CN114059458B - 穿堤箱涵度汛临时封堵方法 - Google Patents

穿堤箱涵度汛临时封堵方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种穿堤箱涵度汛临时封堵方法。它包括：S1：计算箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P，计算箱涵孔口断面面积S孔口以及箱涵孔口上作用的水推力值F；S2：用袋装土作土塞抵挡整个箱涵孔口断面的水推力，根据步骤S1计算的水推力值F按袋装土基底摩擦力反算，确定箱涵孔口处的所需土塞大小，袋装土填塞箱涵孔口断面所需要的面积S土塞和填塞的长度L土塞。本发明在超标准大水情况下，保证了未完工穿堤建筑物的度汛安全。

Description

穿堤箱涵度汛临时封堵方法
技术领域
本发明属于泵站工程技术领域，具体涉及一种穿堤箱涵度汛临时封堵方法。
背景技术
在泵站工程和涵闸工程中，如果因客观情况，穿堤箱涵还没有完工，就遇到汛期需要回填堤防度汛的情况，于是在回填的堤防断面中留下了箱涵的孔洞，这些原本要用来过水的孔洞如果不采取适当的措施直接回填堤防度汛，就会产生渗透安全问题，因为未完工的箱涵埋在堤基下面，实际上减少了堤防挡水断面，直接缩短了汛期高水位时候的渗径，处置不当容易导致箱涵孔洞处发生突涌和管涌等险情，渗透水压力作用下，外江的压力水和堤基的土会从箱涵孔洞中直接涌入到泵房或者闸室，堤防上游侧填土和箱涵孔洞在渗透水压力作用下贯通，进而整个防渗体系失效。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种穿堤箱涵度汛临时封堵方法。保护未完工建筑物度汛不产生管涌或者流土险情，保证堤防断面在渗径缩短情况下的度汛安全。
本发明采用的技术方案是：一种穿堤箱涵度汛临时封堵方法，包括以下步骤：包括以下步骤：
S1：计算箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P，计算箱涵孔口断面面积S孔口以及箱涵孔口上作用的水推力值F；
S2：用袋装土作土塞抵挡整个箱涵孔口断面的水推力，根据步骤S1计算的水推力值F按袋装土基底摩擦力反算，确定箱涵孔口处的所需土塞大小，袋装土填塞箱涵孔口断面所需要的面积S土塞和填塞的长度L土塞。
上述步骤S1中，箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P的计算过程如下：由公式：
Figure GDA0003881655560000021
L1＝L+ΔL；
Figure GDA0003881655560000022
Figure GDA0003881655560000023
令
Figure GDA0003881655560000024
令F(h)＝f1(h)-f2(h)＝0，求得下游出逸点高程h0和单宽渗透流量q；
式中：q—单宽渗透流量，单位：m3/(s·m)；k—堤防渗透系数，单位：m/s；H1—上游水位，单位：m；H2—下游水位，单位：m；h0—下游出逸点高程，单位：m；m1—上游坡率；m2—下游坡率；L—上游水位与上游堤坡交点距离下游堤脚水平距离，单位：m；ΔL—上游水位与堤身浸润线延长线交点距离上游水位与上游堤坡交点的水平距离，单位：m；L1—渗流总长度，单位：m；
根据箱涵孔口断面处距离下游堤坡已知的水平距离x，由公式：
Figure GDA0003881655560000031
式中：y—浸润线函数值，单位：m；；x—浸润线函数变量值，单位：m；
求得箱涵孔口对应的浸润线高度y，即箱涵断面总水头H；由公式：
Figure GDA0003881655560000032
式中，g—重力加速度；p—箱涵孔口断面处的压力水头，单位：m；
求得箱涵孔口断面处的压力水头p；p乘以10KN就得到作用于箱涵孔口断面每平米封堵面积上的渗透压力P。
上述步骤S1中，计算箱涵孔口截面面积S孔口，乘以每平米封堵面积上的渗透压力P，得出箱涵封堵时箱涵孔口上作用的水推力值F。
上述步骤S2中，箱涵孔口填充袋装土来挡水，在箱涵孔口处袋装土断面S土塞略小于S孔口，这是因为袋装土靠的是人工一袋袋的往孔口断面处码高，最上部的袋装土会因为自重原因，固结变形，最高处并不会和箱涵顶板接触，
由公式：
S土塞＝0.95S孔口；
F＝V土塞×γ土塞×δ；
V土塞＝S土塞×L土塞；
式中，V土塞—袋装土体积，单位：m3；L土塞—袋装土沿箱涵长度方向填筑的距离，单位：m；γ土塞—袋装土容重，单位：取19.8KN/m3；δ—袋装土和箱涵之间的摩擦系数，δ＝0.25；
求得袋装土填塞的长度L土塞。
还包括箱涵孔口受力构造方法：在箱涵孔口的顶板和底板上抠槽，所述抠槽包括凿除这两个部位的部分表面混凝土，露出混凝土以下的钢筋，其中，抠槽尺寸：箱涵顶板和底板上下边界各抠w宽d深的矩形槽，取若干节18#工字钢，长度等于箱涵孔口高度h与上下两处抠槽上下边界尺寸之和，将工字钢直立，工字钢的上下两端嵌入上下的抠槽内，并与抠槽露出的钢筋焊接，工字钢和矩形槽之间的缝隙用和混凝土同标号的砂浆填实并养护。
保证工字钢受的力可以可靠传递给相连的钢筋和混凝土结构；矩形槽可以保证工字钢与箱涵孔口截面保持一致，工字钢和截面处于同一平面，利于工字钢和箱涵顶板和底板同时受力。
还包括取比箱涵孔口尺寸略大，四边各向外扩宽10—12cm的钢板，厚度3—4mm，垂直盖在箱涵孔口上，并将钢板和工字钢焊接，箱涵孔口上覆盖的钢板之间连续焊接。
这样可以将箱涵孔口面的渗透压力和土压力均匀传递给钢板—工字钢—孔口钢筋混凝土结构，形成钢结构板梁和钢筋混凝土联合受力。
还包括在箱涵回填覆盖之前，钢板外用人工填实一层30—40cm厚度的黏土，黏土需要在适宜的湿度才能用人工夯实，过干或者过湿都不能保证压实，湿度控制在塑限含水量的±2％，人工夯实黏土应保证93％以上的压实度。这是保证渗透水压力不会形成渗流孔洞的重要措施之一，同时可以起到垫层作用，将水平方向的水压力均衡的传递至钢板上。
还包括在人工夯实黏土外侧敷设两层防渗土工膜，防渗土工膜向外围方向各延伸2—3m，包裹住整个箱涵孔口。作为防止缝隙等渗漏通道的漏水情况发生。
w的取值范围是20—22cm；d的取值范围是20—22cm。
本发明的有益效果是：本发明在超标准大水情况下，保证了未完工穿堤建筑物的度汛安全。
附图说明
图1为本发明箱涵的结构示意图；
图2为本发明爆炸示意图；
图3为本发明剖面图。
图中，1-箱涵孔口、2-顶板、3-底板、4-矩形槽、5-袋装土、6-工字钢、7-黏土、8-防渗土工膜、9-钢板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1-3所示，本发明包括以下步骤：包括以下步骤：
S1：计算箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P，计算箱涵孔口断面面积S孔口以及箱涵孔口上作用的水推力值F；
S2：用袋装土作土塞抵挡整个箱涵孔口断面的水推力，根据步骤S1计算的水推力值F按袋装土基底摩擦力反算，确定箱涵孔口处的所需土塞大小，袋装土填塞箱涵孔口断面所需要的面积S土塞和填塞的长度L土塞。
上述步骤S1中，箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P的计算过程如下：由公式：
Figure GDA0003881655560000061
L1＝L+ΔL；
Figure GDA0003881655560000062
Figure GDA0003881655560000071
令
Figure GDA0003881655560000072
令F(h)＝f1(h)-f2(h)＝0，求得下游出逸点高程h0和单宽渗透流量q；
式中：q—单宽渗透流量，单位：m3/(s·m)；k—堤防渗透系数，单位：m/s；H1—上游水位，单位：m；H2—下游水位，单位：m；h0—下游出逸点高程，单位：m；m1—上游坡率；m2—下游坡率；L—上游水位与上游堤坡交点距离下游堤脚水平距离，单位：m；ΔL—上游水位与堤身浸润线延长线交点距离上游水位与上游堤坡交点的水平距离，单位：m；L1—渗流总长度，单位：m；
根据箱涵孔口断面处距离下游堤坡已知的水平距离x，由公式：
Figure GDA0003881655560000073
式中：y—浸润线函数值，单位：m；；x—浸润线函数变量值，单位：m；
求得箱涵孔口对应的浸润线高度y，即箱涵断面总水头H；由公式：
Figure GDA0003881655560000074
式中，g—重力加速度；p—箱涵孔口断面处的压力水头，单位：m；
求得箱涵孔口断面处的压力水头p；p乘以10KN就得到作用于箱涵孔口断面每平米封堵面积上的渗透压力P。
上述步骤S1中，计算箱涵孔口截面面积S孔口，乘以每平米封堵面积上的渗透压力P，得出箱涵封堵时箱涵孔口上作用的水推力值F。
上述步骤S2中，箱涵孔口填充袋装土来挡水，在箱涵孔口处袋装土断面S土塞略小于S孔口，这是因为袋装土靠的是人工一袋袋的往孔口断面处码高，最上部的袋装土会因为自重原因，固结变形，最高处并不会和箱涵顶板接触，
由公式：
S土塞＝0.95S孔口；
F＝V土塞×γ土塞×δ；
V土塞＝S土塞×L土塞；
式中，V土塞—袋装土体积，单位：m3；L土塞—袋装土沿箱涵长度方向填筑的距离，单位：m；γ土塞—袋装土容重，单位：取19.8KN/m3；δ—袋装土和箱涵之间的摩擦系数，δ＝0.25；
求得袋装土填的长度L土塞。
还包括箱涵孔口1受力构造方法：在箱涵孔口1的顶板2和底板3上抠槽，所述抠槽包括凿除这两个部位的部分表面混凝土，露出混凝土以下的钢筋，其中，抠槽尺寸：箱涵顶板2和底板3上下边界各抠w宽d深的矩形槽4，取若干节18#工字钢6，长度等于箱涵孔口高度h与上下两处抠槽上下边界尺寸之和，将工字钢6直立，工字钢6的上下两端嵌入上下的抠槽内，并与抠槽露出的钢筋焊接，工字钢6和矩形槽4之间的缝隙用和混凝土同标号的砂浆填实并养护。
还包括取比箱涵孔口尺寸略大，四边各向外扩宽10—12cm的钢板9，厚度3—4mm，垂直盖在箱涵孔口1上，并将钢板9和工字钢6焊接，箱涵孔口1上覆盖的钢板之间连续焊接。
还包括在箱涵回填覆盖之前，钢板9外用人工填实一层30—40cm厚度的黏土7，湿度控制在塑限含水量的±2％，人工夯实黏土应保证93％以上的压实度。
还包括在人工夯实黏土7外侧敷设两层防渗土工膜8，防渗土工膜8向外围方向各延伸2—3m，包裹住整个箱涵孔口1。
w的取值范围是20—22cm；d的取值范围是20—22cm。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种穿堤箱涵度汛临时封堵方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：计算箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P，计算箱涵孔口断面面积S孔口以及箱涵孔口上作用的水推力值F；
S2：用袋装土作土塞抵挡整个箱涵孔口断面的水推力，根据步骤S1计算的水推力值F按袋装土基底摩擦力反算，确定箱涵孔口处的所需土塞大小，袋装土填塞箱涵孔口断面所需要的面积S土塞和填塞的长度L土塞；
上述步骤S1中，箱涵孔口断面处的每平米封堵面积上的渗透压力P的计算过程如下：由公式：
Figure FDA0003881655550000011
L1＝L+ΔL；
Figure FDA0003881655550000012
Figure FDA0003881655550000013
令
Figure FDA0003881655550000014
令F(h)＝f1(h)-f2(h)＝0，求得下游出逸点高程h0和单宽渗透流量q；
式中：q—单宽渗透流量，单位：m3/(s·m)；k—堤防渗透系数，单位：m/s；H1—上游水位，单位：m；H2—下游水位，单位：m；h0—下游出逸点高程，单位：m；m1—上游坡率；m2—下游坡率；L—上游水位与上游堤坡交点距离下游堤脚水平距离，单位：m；ΔL—上游水位与堤身浸润线延长线交点距离上游水位与上游堤坡交点的水平距离，单位：m；L1—渗流总长度，单位：m；
根据箱涵孔口断面处距离下游堤坡已知的水平距离x，由公式：
Figure FDA0003881655550000021
式中：y—浸润线函数值，单位：m；；x—浸润线函数变量值，单位：m；
求得箱涵孔口对应的浸润线高度y，即箱涵断面总水头H；由公式：
Figure FDA0003881655550000022
式中，g—重力加速度；p—箱涵孔口断面处的压力水头，单位：m；
求得箱涵孔口断面处的压力水头p；p乘以10KN就得到作用于箱涵孔口断面每平米封堵面积上的渗透压力P；
上述步骤S1中，计算箱涵孔口截面面积S孔口，乘以每平米封堵面积上的渗透压力P，得出箱涵封堵时箱涵孔口上作用的水推力值F；
上述步骤S2中，
由公式：
S土塞＝0.95S孔口；
F＝V土塞×γ土塞×δ；
V土塞＝S土塞×L土塞；
式中，V土塞—袋装土体积，单位：m3；L土塞—袋装土沿箱涵长度方向填筑的距离，单位：m；γ土塞—袋装土容重，单位：取19.8KN/m3；δ—袋装土和箱涵之间的摩擦系数，δ＝0.25；
求得袋装土填塞的长度L土塞。
2.根据权利要求1所述的穿堤箱涵度汛临时封堵方法，其特征在于：还包括箱涵孔口(1)受力构造方法：在箱涵孔口(1)的顶板(2)和底板(3)上抠槽，所述抠槽包括凿除这两个部位的部分表面混凝土，露出混凝土以下的钢筋，其中，抠槽尺寸：箱涵顶板(2)和底板(3)上下边界各抠w宽d深的矩形槽(4)，取若干节18#工字钢(6)，长度等于箱涵孔口高度h与上下两处抠槽上下边界尺寸之和，将工字钢(6)直立，工字钢(6)的上下两端嵌入上下的抠槽内，并与抠槽露出的钢筋焊接，工字钢(6)和矩形槽(4)之间的缝隙用和混凝土同标号的砂浆填实并养护。
3.根据权利要求2所述的穿堤箱涵度汛临时封堵方法，其特征在于：还包括取比箱涵孔口尺寸大，四边各向外扩宽10—12cm的钢板(9)，厚度3—4mm，垂直盖在箱涵孔口(1)上，并将钢板(9)和工字钢(6)焊接，箱涵孔口(1)上覆盖的钢板之间连续焊接。
4.根据权利要求3所述的穿堤箱涵度汛临时封堵方法，其特征在于：还包括在箱涵回填覆盖之前，钢板(9)外用人工填实一层30—40cm厚度的黏土(7)，湿度控制在塑限含水量的±2％，人工夯实黏土应保证93％以上的压实度。
5.根据权利要求4所述的穿堤箱涵度汛临时封堵方法，其特征在于：还包括在人工夯实黏土(7)外侧敷设两层防渗土工膜(8)，防渗土工膜(8)向外围方向各延伸2—3m，包裹住整个箱涵孔口(1)。
6.根据权利要求2所述的穿堤箱涵度汛临时封堵方法，其特征在于：w的取值范围是20—22cm；d的取值范围是20—22cm。
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