水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201610627082.1 | 申请日 | 2016-08-03 | 公开(公告)号 | CN106049352A | 公开(公告)日 | 2016-10-26 |
| 申请人 | 宋斌; | 发明人 | 李钟宁; 宋斌; 侯啸岳; 綦跃强; 王兴恒; 陈思豫; 孙振勇; 刘洁; 晁新秀; 张相全; 黄婧; 刘瑞瑞; 吴莎; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 水 利工程用具有反滤机构的挡土墙装置及其施工方法，属于挡土墙领域，本发明要解决的技术问题为如何有效过滤挡土墙的墙背侧的积水、及时快速的将挡土墙的墙背侧的积水排出；其结构包括墙体，墙体内设置有多个 排水管 ，墙体的墙背侧回填有回填土；回填土内、每个排水管的入口处均设置有反滤机构，反滤机构包括土工布和反滤料层，土工布固定在排水管的入口上，反滤料层包裹于土工布内。水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的施工方法，步骤为（1）、搭建结构 钢 筋；（2）、在结构 钢筋 上固定多个排水管（3）、放置模板；（4）、向模板内浇筑 混凝土 ，待混凝土 凝固 后得到墙体；（5）、在墙体的墙背侧施工。 | ||||||
| 权利要求 | 1.水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置，包括墙体，其特征在于墙体内设置有多个排水管，每个排水管均沿墙体的厚度方向延伸，每个排水管的入口均位于墙体的墙背侧，墙体的墙背侧回填有回填土； |
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| 说明书全文 | 水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及挡土墙领域，具体地说是水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置及其施工方法。 背景技术[0002] 挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基底；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。挡土墙广泛应用于水利、交通、港口及工民建等工程建设中，其目的是支挡墙背回填土或山坡土体，防止土体变形失稳。 [0003] 当墙背积水, 挡土墙墙后的水位较高而墙前的水位较低或无水时，又增加了水压力, 容易造成挡土墙倒塌。为了使墙后积水易于排出, 通常在墙身布置适当数量的泄水孔。但是土粒会随着渗水进入泄水孔，从而导致泄水孔堵塞，随着墙后积水的增多，会降低挡墙的安全系数，特别是在暴雨后，往往会导致路堑挡墙的垮塌。 [0004] 2014年12月10日公开的公开号为CN 204000910 U的中国专利，提出一种用于挡土墙排水的反滤装置，用于挡土墙排水的反滤装置，挡水墙背侧回填有回填料，挡水墙墙身布置排水孔，在排水孔进水口处设置反滤装置，其特征在于：所述反滤装置由PVC 异径管、多孔PVC 板和透水土工布组成，所述PVC 异径管沿轴向分为小径段和大径段，其中小径段端部粘接多孔PVC 板，PVC 异径管内分层装填碎石和粗砂，大径段端部包裹透水土工布并用铅丝绑扎固定；所述小径段外径与排水孔孔径相适配并嵌装于墙身排水孔内。该技术方案中，反滤装置制作繁琐，且PVC异径管的口径受限、滤水面积小，影响了排水孔进水口处渗水的流速，不能及时快速的排水。 [0005] 如何有效过滤挡土墙墙背的积水、及时快速的将墙背的积水排出，是需要解决的技术问题。 发明内容[0006] 本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置及其施工方法，来解决的问题为如何有效过滤挡土墙的墙背侧的积水、及时快速的将挡土墙的墙背侧的积水排出。 [0007] 本发明的技术任务是按以下方式实现的：水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置，包括墙体，墙体内设置有多个排水管，每个排水管均沿墙体的厚度方向延伸，每个排水管的入口均位于墙体的墙背侧，墙体的墙背侧回填有回填土；回填土内、每个排水管的入口处均设置有反滤机构，反滤机构包括土工布和反滤料层，土工布固定在排水管的入口上，反滤料层包裹于土工布内。 [0008] 进一步的，反滤料层包括细砾层和中砾层，细砾层和中砾层均为主要由基层、中层和上层组成的匚字形结构，排水管的入口位于细砾层的开口内，细砾层填充在中砾层的开口内；反滤料层上靠近墙体的侧面为反滤料层的内侧面，反滤料层上与内侧面相对的侧面为反滤料层的外侧面，土工布包裹在反滤料层的内侧面、反滤料层的底面、反滤料层的外侧面以及反滤料层的顶面上。 [0009] 进一步的，土工布上包裹在反滤料层的内侧面上的部分为封堵部，土工布上除封堵部外的部分为外包部，封堵部的上部固定在墙体上并位于排水管的上方，封堵固的中部固定在排水管的入口上，封堵部的下部固定在墙体上并位于排水管的下方；中砾层上靠近墙体的侧面为中砾层的内侧面，中砾层上与内侧面相对的侧面为中砾层外侧面，外包部包裹在中砾层的底面、中砾层外侧面以及中砾层顶面上。 [0010] 进一步的，外包部上靠近墙体且位于排水管上方的端部为外包部的上端部，外包部的上端部固定在墙体上。 [0011] 进一步的，封堵部与排水管的入口之间以及封堵部与墙体之间连接有聚酯氨胶水层，外包部的上端部与墙体之间连接有聚酯氨胶水层。 [0012] 进一步的，中砾层中砾石的直径为5～20mm，细砾层中砾石的直径为2～5mm，土工布为厚度为3～4mm、重量为每平方米350～450g的土工布。 [0013] 水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的施工方法，为构建如权利要求1-6任一项所述的水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的方法，步骤为：（1）、搭建结构钢筋； （2）、在结构钢筋上固定多个排水管，每个排水管均沿墙体的厚度方向延伸，且每个排水管的入口均位于墙体的墙背侧； （3）、放置模板，结构钢筋和上述多个排水管均位于模板内； （4）、向模板内浇筑混凝土，待混凝土凝固后得到墙体； （5）、在墙体的墙背侧施工，在墙体的墙背侧回填回填土，并在回填回填土的过程中依次为每个排水管设置反滤机构。 [0014] 进一步的，步骤（5）中在回填回填土的过程中为每个排水管设置反滤机构的施工步骤为：（5.1）、在墙体上设置回填土标线和反滤层标线，反滤层标线位于排水管的上方，回填土标线位于排水管的下方； （5.2）、在墙体的墙背侧回填回填土，回填土的顶面达到回填土标线时，铺设土工布，将封堵部固定在墙体上位于回填土标线和反滤层标线之间的部位以及排水管的入口上，弯折土工布，使得外包部水平铺设在回填土的顶面上； （5.3）、在外包部的上方回填反滤料层，反滤料层位于回填土标线和反滤层标线之间； （5.4）、弯折外包部，使得外包部能够包裹反滤料层的底面、反滤料层的外侧面以及反滤料层的顶面； （5.5）、将外包部的上端部固定在墙体上位于中砾层标线处的部位； （5.6）、在外包部的外周回填回填土。 [0015] 进一步的，铺设土工布的步骤为：（S1）、根据反滤料层的长度以及土工布与墙体的粘贴长度，剪裁一定尺寸的土工布； （S2）、在排水管的入口上涂抹聚酯氨胶水，并在墙体上位于中砾层标线与排水管之间的部位以及墙体上位于排水管与回填土标线之间的部位分别涂抹聚氨酯胶水，墙体上涂抹聚酯氨胶水的面积为涂抹面积，封堵部上用于固定在墙体上的面积为接触面积，涂抹面积的边界超出接触面积的边界5～10cm； （S3）、将封堵部粘贴在墙体上以及排水管的入口上，并对粘贴在墙体上封堵部进行碾压； （S4）、弯折土工布，使得外包部水平铺设在回填土的顶面上，在外包部的上方回填反滤料层后，弯折外包部，外包部能够将中砾层的底面、中砾层的外侧面以及中砾层的顶面包裹； （S5）、在墙体上位于中砾层标线处的部位涂抹聚酯氨胶水，墙体上涂抹聚酯氨胶水的面积为涂抹面积，外包部上与墙体接触的面积为接触面积，涂抹面积的边界超出接触面积的边界5～10cm； （S6）、将外包部的上端部粘贴在墙体上，并对粘贴在墙体上的外包部的上端部进行碾压。 [0016] 进一步的，步骤（5.3）中回填反滤料层的施工步骤为：（5.3.1）、在外包部的顶面上分层填筑中砾层的基层，并压实中砾层的基层； （5.3.2）、在中砾层的基层上分层填筑细砾层，并压实细砾层； （5.3.3）、在细砾层的外侧面上以及中砾层的底层的顶面上填筑中砾层的中层，并压实中砾层的中层； （5.3.4）、在细砾层的顶面上以及中砾层的中层的顶面上分层填筑中砾层的上层，并压实中砾层的上层。 [0017] 本发明的水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置及其施工方法具有以下优点：1、本发明中挡土墙内设置有多个排水管，每个排水管的入口上固定有土工布，每个排水管的入口处均设置有反滤料层，可对进入排水管内的水进行过滤，避免排水管中混有土壤颗粒，加快了墙体的墙背侧积水的渗流速度，能够及时排除积水，避免了积水压力对挡土墙的危害，增加了挡土墙的稳定性和安全性； 2、本发明中反滤料层由内到外包括细砾层和中砾层， 土工布包裹在反滤料层的内侧面、反滤料层的底面、反滤料层的外侧面以及反滤料层的顶面上，积水先由土工布进行过滤，较粗的土粒被土工布截留，形成透水性大的粗粒层，粗粒层可阻止其后面的细土颗粒继续被流水带走，透过粗粒层的细小土颗粒进入到细砾层和中砾层，细砾层和中砾层的渗透阻力减小，流速加快，较粗颗粒继续被截留、附着于细砾层缝隙，随着滤层空隙的变大，渗流也加快，进而起到排水、滤土、减压的作用； 3、本发明中土工布通过聚酯氨胶水固定在墙体上以及排水管的入口上，粘贴型强，提高了滤水性； 4、本发明具有实用性强、施工工艺简单、施工成本低的优点。 附图说明 [0018] 下面结合附图对本发明进一步说明。 [0019] 附图1为水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的结构示意图；附图2为水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的施工工艺流程框图； 附图3为在回填回填土的过程中为每个排水管设置反滤机构的施工工艺流程图； 图中：1、墙体，2、排水管，3、土工布，4、中砾层，5、细砾层，6、回填土。 具体实施方式[0021] 实施例1：如附图1所示，本发明的水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置，包括墙体1，墙体1内设置有多个排水管2，每个排水管2均沿墙体1的厚度方向延伸，每个排水管2的入口均位于墙体1的墙背侧，墙体1的墙背侧回填有回填土6；回填土6内、每个排水管2的入口处均设置有反滤机构，反滤机构包括土工布3和反滤料层，土工布3固定在排水管2的入口上，反滤料层包裹于土工布3内。 [0022] 其中，反滤料层包括细砾层5和中砾层4，细砾层5和中砾层4均为主要由基层、中层和上层组成的匚字形结构，排水管2的入口位于细砾层5的开口内，细砾层5填充在中砾层4的开口内；反滤料层上靠近墙体1的侧面为反滤料层的内侧面，反滤料层上与内侧面相对的侧面为反滤料层的外侧面，土工布3包裹在反滤料层的内侧面、反滤料层的底面、反滤料层的外侧面以及反滤料层的顶面上。其中，中砾层4中砾石的直径大约为15mm，其最小粒径不小于5mm，其最大粒径不得大于20mm，含泥量不得大于5%，且不含草根、垃圾等杂质；细砾层5中砾石的直径大约为3mm，其最小粒径不小于2mm，其最大粒径不得大于5mm，且不含草根、垃圾等杂质，其含泥量不得大于5%；土工布3为厚度为3.5mm、重量为每平方米400g的土工布3。 [0023] 土工布3上包裹在反滤料层的内侧面上的部分为封堵部，土工布3上除封堵部外的部分为外包部，封堵部的上部通过聚酯氨胶水层固定在墙体1上并位于排水管2的上方，封堵固的中部通过聚酯氨胶水层固定在排水管2的入口上，封堵部的下部通过聚酯氨胶水层固定在墙体1上并位于排水管2的下方；中砾层4上靠近墙体1的侧面为中砾层4的内侧面，中砾层4上与内侧面相对的侧面为中砾层4外侧面，外包部包裹在中砾层4的底面、中砾层4外侧面以及中砾层4顶面上。 [0024] 外包部上靠近墙体1且位于排水管2上方的端部为外包部的上端部，外包部的上端部通过聚酯氨胶水层固定在墙体1上。 [0025] 本发明的水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置，可用于河道两侧，每个挡土墙的高度大约在5.6m和8.6m之间，每个挡土墙的顶宽0.5m、底宽在7.5m到8.3m之间，在挡土墙的墙背侧即挡土墙的背河侧回填回填土6，回填土6的高度为87.6米。墙体1的墙背侧的大量积水可经反滤机构过滤后由排水管2排出。具体为：当积水流向排水管2时，在土工布3表面，较粗土粒首先被截留，形成粗粒层，透水性增大；同时，这部分较粗粒层将阻止其后面的细土粒继续被水流带走，而且越往墙背侧方向，细土粒被流失的可能性越小，就在土工布3的墙背侧形成一个颗粒逐渐变细的“天然反滤层”；部分透过土工布3的细小土颗粒通过渗流进入细砾层5、中砾层4，渗透阻力减小，流速加快，较粗颗粒继续被截留，附着于细砾层5缝隙，随着滤层空隙的变大，渗流也加快，进而起到排水、滤土、减压的作用。 [0026] 该水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置具有良好的经济效益、节约了工程开支，主要表现为以下几个方面：（1）、实用性强，施工工艺简单、施工成本低； （2）、在挡土墙内设置多个排水管2、在每个排水管2的入口处设置反滤机构，能及时排除渗水滤土、减小渗压力、防止地面塌陷，增加墙体1的安全性和稳定性； （3）、可适当减小挡土墙自身重量，减少混凝土用量，节省工程成本，在水压力作用下， 6.6米高挡土墙单位长度增加受力43.12KN,在墙体1内设置多个排水管2后可减小水压力对挡土墙的作用，进而可降低挡土墙自重，减少混凝土用量，挡土墙单位长度可减少混凝土用量0.67立方米，混凝土每立方成本300元/立方米，单位长度挡土墙可节省费用201元，挡土墙长度660米时，可节省费用132660元。 [0027] 实施例2：如附图2所示，本发明的水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的施工方法，为构建实施例1中所述的水利工程用具有反滤机构的挡土墙装置的方法，步骤为： （1）、搭建结构钢筋； （2）、在结构钢筋上固定多个排水管2，每个排水管2均沿墙体1的厚度方向延伸，且每个排水管2的入口均位于墙体1的墙背侧； （3）、放置模板，结构钢筋和上述多个排水管2均位于模板内； （4）、向模板内浇筑混凝土，待混凝土凝固后得到墙体1； （5）、在墙体1的墙背侧施工，在墙体1的墙背侧回填回填土6，并在回填回填土6的过程中依次为每个排水管2设置反滤机构。 [0028] 其中，如附图3所示步骤（5）中在回填回填土6的过程中为每个排水管2设置反滤机构的施工步骤为：（5.1）、在墙体1上设置回填土6标线和反滤层标线，反滤层标线位于排水管2的上方，回填土6标线位于排水管2的下方； （5.2）、在墙体1的墙背侧回填回填土6，回填土6的顶面达到回填土6标线时，铺设土工布3，将封堵部固定在墙体1上位于回填土6标线和反滤层标线之间的部位以及排水管2的入口上，弯折土工布3，使得外包部水平铺设在回填土6的顶面上； （5.3）、在外包部的上方回填反滤料层，反滤料层位于回填土6标线和反滤层标线之间； （5.4）、弯折外包部，使得外包部能够包裹反滤料层的底面、反滤料层的外侧面以及反滤料层的顶面； （5.5）、将外包部的上端部固定在墙体1上位于中砾层4标线处的部位； （5.6）、在外包部的外周回填回填土6。 [0029] 铺设土工布3的步骤为：（S1）、根据反滤料层的长度以及土工布3与墙体1的粘贴长度，剪裁一定尺寸的土工布 3； （S2）、在排水管2的入口上涂抹聚酯氨胶水，并在墙体1上位于中砾层4标线与排水管2之间的部位以及墙体1上位于排水管2与回填土6标线之间的部位分别涂抹聚氨酯胶水，墙体1上涂抹聚酯氨胶水的面积为涂抹面积，封堵部上用于固定在墙体1上的面积为接触面积，涂抹面积的边界超出接触面积的边界5～10cm； （S3）、将封堵部粘贴在墙体1上以及排水管2的入口上，并对粘贴在墙体1上封堵部进行碾压，具体的，在涂抹完涂抹聚酯氨胶水后，立即依次将封堵部的上部固定在墙体1上并使其位于排水管2的上方、将封堵部的中部固定在排水管2的入口上、将封堵部的下部固定在墙体1上并使其位于排水管2的下方，并用滚轮进行碾压，以增加墙体1和封堵部的粘结性； （S4）、弯折土工布3，使得外包部水平铺设在回填土6的顶面上，在外包部的上方回填反滤料层后，弯折外包部，外包部能够将中砾层4的底面、中砾层4的外侧面以及中砾层4的顶面包裹； （S5）、在墙体1上位于中砾层4标线处的部位涂抹聚酯氨胶水，墙体1上涂抹聚酯氨胶水的面积为涂抹面积，外包部上与墙体1接触的面积为接触面积，涂抹面积的边界超出接触面积的边界8cm； （S6）、将外包部的上端部粘贴在墙体1上，并对粘贴在墙体1上的外包部的上端部进行碾压，具体的，在涂抹完涂抹聚酯氨胶水后，立即将外包部的上端部黏贴在墙体1上的中砾层4标线处，用滚轮进行碾压，以增加墙体1和外包部的上端部的粘结性。 [0030] 步骤（5.3）中回填反滤料层的施工步骤为：（5.3.1）、在外包部的顶面上分层填筑中砾层4的基层，并压实中砾层4的基层； （5.3.2）、在中砾层4的基层上分层填筑细砾层5，并压实细砾层5； （5.3.3）、在细砾层的外侧面上以及中砾层4的底层的顶面上填筑中砾层4的中层，并压实中砾层4的中层； （5.3.4）、在细砾层的顶面上以及中砾层4的中层的顶面上分层填筑中砾层4的上层，并压实中砾层4的上层。 [0031] 在进行上述步骤（5.2）之前需要对土工布3进行质量检验，首先对土工布3进行外观检验，外观检验合格后，将土工布3送实验室进行实验室检验，实验室检验内容包括：包括单位面积质量偏差、厚度测定的物理性能检验；包括纵向断裂强力、纵向断裂伸长率、横向断裂强力 、横向断裂伸长率、CBR顶破强力等的力学性能检验；包括垂直渗透性系数测定等的水力性能试验。土工布3检验合格后方能投入使用。 [0032] 在进行上述步骤（5.3）之前，需对回填土6的质量进行检验，包括对回填土6的高度、宽度、长度、坡度以及承载力等情况进行检验，并对土工布3的铺设情况进行检验，检验合格后，方可实施步骤（5.3）。 [0033] 在回填中砾层4或细砾层5时，中砾层4以及细砾层5的砾石均有装载机配合人工翻斗车装运，确定需要铺设的厚度、宽度和长度后，采用人工布料、人工平整，并采用小型电分别对中砾层4和细砾层5进行夯压。 [0034] 在细砾层5和中砾层4回填完毕后，需分别对细砾层5和中砾层4进行检验。 [0035] 通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。 |
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