CN115305878A - 一种严寒地区水库大坝防冻结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种严寒地区水库大坝防冻结构及其施工方法，包括坝体、套筒和水管，所述坝体内部预埋有套筒和水管，且水管和套筒交替并排布置，并且水管和套筒均贯穿坝体顶面，所述套管内部插接有加热管，且加热管顶面固定连接有螺旋盖。有益效果：套筒预埋在坝体内部，靠近冻融水体，安装高度对应长期冻融面高度，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可为电热丝进行通电，使电热丝通电发热，通过热传导为加热管和套筒加热，进而通过热传导为坝体与水的接触表面加热，提高温度，避免水与坝体表面的接触面结冰，从而避免冻融，进而起到了良好的防冻效果，同时，采用水体自身热量完成防冻的目的，减少了加热所产生的能耗，进而更加节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及水库大坝防冻技术领域，具体来说，涉及一种严寒地区水库大坝防冻结构及其施工方法。
背景技术
冻融破坏是水利建筑物普遍存在的一种现象，不仅会降低水工建筑的耐久性，还会影响其使用功能和承载能力，因此，在严寒地区的水库大坝一般都会采取防冻措施，传统的防冻措施一般都是对结构裂缝处作出修补处理，从而减少渗水，降低冻融危害。
但是传统的防冻融损坏的措施本质上属于维修过程，而且坝体面积巨大，很难发现所有结构裂缝进行处理，无法针对性的避免低温结冰而产生的危害，还可以进一步作出改进，同时，大坝冬日蓄水高度变动较小，一般结冰面变动高度在1米范围内，可以针对性埋入加热设备而避免与大坝接触的水面结冰，从而起到避免冻融的问题。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种严寒地区水库大坝防冻结构及其施工方法，具备防冻效果好的优点，进而解决上述背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现上述防冻效果好的优点，本发明采用的具体技术方案如下：
一种严寒地区水库大坝防冻结构，包括坝体、套筒和水管，所述坝体内部预埋有套筒和水管，且水管和套筒交替并排布置，并且水管和套筒均贯穿坝体顶面，所述套管内部插接有加热管，且加热管顶面固定连接有螺旋盖，并且螺旋盖顶面固定安装有接线器，所述加热管内部固定安装有电热丝，所述螺旋盖与套筒顶面螺纹连接，所述水管底面贯通连接有分流管，且分流管预埋在坝体中，并且分流管贯穿坝体贯通连接有水泵，所述水管顶面通过集中管贯通连接有回流管。
进一步的，所述水泵进水端贯通连接有吸管，且吸管另一端延伸至水库底部水体中，所述回流管一端插入到水库底部水体中。
进一步的，所述加热管外壁与套筒内壁滑动抵接，且加热管采用薄壁铜管。
进一步的，所述套筒和水管的底面安装高度位于长期冻融面高度下方1-2米处，且套筒和水管间距不大于30cm。
进一步的，所述套筒壁厚不小于3mm，且水管厚度不小于3mm。
进一步的，所述回流管和集中管外表面包裹有气凝胶隔热棉，且气凝胶隔热棉厚度不小于5cm。
进一步的，所述坝体与水体接触面与套筒外壁的垂直距离的不大于5cm，且套筒和水管外径相同。
进一步的，所述回流管一端距离吸管另一端的距离不小于50m，且回流管一端位于吸管另一端的上游位置。
一种严寒地区水库大坝防冻结构的施工方法，包括一种严寒地区水库大坝防冻结构，按照以下步骤施工：
S1：按照建设尺寸铺设坝体模板，而后，按照图纸绑扎坝体钢筋，在绑扎钢筋时，将套筒按照铺设距离绑扎在钢筋笼上，必要时可与钢筋点焊固定，随后，在套筒之间按照铺设距离将水管绑扎在钢筋笼上，水管底面通过三通与分流管贯通固定连接，连接好之后，三通与分流管和水管接触缝隙满焊密封，并同时将分流管一端穿过坝体模板，并预留连接长度，随后，浇筑坝体混凝土。
S2：坝体混凝土凝固后，将加热管插入到套筒中，并使用螺旋盖封闭套筒顶口，而后，连接好电线，即可通电调试，随后，分流管底面可采用螺旋连接头与水管贯通连接。
S3：挖出分流管和回流管的埋设槽，将大部分分流管和回流管埋设到冻土层以下，随后覆土覆盖埋设槽，随后，建设泵房，将水泵安装在泵房中，将回流管接通水泵，并为水泵接通吸管，调整吸管另一端位置，使其位于水库底部水体内部，并将吸管埋置于冻土层以下，即可启动水泵进行调试。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种严寒地区水库大坝防冻结构及其施工方法，具备以下有益效果：
(1)、本发明采用了加热管和套筒，套筒预埋在坝体内部，靠近冻融水体，安装高度对应长期冻融面高度，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可为电热丝进行通电，使电热丝通电发热，通过热传导为加热管和套筒加热，进而通过热传导为坝体与水的接触表面加热，提高温度，避免水与坝体表面的接触面结冰，从而避免冻融，进而起到了良好的防冻效果。
(2)、本发明采用了水管和水泵，水管和套筒并排预埋到坝体中，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可通过水泵抽取水库底部的水，通过分流管注入到水管中，并从水管流出，沿回流管流回水库内，水库底部的水温度保持在4℃左右，大于此时坝体和冰面的温度，因此可通过热交换为水管加热，进而通过热传导升高坝体表面温度，从而减少水与坝体表面的接触面结冰，进一步避免冻融情况的发生，从而进一步提高了防冻效果，同时，采用水体自身热量完成防冻的目的，减少了加热所产生的能耗，进而更加节能环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种严寒地区水库大坝防冻结构的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的加热管的安装示意图；
图3是根据本发明实施例的水管的安装示意图；
图4是根据本发明实施例的一种严寒地区水库大坝防冻结构A节点放大图。
图中：
1、坝体；2、套筒；3、螺旋盖；4、接线器；5、水管；6、回流管；7、集中管；8、分流管；9、水泵；10、吸管；11、加热管；12、电热丝。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种严寒地区水库大坝防冻结构及其施工方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-4所示，根据本发明实施例的一种严寒地区水库大坝防冻结构，包括坝体1、套筒2和水管5，坝体1内部预埋有套筒2和水管5，坝体1采用钢筋混凝土结构，为常见结构，且水管5和套筒2交替并排布置，水管5和套筒2平行于坝体1外壁设置，并且水管5和套筒2均贯穿坝体1顶面，便于安装加热管11和连接集中管7，套管内部插接有加热管11，且加热管11顶面固定连接有螺旋盖3，并且螺旋盖3顶面固定安装有接线器4，便于接线，加热管11内部固定安装有电热丝12，螺旋盖3与套筒2顶面螺纹连接，水管5底面贯通连接有分流管8，且分流管8预埋在坝体1中，并且分流管8贯穿坝体1贯通连接有水泵9，水管5顶面通过集中管7贯通连接有回流管6，其中，水泵9进水端贯通连接有吸管10，且吸管10另一端延伸至水库底部水体中，回流管6一端插入到水库底部水体中，套筒2预埋在坝体1内部，靠近冻融水体，安装高度对应长期冻融面高度，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可为电热丝12进行通电，使电热丝12通电发热，通过热传导为加热管11和套筒2加热，进而通过热传导为坝体1与水的接触表面加热，提高温度，避免水与坝体1表面的接触面结冰，从而避免冻融，进而起到了良好的防冻效果，同时，水管5和套筒2并排预埋到坝体1中，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可通过水泵9抽取水库底部的水，通过分流管8注入到水管5中，并从水管5流出，沿回流管6流回水库内，水库底部的水温度保持在4℃左右，为常见物理现象，在此不做过多赘述，大于此时坝体1和冰面的温度，因此可通过热交换为水管5加热，进而通过热传导升高坝体1表面温度，从而减少水与坝体1表面的接触面结冰，进一步避免冻融情况的发生，从而进一步提高了防冻效果，同时，采用水体自身热量完成防冻的目的，减少了加热所产生的能耗，进而更加节能环保。
在一个实施例中，加热管11外壁与套筒2内壁滑动抵接，且加热管11采用薄壁铜管，便于导热。
在一个实施例中，套筒2和水管5的底面安装高度位于长期冻融面高度下方1-2米处，提高加热的针对性，且套筒2和水管5间距不大于30cm，提高加热覆盖范围。
在一个实施例中，套筒2壁厚不小于3mm，且水管5厚度不小于3mm，具有较高的强度，避免影响坝体1总体强度。
在一个实施例中，回流管6和集中管7外表面包裹有气凝胶隔热棉，且气凝胶隔热棉厚度不小于5cm，避免水体在内部冻住，避免堵塞。
在一个实施例中，坝体1与水体接触面与套筒2外壁的垂直距离的不大于5cm，且套筒2和水管5外径相同，坝体1与水体接触面与套筒2外壁的垂直距离短，减少了热传导路径，提高了加热效率。
在一个实施例中，回流管6一端距离吸管10另一端的距离不小于50m，且回流管6一端位于吸管10另一端的上游位置，避免从回流管6流出的冷水直接进入到吸管10中。
一种严寒地区水库大坝防冻结构的施工方法，包括一种严寒地区水库大坝防冻结构，按照以下步骤施工：
S1：按照建设尺寸铺设坝体1模板，而后，按照图纸绑扎坝体1钢筋，在绑扎钢筋时，将套筒2按照铺设距离绑扎在钢筋笼上，必要时可与钢筋点焊固定，随后，在套筒2之间按照铺设距离将水管5绑扎在钢筋笼上，避免浇筑时位置偏移，水管5底面通过三通与分流管8贯通固定连接，连接好之后，三通与分流管8和水管5接触缝隙满焊密封，并同时将分流管8一端穿过坝体1模板，并预留连接长度，随后，浇筑坝体1混凝土，为常见坝体1施工结构。
S2：坝体1混凝土凝固后，将加热管11插入到套筒2中，并使用螺旋盖3封闭套筒2顶口，而后，连接好电线，即可通电调试，随后，分流管8底面可采用螺旋连接头与水管5贯通连接，便于拆卸。
S3：挖出分流管8和回流管6的埋设槽，将大部分分流管8和回流管6埋设到冻土层以下，随后覆土覆盖埋设槽，避免冻坏，随后，建设泵房，将水泵9安装在泵房中，泵房需安装保温结构，避免水泵9冻坏，将回流管6接通水泵9，并为水泵9接通吸管10，调整吸管10另一端位置，使其位于水库底部水体内部，并将吸管10埋置于冻土层以下，避免冻坏，即可启动水泵9进行调试，工作人员也可在空地上建设太阳能板或风力发电设备，用清洁能源为电热丝12供电，进一步减少能耗。
工作原理：
套筒2预埋在坝体1内部，靠近冻融水体，安装高度对应长期冻融面高度，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可为电热丝12进行通电，使电热丝12通电发热，通过热传导为加热管11和套筒2加热，进而通过热传导为坝体1与水的接触表面加热，提高温度，避免水与坝体1表面的接触面结冰，从而避免冻融，进而起到了良好的防冻效果，水管5和套筒2并排预埋到坝体1中，在天气寒冷水库水面开始结冰时，可通过水泵9抽取水库底部的水，通过分流管8注入到水管5中，并从水管5流出，沿回流管6流回水库内，水库底部的水温度保持在4℃左右，大于此时坝体1和冰面的温度，因此可通过热交换为水管5加热，进而通过热传导升高坝体1表面温度，从而减少水与坝体1表面的接触面结冰，进一步避免冻融情况的发生，从而进一步提高了防冻效果，同时，采用水体自身热量完成防冻的目的，减少了加热所产生的能耗，进而更加节能环保。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，包括坝体(1)、套筒(2)和水管(5)，所述坝体(1)内部预埋有套筒(2)和水管(5)，且水管(5)和套筒(2)交替并排布置，并且水管(5)和套筒(2)均贯穿坝体(1)顶面，所述套管内部插接有加热管(11)，且加热管(11)顶面固定连接有螺旋盖(3)，并且螺旋盖(3)顶面固定安装有接线器(4)，所述加热管(11)内部固定安装有电热丝(12)，所述螺旋盖(3)与套筒(2)顶面螺纹连接，所述水管(5)底面贯通连接有分流管(8)，且分流管(8)预埋在坝体(1)中，并且分流管(8)贯穿坝体(1)贯通连接有水泵(9)，所述水管(5)顶面通过集中管(7)贯通连接有回流管(6)。
2.根据权利要求1所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述水泵(9)进水端贯通连接有吸管(10)，且吸管(10)另一端延伸至水库底部水体中，所述回流管(6)一端插入到水库底部水体中。
3.根据权利要求1所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述加热管(11)外壁与套筒(2)内壁滑动抵接，且加热管(11)采用薄壁铜管。
4.根据权利要求1所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述套筒(2)和水管(5)的底面安装高度位于长期冻融面高度下方1-2米处，且套筒(2)和水管(5)间距不大于30cm。
5.根据权利要求1所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述套筒(2)壁厚不小于3mm，且水管(5)厚度不小于3mm。
6.根据权利要求1所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述回流管(6)和集中管(7)外表面包裹有气凝胶隔热棉，且气凝胶隔热棉厚度不小于5cm。
7.根据权利要求1所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述坝体(1)与水体接触面与套筒(2)外壁的垂直距离的不大于5cm，且套筒(2)和水管(5)外径相同。
8.根据权利要求2所述的一种严寒地区水库大坝防冻结构，其特征在于，所述回流管(6)一端距离吸管(10)另一端的距离不小于50m，且回流管(6)一端位于吸管(10)另一端的上游位置。
9.一种严寒地区水库大坝防冻结构的施工方法，其特征在于，包括权利要求1-8中的一种严寒地区水库大坝防冻结构，按照以下步骤施工：
S1：按照建设尺寸铺设坝体(1)模板，而后，按照图纸绑扎坝体(1)钢筋，在绑扎钢筋时，将套筒(2)按照铺设距离绑扎在钢筋笼上，必要时可与钢筋点焊固定，随后，在套筒(2)之间按照铺设距离将水管(5)绑扎在钢筋笼上，水管(5)底面通过三通与分流管(8)贯通固定连接，连接好之后，三通与分流管(8)和水管(5)接触缝隙满焊密封，并同时将分流管(8)一端穿过坝体(1)模板，并预留连接长度，随后，浇筑坝体(1)混凝土。
S2：坝体(1)混凝土凝固后，将加热管(11)插入到套筒(2)中，并使用螺旋盖(3)封闭套筒(2)顶口，而后，连接好电线，即可通电调试，随后，分流管(8)底面可采用螺旋连接头与水管(5)贯通连接。
S3：挖出分流管(8)和回流管(6)的埋设槽，将大部分分流管(8)和回流管(6)埋设到冻土层以下，随后覆土覆盖埋设槽，随后，建设泵房，将水泵(9)安装在泵房中，将回流管(6)接通水泵(9)，并为水泵(9)接通吸管(10)，调整吸管(10)另一端位置，使其位于水库底部水体内部，并将吸管(10)埋置于冻土层以下，即可启动水泵(9)进行调试。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221108 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |