也就是说，柱形关节4024插入到柱形槽4014中之后，为了使侧壁活动板402能够转动，连接颈部4025的厚度需要相对柱形关节4024的直径小一些，从而让出一定的空间避免侧壁活动板402转动时卡死。
当沟渠的侧壁土体膨胀的时候，会推动侧壁活动板402向内侧转动，侧壁活动板402转动到一定的角度，连接颈部4025的上表面就会接触到纵向开口4015的上端，侧壁活动板402就不能再动了。同样的，当沟渠的侧壁土体塌陷收缩的时候，倚靠在沟渠侧壁的侧壁活动板402在自身重力作用下向外侧转动，侧壁活动板402转动到一定的角度，连接颈部4025的下表面就会接触到纵向开口4015的下端，侧壁活动板402也不能再动了。连接颈部4025的上下表面与纵向开口4015的上下端接触的范围，决定了侧壁活动板402可以转动的角度，根据不同冻土地区的冻融情况，可以设定一个合理的角度范围，避免侧壁活动板402受力过大断裂破坏，同时保持沟渠的整体形态不至于变形过大失去排水功能。
由于需要提供侧壁活动板402一定的空间范围进行转动，因此侧壁活动板402和底部固定板401在连接颈部4025的上方会形成一个上部缝隙4026，在连接颈部4025的下方会形成一个下部缝隙4027。上部缝隙4026和下部缝隙4027的宽度事实上也有可能限制侧壁活动板402的转动角度。例如，在上部缝隙4026很窄的情况下，连接颈部4025还没来得及与纵向开口4015的上端接触，上部缝隙4026的两侧就接触了，侧壁活动板402就不能转动了。因此，选择使上部缝隙4026和下部缝隙4027做得相对更宽一些，可以避免限制转动角度的因素过多的问题，可以简化工程设计，降低操作难度。当然，也可以反过来，用上部缝隙4026和下部缝隙4027的宽度作为侧壁活动板402的转动角度的限制条件，也可以获得同样的技术效果。
进一步的，为了防止上部缝隙4026和下部缝隙4027中积水结冰或者碎石渣土等堵塞缝隙阻碍侧壁活动板402的转动，可以优选在缝隙中塞入弹性密封结构。在一个具体实施例中，防水胶片500可以采用诸如橡胶、硅胶之类的高分子弹性材料制成，因而可以在防水胶皮500的下表面形成伸入上部缝隙4026的纵向密封凸起501，也就是可以利用防水胶片500一体形成纵向密封凸起501，用于填塞上部缝隙4026，可以不用额外设置其它密封结构。
类似的，下部缝隙4027下方对应设置有下密封条600，下密封条600的上表面同样形成有伸入下部缝隙4027的纵向密封凸起501。下密封条600同样可以采用诸如橡胶、硅胶之类的高分子弹性材料制成，其上形成有可以卡在沟底固定板401的底部边缘的卡扣凸起601，沟底固定板401的底部形成有可以容纳卡扣凸起601的卡槽4015，安装时将卡扣凸起601挤压到卡槽4015中就可以将下密封条600固定在沟底固定板401的底部。
另外，防水胶皮500的下表面也可以设置同样的卡扣凸起601，用于将防水胶皮500固定在沟底固定板401和侧壁活动板402的表面。
在另一个具体实施例中，所述纵向密封凸起501可以设置为内部为中空的结构，以增加可以弹性变形的空间，同时利用其中的空气隔绝热量的传导。
对应的，本发明可以提供一种用于沟渠的冻融防护方法，包括如下步骤：首先在沟渠的底部相互插接固定多个沟底固定板401；然后在每个沟底固定板401的两侧各设置一个抵靠在沟渠的侧壁上的侧壁活动板402，所述侧壁活动板402可转动地连接在沟底固定板401的两侧；最后在由所述沟底固定板401以及侧壁活动板402构成的预制混凝土构件400的上方铺设防水胶片500。
进一步地，沟底固定板401固定在沟渠的底部之前，预先在其底部的两侧边缘固定下密封条600；侧壁活动板402连接到沟底固定板401上的时候，由下密封条600填充侧壁活动板402和沟底固定板401之间的下部缝隙。类似的，可以在侧壁活动板402和底部固定板401之间的上部缝隙中塞入弹性密封结构，例如一体形成在防水胶片的下表面上的纵向密封凸起501等。
综上所述，本发明提供了一种可变形的预制混凝土构件，其中底部的沟底固定板用于固定在沟渠的底部，以保证沟渠的整体走向不会发生变形，两侧的侧壁活动板可以在沟渠的侧壁土体膨胀或者收缩的情况下，倚靠着土体移动位置，从而吸收侧向压力避免断裂破坏。覆盖在预制混凝土构件的上方的防水胶片可以将相互插接的预制混凝土构件的缝隙盖住，避免水进入缝隙发生冻胀危害，同时保护混凝土的毛细孔隙不会渗入水而破裂酥化。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于沟渠的冻融防护方法，包括如下步骤：
在沟渠的底部相互插接固定多个沟底固定板；
在每个沟底固定板的两侧各设置一个抵靠在沟渠的侧壁上的侧壁活动板，所述侧壁活动板可转动地连接在沟底固定板的两侧；
在由所述沟底固定板以及侧壁活动板构成的预制混凝土构件的上方铺设防水胶片。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟底固定板固定在沟渠的底部之前，预先在其底部的两侧边缘固定下密封条；所述侧壁活动板连接到沟底固定板上的时候，由所述下密封条填充侧壁活动板和沟底固定板之间的下部缝隙。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在侧壁活动板和底部固定板之间的上部缝隙中塞入弹性密封结构。
4.一种用于沟渠的冻融防护结构，包括拼接设置于沟渠的底部和侧壁的预制混凝土构件以及防水胶片，其特征在于，所述预制混凝土构件由相互插接的多个沟底固定板以及侧壁活动板构成，沟底固定板固定设置在沟渠的底部，侧壁活动板可转动地连接在沟底固定板的两侧，防水胶片铺设在沟底固定板和侧壁活动板的上表面。
5.如权利要求4所述的用于沟渠的冻融防护结构，其特征在于，所述沟底固定板的底部设置有一个用于插入沟渠的底部进行固定的底部柱体。
6.如权利要求4所述的用于沟渠的冻融防护结构，其特征在于，所述沟底固定板的两侧各形成有一个柱形槽，柱形槽的纵向开口的宽度小于柱形槽的直径；侧壁活动板的底部向外延伸出一个可插接配合在柱形槽中的柱形关节，侧壁活动板可通过柱形关节不可分离地插接在底部固定板的柱形槽中。
7.如权利要求6所述的用于沟渠的冻融防护结构，其特征在于，所述侧壁活动板与柱形关节之间的连接颈部的厚度小于所述柱形关节的直径。
8.如权利要求7所述的用于沟渠的冻融防护结构，其特征在于，所述侧壁活动板和底部固定板在连接颈部的上方形成有上部缝隙，在连接颈部的下方形成有下部缝隙，所述防水胶片的下表面形成有伸入所述上部缝隙的纵向密封凸起。
9.如权利要求8所述的用于沟渠的冻融防护结构，其特征在于，所述下部缝隙下方对应设置有下密封条，下密封条的上表面形成有伸入所述下部缝隙的纵向密封凸起。
10.如权利要求8或9所述的用于沟渠的冻融防护结构，其特征在于，所述纵向密封凸起内部为中空结构。
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