CN207109750U - 一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，在渠底及渠边坡的渠基土上方依次铺设一布一膜或二布一膜、混凝土衬砌层构成防渗结构，在渠边坡和坡顶部位的渠基土上方、一布一膜或二布一膜下方铺设有保温板层，形成适用于冬季无冰盖输水保温防渗梯形渠道的衬砌结构，渠边坡部位铺设的保温板斜长大于渠边坡冻结土体的斜长，坡顶保温板层宽度不得小于其附加宽度。本实用新型保留了当前广泛使用的一布一膜或二布一膜+砼的衬砌结构形式，充分利用渠内水体的保温作用，仅在水位线以上的渠坡顶和渠边坡基土用保温板保温，从根本上消除了渠基土对衬砌层的冻胀破坏作用。

Description

一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道

技术领域

本实用新型属于冬季输水明渠防冻胀破坏技术领域，尤其是涉及一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道衬砌结构。

背景技术

我国季节性冻土区面积大约513.7万平方千米，占国土面积的53.5％。我国季节性冻土区混凝土衬砌渠道冻胀破坏严重。目前对此问题已得到许多研究成果，破坏问题也得到了较好的解决。这些成果主要是针对冬季停水渠道。对于冬季输水渠道人们仍按冬季停水渠道的抗、防冻胀破坏设计方法进行混凝土衬砌板厚度确定。但工程实践表明，既使采用了防冻胀破坏措施，冬季输水渠道仍有破坏现象。

实用型新内容

本实用新型提供了一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道衬砌结构，在渠边坡及坡顶部位渠基土上铺设保温板层，保温板层和渠坡下部以及渠底的渠基土表面上依次一(二)布一膜和混凝土衬砌板，形成梯形保温防渗渠道结构，克服了现有的冬季输水渠道防渗技术不能同时兼顾防渗和抗冻胀要求的缺陷。

本实用新型采用的技术方案：

一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，在渠底及渠边坡的渠基土上方依次铺设一(二)布一膜、混凝土衬砌层构成整体防渗结构，本实用新型在前述现有防渗结构基础上，在渠边坡和坡顶部位的渠基土上方、一(二)布一膜下方铺设保温板层，形成适用于冬季无冰盖输水保温防渗梯形渠道的衬砌结构，渠边坡部位铺设的保温板斜长大于渠边坡冻结土体的斜长。

所述的季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，在坡顶和渠边坡的混凝土衬砌板衔接铺设混凝土压顶板，坡顶处渠岸的一(二)布一膜和保温板层上方填以压实土体，所述混凝土压顶板和压实土体两者总的宽度大于保温板层的附加宽度，以保护一(二)布一膜和保温板免受机械损伤和免遭紫外线的照射。

所述的季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，渠边坡保温部分的保温板层上表面和渠边坡不保温部分的渠基土表面在一个平面内，以保证一(二)布一膜铺设平整和混凝土板不产生额外应力。

本实用新型具有的效益：

1、现有渠道采用一(二)布一膜+混凝土衬砌的双防结构形式，已经具有较高的防冻胀破坏性能，能够很好地保护渠基土不发生侵蚀和减少渠水的渗漏。但当冬季过水时，这种双防结构的渠道仍遭受渠基土的冻胀破坏作用，使渠边坡产生向渠内鼓起或拉裂的破坏。本实用新型季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，通过在水位以上渠边坡部位和渠顶加铺保温板层使渠道基土不发生冻结，渠道衬砌层受力状态在全年里不发生大的变化，也即无冻胀力的作用，从而解决渠道冻胀破坏的问题。使季节冻土区的防渗渠道真正的发挥防渗作用。从根本上解决了冬季输水渠道的冻胀破坏问题，节约维修经费，极大的延长了渠道的使用年限，提高工程的效益。使渠道既能防渗又能防冻胀破坏，克服了现有的冬季输水渠道防渗技术不能同时兼顾防渗和抗冻胀要求的缺陷，提高了渠道的防长破坏性能，确保渠道输水效率，充分发挥其工程效益。

2、本实用新型结合冬季输水渠道冻胀破坏机理，在现有混凝土衬砌层下铺设一(二) 布一膜这一渠道衬砌结构整体防渗防冻胀冻胀破坏的技术整体防渗结构基础上，提出在水位面以上渠边坡部位的一(二)布一膜下加铺设保温板层，保温板层和一(二)布一膜在渠坡顶外伸一定长度，以保护渠坡顶基土不冻结。使渠道具有了双层防渗和单层防冻的衬砌结构系统，确保季冻季节冻土区的跨流域输水、水电站的引水等明渠不发生冻胀破坏。这不仅提高了渠系水利用系数，而且降低每年维修费用、缩短检修期，提高渠道有效运行时间。该衬砌结构也可使用工业化生产的预制混凝土标准构件，缩短工期，降低成本。该实用新型对我国水资源跨流域调配过季节冻土区的高效输水提供了技术保障。

附图说明

图1本实用新型季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道示意图；

图中标号1为渠基土，标号2为保温板层，3为一(二)布一膜，4为混凝土衬砌板，5为混凝土压顶板，6表示压实土体，7表示多年冬季渠内最低水位(对应水深为多年冬季渠内最小水深)。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做更进一步地解释。

实施例1

参见图1，本实用新型季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，相对于传统的在渠底及渠边坡的渠基土1上方依次铺设一(二)布一膜、混凝土衬砌层构成整体防渗结构，进一步的在渠边坡以及坡顶部位、在渠基土1上方、一(二)布一膜下方加铺保温板层2，形成适用于冬季无冰盖输水保温防渗梯形渠道的衬砌结构，渠边坡部位铺设的保温板斜长大于渠边坡冻结土体的斜长。

实施例2

参见图1。本实施例季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，衬砌结构及实施过程如下：

1)先在渠道边坡和坡顶渠基土1上铺设保温板层2，保温板层2在渠坡面的长度、坡顶的附加宽度和厚度通过计算得出。

保温板层及一(二)布一膜在坡顶外伸一定长度，即附加宽度，以使渠坡板下土体不冻结。根据渠道所处地区的多年最大冻深、多年渠岸冰最大厚度、多年冬季渠内最小水深综合确定坡面上保温板层斜长，以确保渠边坡下基土不冻结。

渠边坡部位铺设的保温板斜长不得小于公式(1)计算的结果：

式中L_B-保温板斜长计算值

L-渠坡斜长

h_w-多年冬季渠内最小水深

m-渠边坡系数；

坡顶处保温板层和一(二)布一膜两者的附加宽度大于保温板层的附加宽度计算值，即保温板层和一(二)布一膜的附加宽度不小于公式(2)计算结果：

式中B-附加宽度计算值

H-未保温地面最大冻深

δ₁-积雪的厚度

δ₂-保温层以上回填土厚度

λ₂-冻土的导热系数

λ₁-积雪的导热系数

λ₂-保温层以上回填土的导热系数；

保温板层厚度不得小于公式(3)计算的结果：

D＝H·λ₃/λ_z (3)

D-保温板厚度计算值

H-末保温地面最大冻深

λ₂-冻土的导热系数

λ₃-保温板在饱和状态下的导热系数。

2)在保温板层上面铺设一(二)布一膜3，一(二)布一膜3必须同时严密覆盖渠道水平坡顶上的保温板层，使渠道断面形成完整的防渗层。

3)然后铺设渠坡和渠底的混凝土衬砌板4(可采用混凝土预制板或现浇混凝土板)，最后在坡顶和渠边坡的混凝土衬砌板4衔接铺设混凝土压顶板5，坡顶处渠岸的一(二)布一膜和保温板层上方填以足够厚度的压实土体6。坡顶混凝土压顶板和压实土体两者总宽度要大于保温板层的附加宽度，使其可以起到保护一(二)布一膜和保温板不受机械损伤、减缓膜布和保温板老化、延长材料的使用年限的作用。

渠边坡保温部分的保温板层上表面和渠边坡不保温部分的渠基土表面在一个平面上，以保证一(二)布一膜和混凝土板不产生额外应力。

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

Claims (4)

1.一种季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，在渠底及渠边坡的渠基土(1)上方依次铺设一布一膜或二布一膜、混凝土衬砌层构成防渗结构，其特征在于：在前述防渗结构基础上，在渠边坡和坡顶部位的渠基土(1)上方、一布一膜或二布一膜下方铺设有保温板层(2)，形成适用于冬季无冰盖输水保温防渗梯形渠道的衬砌结构，渠边坡部位铺设的保温板斜长大于渠边坡冻结土体的斜长。

2.根据权利要求1所述的季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，其特征在于：渠边坡部位铺设的保温板层的斜长不小于公式(1)计算的结果：

式中L_B—保温板斜长计算值

L—渠坡斜长

h_w—多年冬季渠内最小水深

m—渠边坡系数；

坡顶处保温板层和一布一膜或二布一膜两者的附加宽度大于保温板层的附加宽度计算值，保温板层的附加宽度采用公式(2)计算：

式中B—附加宽度计算值

H—未保温地面最大冻深

δ₁—积雪的厚度

δ₂—保温层以上回填土厚度

λ_z—冻土的导热系数

λ₁—积雪的导热系数

λ₂—保温层以上回填土的导热系数；

保温板层的厚度不小于公式(3)计算结果：

D＝H·λ₃/λ_z (3)

D—保温板层厚度计算值

H—未保温地面最大冻深

λ_z—冻土的导热系数

λ₃—保温板在饱和状态下的导热系数。

3.根据权利要求1或2所述的季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，其特征在于：在坡顶和渠边坡的混凝土衬砌板(4)衔接铺设混凝土压顶板(5)，坡顶处渠岸的一布一膜或二布一膜和保温板层上方填以压实土体(6)，所述混凝土压顶板(5)和压实土体(6)两者总的宽度大于保温板层的附加宽度，以保护一布一膜或二布一膜和保温板免受机械损伤和免遭紫外线的照射。

4.根据权利要求3所述的季节冻土区冬季无冰盖输水的保温防渗梯形渠道，其特征在于：渠边坡保温部分的保温板层上表面和渠边坡不保温部分的渠基土表面在一个平面内，以保证一布一膜或二布一膜铺设平整和混凝土板不产生额外应力。