CN114517462B - 一种与废旧轮胎相结合的围堵圈及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与废旧轮胎相结合的围堵圈及其施工方法，属于提坝防汛抢险加固技术领域。围堵圈包括废旧轮胎组合体、定位桩、定位板、盖板、水泵、滤层、黄豆等，该装置可在管涌现场快速搭接桩基础，套入废旧轮胎组合体并在其内倒入适量黄豆，黄豆遇水膨胀后与废旧轮胎组合体配合形成牢固稳定不透水的井壁，在围堵圈内铺设黄豆袋、黄豆和麦糠滤层、秸秆滤层、石笼网来阻止涌水中携带的大量泥沙，并可通过水泵来调节适合现场的水位，同时该装置还满足快速拆卸的要求，充分利用废旧轮胎的特性，达到快速抢险，减少人力物资等。

Description

一种与废旧轮胎相结合的围堵圈及其施工方法

技术领域

本发明属于提坝防汛抢险加固技术领域，具体为一种与废旧轮胎相结合的围堵圈及其施工方法。

背景技术

管涌是指无粘性土体中的微小颗粒在渗流作用下通过粗大孔隙移动或被水流带出的现象。这种现象可以发生在渗流逸出处，也可以发生在土体内部。管涌往往在堤坝渗水严重时，随着土体内的细沙被流水冲出，在外表现为环状的沙包。长期以往，会破坏堤防和地基骨架。

2019年我国废旧轮胎产量约为3.3亿条管，折合重达1000万吨以上，而每年报废产生的废旧轮胎数量仍以6%~8%的速度持续增长，大量的废旧轮胎不能够及时得到妥善的处理。

在一些提坝附近容易出现管涌现象，如果能充分利用废旧轮胎配合治理管涌现象，不仅在一定程度上减缓轮胎堆积带来的环境压力，还能借助废旧轮胎质量轻、防水强等特点，提高现场的抢险效率，减小相较于传统沙土袋围井的工程量。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种与废旧轮胎相结合的围堵圈及其施工方法。

技术方案：一种与废旧轮胎相结合的围堵圈，包括废旧轮胎组合体、定位桩、定位板、盖板、水泵、滤层、黄豆等。

整个装置底部由预制好的定位板通过锚固螺栓拼接而成，定位板上预留有特定数量的套孔，每个套孔需要打入对应深度的定位桩，每两个定位桩恰好能套入废旧轮胎组合体，废旧轮胎组合体按照定位桩依次套入后能形成一个闭合的圈，每两组废旧轮胎组合体之间都留有一定的空隙，每个废旧轮胎组合单元内部需倒入一定量的黄豆，且废旧轮胎组合体的顶部需要安装盖板防止泡涨后的黄豆溢出，同时通过安装有预制好的定位板来防止盖板被顶出或定位桩被泡涨后的黄豆挤压偏移，最后需要在整个装置内部堆叠一定数量的黄豆袋，以及黄豆和麦糠混合的滤层、秸秆滤层和石笼网滤层，并将装置内多余的水通过安装在顶部定位板上的水泵排出。所述定位板预先切割为4块相同的部分，每块定位板的两端弯起，弯起部分预留有固定锚固螺栓的小孔。所述套孔直径略大于定位桩的外径。废旧轮胎组合体由工厂提前加工，在竖直方向上堆叠连接形成桶状结构，同时保证轮胎在竖直方向上连接牢固且不透水，废旧轮胎圈一侧安装有蝶形止回阀，另一侧固定有连接板，用于对废旧轮胎组合体进行快速分离，该配件的高度可以根据现场用水量来确定。所述盖板面上有两个直径稍大于定位桩外径的圆孔。

一种与废旧轮胎相结合的围堵圈的施工方法如下所述：

1）根据现场管涌出口处的涌水量、河岸两侧的水位差、工程地质等要素，确定本次废旧轮胎组合体选用的直径、高度、定位板的大小、定位桩的数量和长度等。

2）将预制并切割好的定位板按照圆形摆放在管涌口附近，尽量将管涌口置于定位板中间，用锚固螺栓对切割好的定位板进行连接，最底层的定位板需要将两端弯起的部分朝下摆放，并适当将定位板压入土体，保证后期装置与地面有良好的密封性。

3）根据定位板上的套孔，开始打入定位桩，依次将定位桩打入强度较高的土层中，并保持各定位桩处于竖直方向。

4）开始铺设废旧轮胎组合体，将预先制作好的废旧轮胎组合体，依次套入定位桩，每个废旧轮胎组合体的内径刚好可以套入两个定位桩，且套入后相邻两个废旧轮胎组合体之间应当留有一定的空隙，按顺时针或逆时针方向依次套入，需要注意的是，带有蝶形止回阀一侧的轮胎应该朝向管涌口的位置。

5） 废旧轮胎组合体铺设完毕后，需要在废旧轮胎组合体内部空间倒入适量黄豆。

6）在每组废旧轮胎组合体顶部盖上预制好的盖板，随着涌水量的增加，水经过蝶形止回阀进入废旧轮胎组合体内部后，黄豆因吸水而膨胀，充满整个废旧轮胎组合体，轮胎与轮胎之间预留的空隙消失且相互挤压在一起，蝶形止回阀也在黄豆膨胀的作用下被迫关闭，使得内部水分也无法流出。

7）开始铺设顶层的定位板，将分割好的四块定位板依次套入定位桩，形成闭环后两两通过锚固螺栓固定，并在每个定位桩的顶部套入螺母，防止废旧轮胎组合体内部泡涨的黄豆将盖板和顶部定位板顶出。

8）在靠近废旧轮胎组合体的内侧铺设黄豆袋，来增加废旧轮胎组合体附近对土体的压力，提高整个装置的稳定性。

9）开始在整个装置的中心，也就是管涌口处开始铺设滤料，从高于地面10cm的地方开始按照顺序铺设黄豆和麦糠、秸秆、石笼网三层滤料，每层滤料高度控制在20cm左右，且特别注意在铺设滤料的同时，需要保证每层滤料均应具备比较良好的透水性，以免因围井内部压力过大而造成对废旧轮胎组合体的额外压力。

10）在顶部定位板上固定水泵，根据现场情况，在险情相对稳定的情形下，通过在碎石层上方水体中插入排水管将多余的水量排出，确保围井内的水位适中。

11）洪涝灾害结束后，可对上述施工方法所围建的围堵圈依次拆除，拆除时，依次取下螺母、定位板和盖板，对于废旧轮胎组合体内泡胀的黄豆，拆除固定连接板上的与轮胎垂直方向的锚固螺栓，即可快速释放组合体内部的压力，待废旧轮胎组合体间有较为明显的空隙时，可以快速方便地取下废旧轮胎组合体，再拔出各定位桩，拆除底部的定位板，以上各部件可重复利用，对于围堵圈内顶部堆放的石笼网可以快速运用吊机拆除，且可以重复利用，对于底部填充的黄豆和麦糠、秸秆、黄豆袋可以回收用做优质的有机肥。

有益效果：1、本发明采用废旧轮胎作为围堵圈的主体，一方面充分利用废旧轮胎的剩余价值，另一方面由于废旧轮胎具有不透水性、良好的弹性、耐腐蚀性等特点，比传统沙袋围堵涌水效果更佳，且可重复利用，成本低廉。

2、本发明通过打入定位桩，并套入废旧轮胎组合体，最后在组合体内部填充黄豆的方法，能够在管涌发生时快速、稳妥的建立围堵圈，充分利用黄豆遇水膨胀的特性，使得轮胎与轮胎之间通过挤压增大接触面积，提高井壁的密封性，同时围堵圈的底部因黄豆膨胀能够加强与地面的稳定与密封，相较于传统土袋围井的方法，该方法围成的井壁更加稳固可靠。

3、本发明所用到的黄豆储备量大，传统围井构筑中需要运用大量黏土，为防止取土造成新的管涌险情，井壁构筑中不能在堤坝周围取土，运输较为困难，而黄豆未泡胀时较为轻便，方便运输，同时黄豆在冷水中的膨胀系数高，吸水性强，可以抬高水位，加固该发明装置的稳定性，且泡涨了的黄豆是优质的有机肥，适合回收利用。

4、本发明可以根据现场需求适当调整围堵圈内的水位，围堵圈内有多个滤层，涌水通过滤层已过滤绝大部分细沙，当确定好装置内水位以后，多余的水可以从该装置顶层定位板安装的水泵排出，使得该装置总是维持在一个特定的水位，更有利的降低该部位的水力坡降，逐渐恢复原流动土粒的稳定。

5、本发明围堵圈高度可以依据现场涌水量，通过在竖直方向叠加不同高度的废旧轮胎组合体进行灵活调节，对环境的适应性较强。

附图说明

图1是废旧轮胎围堵管涌出口装置的整体示意图；

图2是底部定位板的连接示意图；

图3是在定位板上打入定位桩的示意图；

图4a是本次发明第一废旧轮胎组合体单元2-1带有止回阀侧的结构示意图；

图4b是本次发明第二废旧轮胎组合体单元2-2带有止回阀侧的结构示意图；

图4c是本次发明第三废旧轮胎组合体单元2-3带有止回阀侧的结构示意图；

图5a是本次发明第一废旧轮胎组合体单元2-1带有连接板侧的结构示意图；

图5b是本次发明第二废旧轮胎组合体单元2-2带有连接板侧的结构示意图；

图5c是本次发明第三废旧轮胎组合体单元2-3带有连接板侧的结构示意图；

图6a是本次发明第一废旧轮胎组合体单元2-1连接板侧打开的结构示意图；

图6b是本次发明第二废旧轮胎组合体单元2-2连接板侧打开的结构示意图；

图6c是本次发明第三废旧轮胎组合体单元2-3连接板侧打开的结构示意图；

图7是蝶形止回阀结构示意图；

图8是套入第一废旧轮胎组合体单元2-1的示意图；

图9是套入第一废旧轮胎组合体单元2-1和第二废旧轮胎组合体单元2-2的示意图；

图10是套入第一废旧轮胎组合体单元2-1和第三废旧轮胎组合体单元2-3的示意图；

图11是在第一废旧轮胎组合体单元2-1内部倒入黄豆的示意图；

图12是在第一废旧轮胎组合体单元2-1和第二废旧轮胎组合体单元2-2内部倒入黄豆的示意图；

图13是在第一废旧轮胎组合体单元2-1和第三废旧轮胎组合体单元2-3内部倒入黄豆的示意图；

图14是该装置总体结构示意图；

图15是相邻两个废旧轮胎组合体之间挤压的俯视图；

图16是整个装置的侧视图；

图17是围堵圈内滤层的剖面图。

图中：1、堤坝；2、废旧轮胎组合体；2-1、第一废旧轮胎组合体单元；2-2、第二废旧轮胎组合体单元；2-3、第三废旧轮胎组合体单元；3、定位板；4、定位桩；5、锚固螺栓；6、螺母；7、盖板；8、水泵；9、石笼网；10、套孔；11、蝶形止回阀；12、连接板；13、弹簧；14、止回阀主体；15、密封垫；16、钢针；17、限位圈；18、碟板；19、黄豆；20、黄豆袋；21、管涌路径；22、黄豆和麦糠；23、秸秆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

本发明涉及到的提坝1通常为岸边堤坝；第一废旧轮胎组合体单元2-1、第二废旧轮胎组合体单元2-2、第三废旧轮胎组合体单元2-3由工厂提前加工，在竖直方向上堆叠连接形成桶状结构，同时保证轮胎在竖直方向上连接牢固且不透水，废旧轮胎组合体2一侧底部安装有蝶形止回阀，另一侧固定有连接板，用于对废旧轮胎组合体进行快速分离，该配件的高度可以根据现场用水量来确定；定位板3需提前预制，可以是大小不同的多种尺寸，根据现场涌水量的大小选用对应尺寸的定位板，为了运输方便，定位板3提前切割为四块相等的部件，需要运输至现场进行拼装；定位桩4的高度需要满足打入满足强度要求的土体后高于实际废旧轮胎组合体2的高度，且定位桩顶部局部带有螺纹，方便螺母6套入；盖板7面上有两个直径稍大于定位桩4外径的圆孔，用于防止发生废旧轮胎组合体2内黄豆泡涨后溢出的现象；水泵8可以根据现场情况，在险情相对稳定的情形下，通过在石笼网上方水体中插入排水管将多余的水量排出，确保围堵圈内的水位适中；石笼网9预先装配成大小适中的块状结构，直接运往管涌现场，方便快速拆装和维持围堵圈基础的稳定；套孔10直径应满足略大于定位桩的外径；蝶形止回阀11安装于废旧轮胎组合体一侧，当涌水量高于止水阀时，水经过止水阀进入废旧轮胎组合体内部，黄豆开始遇水膨胀，当到达一定程度时，黄豆挤压致止水阀关闭；连接板12 用于固定和拆卸废旧轮胎组合体，方便快速释放废旧轮胎组合体内部的压力；弹簧13用于蝶形止回阀过水时维持碟板的开度；密封垫15用于碟板关闭时维持废旧轮胎组合体内部的气密性；

一种利用废旧轮胎围堵管涌出口装置的施工方法如下所述：

1）根据现场管涌出口处的涌水量、河岸两侧的水位差、工程地质等要素，确定本次废旧轮胎组合体2选用的直径、高度、定位板3的大小、定位桩4的数量和长度等。

实际上选用废旧轮胎组合体2的直径时，主要依据定位板3的大小来定，上述配件应当组合为一个系统的套件，储备有多套不同大小的方案，根据现场管涌的大小，选择合适直径的定位板3，就可以直接用该套方案下的配件。

2）将预制并切割好的定位板3按照圆形摆放在管涌口附近，尽量将管涌口置于定位板3中间，用锚固螺栓5对切割好的定位板3进行连接，最底层的定位板3需要将两端弯起的部分朝下摆放，并适当将定位板压入土体，保证后期装置与地面有良好的密封性，如图2所示。

3）根据定位板3上的套孔10，开始打入定位桩4，依次将定位桩4打入强度较高的土层中，并保持各定位桩4处于竖直方向，如图3所示。

4）开始铺设废旧轮胎组合体，将预先制作好的废旧轮胎组合体，如图4所示，依次套入定位桩4，第一废旧轮胎组合体单元2-1的内径刚好可以套入两个定位桩4，且套入后相邻两个第一废旧轮胎组合体单元2-1之间应当留有一定的空隙，按顺时针或逆时针方向依次套入，需要注意的是，带有蝶形止回阀11一侧的轮胎应该朝向管涌口的位置，如图8所示；若现场需要更高的围堵圈，可以在图8基础上再次叠加第二废旧轮胎组合体单元2-2，如图9所示，或者在图8基础上再次叠加第三废旧轮胎组合单元体2-3，如图10所示。

实际施工过程中，蝶形止回阀11并不需要完全对准管涌口方向，只需要保证蝶形止回阀11能在内侧过水即可，轮胎之间的空隙也不需要太大，能够保证废旧轮胎组合体2-1顺利拆卸即可。本次发明所用到的第一废旧轮胎组合体单元2-1、第二废旧轮胎组合体单元2-2、第三废旧轮胎组合体单元2-3以对应轮胎高度分别为5层、3层、2层为例，实际工程中可以预制多种不同层数的废旧轮胎组合体，根据现场所需要的高度在竖直方向上来自由组合不同高度的废旧轮胎组合体。

5）第一废旧轮胎组合体单元2-1铺设完毕后，需要在第一废旧轮胎组合体单元2-1内部空间倒入适量黄豆19，如图11所示；当需要在竖直方向上叠加第二废旧轮胎组合体单元2-2或第三废旧轮胎组合体单元2-3时，其内部填充黄豆19的效果图如图12和图13所示。

实际施工中，可以在第一废旧轮胎组合体单元2-1内部空间倒入黄豆19的同时，从第一废旧轮胎组合体单元2-1顶部倒入大量的水，使黄豆19提前湿润。

6）在每个第一废旧轮胎组合体单元2-1顶部盖上预制好的盖板7，随着涌水量的增加，水经过蝶形止回阀11进入第一废旧轮胎组合体单元2-1内部后，黄豆因吸水而膨胀，充满整个第一废旧轮胎组合体单元2-1，轮胎与轮胎之间预留的空隙消失且相互挤压在一起，如图14和15所示，蝶形止回阀11也在黄豆膨胀的作用下被迫关闭，使得内部水分也无法流出。叠加第二废旧轮胎组合体单元2-2、第三废旧轮胎组合体单元2-3的情况与上述方法类似，只是在高度上略有不同。

7）开始铺设顶层的定位板3，将分割好的四块定位板3依次套入定位桩4，形成闭环后两两通过锚固螺栓5固定，并在每个定位桩4的顶部套入螺母6，防止废旧轮胎组合体2-1内部泡涨的黄豆将盖板7和顶部定位板3顶出。

8）在靠近第一废旧轮胎组合体单元2-1的内侧铺设黄豆袋20，来增加第一废旧轮胎组合体单元2-1附近对土体的压力，提高整个装置的稳定性。

9）开始在整个装置的中心，也就是管涌口处开始铺设滤料，从高于地面10cm的地方开始按照顺序铺设黄豆和麦糠22、秸秆23、石笼网9三层滤料，每层滤料高度控制在20cm左右，且特别注意在铺设滤料的同时，需要保证每层滤料均应具备比较良好的透水性，以免因围井内部压力过大而造成对废旧轮胎组合体2的额外压力。

10）在顶部定位板3上固定水泵8，根据现场情况，在险情相对稳定的情形下，通过在石笼网9上方水体中插入排水管将多余的水量排出，确保围堵圈内的水位适中。

11）洪涝灾害结束后，可对上述施工方法所围建的围堵圈依次拆除，拆除时，依次取下螺母6、定位板3和盖板7，对于第一废旧轮胎组合体2-1内泡胀的黄豆19，拆除固定在连接板12上的与轮胎垂直方向的锚固螺栓5，即可快速释放组合体内部的压力，待废旧轮胎组合体2间有较为明显的空隙时，可以快速方便地取下第一废旧轮胎组合体单元2-1，再拔出各定位桩4，拆除底部的定位板3，以上各部件可重复利用，对于围堵圈内顶部堆放的石笼网9可以快速运用吊机拆除，且可以重复利用，对于底部填充的黄豆和麦糠22、秸秆23、黄豆袋20可以回收用做优质的有机肥。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种与废旧轮胎相结合的围堵圈，其特征在于，所述围堵圈包括多个圆形阵列分布的围堵单元和上下两个定位板（3），每个所述围堵单元均包括两个定位桩（4），两个所述定位桩（4）共同套设有一组废旧轮胎组合体（2），相邻两组所述废旧轮胎组合体（2）之间留有膨胀间隙，每组所述废旧轮胎组合体（2）的上方均设有盖板（7），上方的定位板（3）设于所述盖板（7）的上方，下方的定位板（3）设于所述废旧轮胎组合体（2）的下方，两个所述定位板（3）上均设有多个套孔（10），所述盖板（7）上设有与所述套孔（10）相对应的圆孔，所述定位桩（4）的一端插入地面，其另一端依次通过所述套孔（10）贯穿两个定位板（3）并通过所述圆孔贯穿所述盖板（7），所述定位桩（4）的上端螺纹连接螺母（6），上方的所述定位板（3）通过所述螺母（6）连接于所述废旧轮胎组合体（2），上方的所述定位板（3）还设有水泵（8）；每组所述废旧轮胎组合体（2）均由多个废旧轮胎组合单元组成，每个所述废旧轮胎组合单元均包括多个废旧轮胎片，每个所述废旧轮胎片的一端均设有合页，每个所述废旧轮胎片均通过所述合页连接成废旧轮胎圈；

每个所述废旧轮胎圈的内侧均设有蝶形止回阀（11），所述蝶形止回阀（11）包括钢圈，所述钢圈设于所述废旧轮胎圈的内侧，所述钢圈内固定有钢针（16），所述钢针（16）上设有扭簧（13），所述扭簧（13）的两端均贴合连接碟板（18），两个所述碟板（18）均轴承连接所述钢针（16），两个所述碟板（18）接触所述钢圈内部的部分均设有密封垫（15），所述钢圈的一侧浇筑限位圈（17），所述限位圈（17）可接触连接所述碟板（18）并对其限位；

所述废旧轮胎组合体（2）的内部空间放置有黄豆（19）；所述膨胀间隙用于减少相邻两个所述废旧轮胎组合体（2）之间的压力，在所述围堵圈内侧一周铺设黄豆袋（20）；在所述围堵圈中部由上至下依次铺设石笼网（9）、秸秆（23）、黄豆和麦糠（22）。

2.如权利要求1所述的一种与废旧轮胎相结合的围堵圈，其特征在于，所述废旧轮胎组合单元中废旧轮胎圈的个数为2、3或5个。

3.如权利要求2所述的一种与废旧轮胎相结合的围堵圈，其特征在于，两个所述定位板（3）均由多个弧形定位分板组成，多个所述弧形定位分板的两端均设有安装部，所述安装部之间通过锚固螺栓（5）连接。

4.如权利要求3所述的一种与废旧轮胎相结合的围堵圈的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将预制的多个弧形定位分板按照圆形摆放在管涌口四周，并将管涌口置于多个弧形定位分板的中间，用锚固螺栓（5）对弧形定位分板连接形成下方的定位板（3），将下方的定位板（3）安装部朝下摆放，并适当将下方的定位板（3）压入土体；

通过套孔（10）打入定位桩（4），依次将定位桩（4）打入土体中，并保持定位桩（4）处于竖直方向；

将预制的一组废旧轮胎组合体（2）套入定位桩（4），按顺时针或逆时针方向依次套入，并使得带有蝶形止回阀（11）的一侧朝向管涌口；

在废旧轮胎组合体（2）的内部空间倒入适量黄豆（19），并在每个废旧轮胎组合体（2）的顶部盖上预制好的盖板（7）；

铺设上方的定位板（3），将分割好的弧形定位分板依次套入定位桩（4）中，形成闭环后两两通过锚固螺栓（5）固定，并在每个定位桩（4）的顶部旋入螺母（6）；

在围堵圈的内侧铺设黄豆袋（20）；

从管涌口处开始铺设滤料，从高于地面10cm的地方开始按照顺序铺设黄豆和麦糠（22）、秸秆（23）、石笼网（9）三层滤料，每层滤料高度控制在10-30cm；

8）在上方的定位板（3）上固定水泵（8），即完成对围堵圈的施工。

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