申请/专利权人：黄河水利职业技术学院

申请日：2018-04-28

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN108374407B

主分类号：E02D3/10

分类号：E02D3/10;E02B7/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2018.08.31#实质审查的生效;2018.08.07#公开

摘要：本发明公开可替换滤箱互锁可延展盖重排水体及其施工方法，包括盖重排水体单元，盖重排水体单元之间设置互锁止块，相邻的盖重排水体单元通过互锁止块相互固定延展为盖重排水体，盖重排水体单元包括排水体框架，排水体框架的中部设置铺设有多层反滤料的反滤料箱，排水体框架的四周侧边上均设置锁止卡槽，锁止卡槽中放置互锁止块。相对于现有技术，本发明现场施工组装快捷方便，4个方向根据需要可任意延展，并能有效地防止流土、管涌等渗透破坏，而且即使渗出的土体颗料堵塞了排水体，也可以及时地更换新的反滤料箱。

主权项：1.可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于：包括盖重排水体单元（8），盖重排水体单元（8）之间设置互锁止块，相邻的盖重排水体单元（8）通过互锁止块相互固定延展为盖重排水体，盖重排水体单元（8）包括排水体框架（1），排水体框架（1）的中部设置铺设有多层反滤料的反滤料箱（2），排水体框架（1）的四周侧边上均设置锁止卡槽（3），锁止卡槽（3）中放置互锁止块；首先根据土坝或堤防的土料粒径选择适宜规格的反滤料箱（2），反滤料箱（2）内铺设多层反滤料，将反滤料箱（2）放进排水体框架（1）中部，将反滤料箱（2）固定在排水体框架（1）中，组成盖重排水体单元（8）；然后根据需要保护的坝坡或堤坡范围大小，在土坝下游将盖重排水体单元（8）进行组装延展，相邻盖重排水体单元（8）上的锁止卡槽（3）共同组成一个卡槽，通过在卡槽内放置互锁止块来固定相邻的盖重排水体单元（8），组成盖重排水体；所述反滤料箱（2）包括料箱边框（21）和镂空箱底（23），料箱边框（21）的四周侧壁上安装把手固定端（22），把手固定端（22）上安装提升把手（6）；所述镂空箱底（23）上设有多个空格，反滤料箱（2）有多个规格，不同规格反滤料箱（2）的镂空箱底（23）的空格大小不同；所述排水体框架（1）上设置预埋固定螺栓（24）；所述互锁止块的中部两侧均开有三角凹槽，锁止卡槽（3）的形状与互锁止块的一半形状相同；所述反滤料为砂石反滤料、土工织物和梢料中的一种或几种；所述排水体框架（1）的底部四角安装齿墙（4）。

全文数据：可替换滤箱互锁可延展盖重排水体及其施工方法技术领域[0001]本发明涉及土坝或堤防工程防渗技术领域，具体涉及可替换滤箱互锁可延展盖重排水体及其施工方法。背景技术[0002]对于土坝或堤防工程，随着挡水时间的延长将会在坝体内形成稳定的渗流场和浸润线。在下游坝坡渗流逸出的地方，由于渗透坡降过大、土的级配不良好或坝体施工时孔隙率过大等原因，容易发生流土、管涌等渗透破坏。随着渗透变形的不断发展，极容易形成坝内土体流失、渗流通道、蓄水量减少等更严重的问题，甚至发生土坝或堤防裂缝、决口等事故。因此，需要采取防渗措施，以保证土坝或堤防下游坝坡的渗流安全逸出。[0003]目前，土坝防渗的方法主要有贴坡排水和堤防下游抢险措施养水盆，贴坡排水为紧贴下游坝坡的表面设置反滤层、石块层和排水沟;堤防下游抢险措施养水盆是在堤防背河侧可能出现管涌的地方，预先备好底部凿好排水孔的盛水容器，当发生管涌时，立即罩住管涌部位，并按规定向容器内分层装填滤料。然而，这两种方法存在以下不足：1.土坝下游坡度一般为1:3，贴坡排水是土石坝排水措施的一种，存在着不能降低浸润线，石料用量较大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修也较困难的缺点；2.堤防工程发生流土或管涌的险情，没有确定的位置或范围，养水盆是当险情发生后，确定了险情的发生位置，哪里有险情用在哪里，存在着不能有效地延展和组合，缺乏灵活组合和变化，不能有效地覆盖整个区域等缺点；3.渗流破坏是一个不断发展的过程，刚开始只有少量的清水流出，随着渗流通道的不断加大，水量变大变浑浊，贴坡排水和养水盆存在着很容易因土体颗粒的堵塞而失效，不能方便快捷地维修和更换，也不能确保排水体一直安全有效，在任何情况下都能自由地排出全部渗水的缺点；4.土坝和堤防工程的下游坝坡，一般地做法是在下游水位以上设置下游护坡，下游水位以下设置排水体，存在着保护措施和效果非常有限，无法有效地阻止流土、管涌等渗透坡坏，也不能实现排水体尺寸、功能和滤料的多种选择和组合，以满足不同需求的缺点。发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种防渗透变形的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体及其施工方法，其适用于土坝或堤防下游坡，既能作为常用的盖重和排水体，又可以满足防汛抢险的快速装配要求，有效地防止发生流土和管涌等渗透破坏，并能及时进行更新和维修。[0005]为解决上述问题，本发明提供可替换滤箱互锁可延展盖重排水体及其施工方法。[0006]本发明的目的是以下述方式实现的：可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，包括盖重排水体单元8,盖重排水体单元8之间设置互锁止块，相邻的盖重排水体单元8通过互锁止块相互固定延展为盖重排水体，盖重排水体单元8包括排水体框架1，排水体框架1的中部设置铺设有多层反滤料的反滤料箱2,排水体框架1的四周侧边上均设置锁止卡槽3，锁止卡槽3中放置互锁止块。[0007]所述反滤料箱2包括料箱边框21和镂空箱底23,料箱边框21的四周侧壁上安装把手固定端22，把手固定端22上安装提升把手6。[0008]所述镂空箱底23上设有多个空格，反滤料箱2有多个规格，不同规格反滤料箱2的镂空箱底23的空格大小不同。[0009]所述排水体框架1上设置预埋固定螺栓24。[0010]所述互锁止块的中部两侧均开有三角凹槽，锁止卡槽3的形状与互锁止块的一半形状相同。[0011]所述反滤料为砂石反滤料、土工织物和梢料中的一种或几种。[0012]所述排水体框架1的底部四角安装齿墙4。[0013]本发明还提供了可替换滤箱互锁可延展盖重排水体的施工方法，具体为:首先根据土坝或堤防的土料粒径选择适宜规格的反滤料箱2,反滤料箱2内铺设多层反滤料，将反滤料箱2放进排水体框架1中部，将反滤料箱2固定在排水体框架1中，组成盖重排水体单元8;然后根据需要保护的坝坡或堤坡范围大小，在土坝下游将盖重排水体单元8进行组装延展，相邻盖重排水体单元8上的锁止卡槽3共同组成一个卡槽，通过在卡槽内放置互锁止块来固定相邻的盖重排水体单元8，组成盖重排水体。[0014]相对于现有技术，本发明的优点如下：1.本发明用于土石坝、堤防下游，代替传统的贴坡排水，可有效防止下游渗流逸出处的管涌、流土等渗透变形，并同时起到盖重的作用，防止土石坝、提防工程的下游坝坡失稳，确保水利工程的安全等优点；2.本发明在排水体中间设置了可替换的反滤料箱，反滤料箱中可以设置为不同粒径的反滤料、梢料和土工织物，具有可选择种类多、检修、维护、更新方便等优点。当被渗出的土粒堵塞后，能够方便快捷地维修和更换，确保排水体一直安全有效，在任何情况下都能自由地排出全部渗水，从而保证下游坝坡的渗流和稳定安全；3.本发明盖重排水体单元格表面积可根据需要预制不同的尺寸，而且4个方向都可以根据需要保护的坝坡或堤坡范围大小而进行延展，每个排水体单元在4个方向都设置了锁止卡槽，中间可以放置互相锁止块，具有防止移动变形的优点；4.本发明的盖重排水体也可用在提防的防汛抢险时，当堤防下游出现管涌、流土时，代替养水盆，具有现场施工组装方便、快捷、高效的特点，排水体尺寸、功能和滤料也可以有多种选择和组合，以满足不同需求。附图说明[0015]图1是本发明的立体结构示意图。[0016]图2是图1的正剖视图。[0017]图3是反滤料箱的立体结构示意图。[0018]图4是互锁止块的结构示意图。[0019]图5是本发明的应用状态示意图。[0020]图6是图5的左视图。[0021]其中，1是排水体框架;2是反滤料箱;3是锁止卡槽;4是齿墙；5是反滤料;6是提升把手;7是土坝;8是盖重排水体单元;21是料箱边框;22是把手固定端;23是镂空箱底;24是预埋固定螺栓。具体实施方式[0022]如图1、图2所示，可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，包括盖重排水体单元8，盖重排水体单元8之间设置互锁止块，相邻的盖重排水体单元8通过互锁止块相互固定延展为盖重排水体，盖重排水体单元8包括排水体框架1，排水体框架1的中部设有方形空腔，排水体框架1的中部设置铺设有多层反滤料的反滤料箱2，反滤料箱2设置在排水体框架1的方形空腔中，排水体框架1的四周侧边上均设置锁止卡槽3,锁止卡槽3中放置互锁止块。其中，多层反滤料可以为3层或以上。锁止卡槽3的设置，使得盖重排水体单元8能在4个方向都可以根据需要保护的坝坡或堤坡范围大小而进行延展，做到有效保护，有效覆盖，每个盖重排水体单元8在4个方向都设置了锁止卡槽3,中间可以放置互锁止块，防止各个盖重排水体单元8错位移动和变形。[0023]如图3所示，所述反滤料箱2包括料箱边框21和镂空箱底23,料箱边框21的四周侧壁上安装把手固定端22,把手固定端22上安装提升把手6。提升把手6在把手固定端22的作用下，在提升时处于重直状态，在放置到排水体框架1中时，将提升把手6放于水平状态，同时用排水体框架1上的预埋固定螺栓4固定。这样的结构使得反滤料箱2为可替换的料箱，在具体工程应用中，可以提前准备好若干个反滤料箱2，一旦在坝体或堤防抢险时发生堵塞，可以做到及时更换新的料箱，从而保证其一直具有滤土排水的效果。[0024]为了满足土坝的不同粒径的土料的不同需求，所述镂空箱底23上设有多个空格，反滤料箱2有多个规格，不同规格反滤料箱2的镂空箱底23的空格大小不同。空格的大小根据土坝或堤防的土料粒径决定，以能顺利排出渗水而不带出土体颗粒为标准。[0025]为了便于将反滤料箱2固定在排水体框架1上，所述排水体框架1上设置预埋固定螺栓24,用于固定提升把手6。[0026]如图4所示，优选地，所述互锁止块的中部两侧均开有三角凹槽，锁止卡槽3的形状与互锁止块的一半形状相同。互锁止块的形状也可以是其他结构。[0027]优选地，所述反滤料为砂石反滤料、土工织物和梢料中的一种或几种。一般常用的为砂石反滤料，垂直于渗水流出的方向铺设三层，从下到上依次粗砂、碎石和砾石。[0028]为了使排水体应用时更稳固地固定在坝坡上，所述排水体框架1的底部四角安装齿墙4。[0029]本发明还提供了可替换滤箱互锁可延展盖重排水体的施工方法，具体为:首先根据土坝或堤防的土料粒径选择适宜规格的反滤料箱2,反滤料箱2内铺设多层反滤料，将反滤料箱2放进排水体框架1中部，将反滤料箱2通过预埋固定螺栓24固定在排水体框架1中，组成盖重排水体单元8;然后根据需要保护的坝坡或堤坡范围大小，在土坝下游将盖重排水体单元8进行组装延展，相邻盖重排水体单元8上的锁止卡槽3共同组成一个卡槽，通过在卡槽内放置互锁止块来固定相邻的盖重排水体单元8，组成盖重排水体，如图5-6所示。[0030]为了确保盖重排水体不会沿着坝坡产生滑动，因此验算其抗滑稳定安全。抗滑稳定安全验算采用下述公式（1和公式2。当盖重排水体单元8作用于地基面的铅直力较小而水平力达到某一限制时，排水体即沿地基表层滑动，计算时用公式（1。当排水体上下游两端齿墙4较深，这种滑动应首先将两齿墙4之间的土体剪切破坏，计算时用公式2。抗稳定安全系数^允许值应查规范，以一个排水体作为计算单元。[0031]式中：I：G—一垂直于滑动面方向作用力的总和，KN;Kc--抗滑稳定安全系数；一一抗滑稳定安全系数容许值；f——排水体底面与坝体之间的摩擦系数，可按表1确定；Σ—平行于滑动面方向的作用力的总和，KN;A排水体在滑动面上的投影面积，m2;——闸室基础底面与土质地基之间摩擦角，°;Co——闸室基础底面与土质地基之间的粘结力，KPa。[0032]以面积为lm2、4m2的排水体为例分别进行了抗滑稳定验算。取混凝土的重度为24kNm3，取土坝和堤防平均下游坝坡1:3，分别计算滑动力和抗滑力，代入式（1中，计算出的抗滑稳定安全系数分别为1.45、1.63,大于规范规定的允许值1.35。经过验算，盖重排水体不会沿着滑动面产生滑动，具有较好的稳定安全性。[0033]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

权利要求：1.可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于：包括盖重排水体单元8，盖重排水体单元8之间设置互锁止块，相邻的盖重排水体单元8通过互锁止块相互固定延展为盖重排水体，盖重排水体单元8包括排水体框架（1，排水体框架（1的中部设置铺设有多层反滤料的反滤料箱2，排水体框架（1的四周侧边上均设置锁止卡槽3，锁止卡槽3中放置互锁止块。2.如权利要求1所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于:所述反滤料箱2包括料箱边框21和镂空箱底23，料箱边框21的四周侧壁上安装把手固定端22，把手固定端22上安装提升把手6。3.如权利要求2所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于:所述镂空箱底23上设有多个空格，反滤料箱2有多个规格，不同规格反滤料箱2的镂空箱底23的空格大小不同。4.如权利要求2所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于:所述排水体框架（1上设置预埋固定螺栓24。5.如权利要求1所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于:所述互锁止块的中部两侧均开有三角凹槽，锁止卡槽3的形状与互锁止块的一半形状相同。6.如权利要求1所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于:所述反滤料为砂石反滤料、土工织物和梢料中的一种或几种。7.如权利要求1所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体，其特征在于:所述排水体框架1的底部四角安装齿墙4。8.如权利要求1所述的可替换滤箱互锁可延展盖重排水体的施工方法，其特征在于:具体为:首先根据土坝或堤防的土料粒径选择适宜规格的反滤料箱2，反滤料箱2内铺设多层反滤料，将反滤料箱（2放进排水体框架（1中部，将反滤料箱（2固定在排水体框架1中，组成盖重排水体单元8;然后根据需要保护的坝坡或堤坡范围大小，在土坝下游将盖重排水体单元8进行组装延展，相邻盖重排水体单元8上的锁止卡槽3共同组成一个卡槽，通过在卡槽内放置互锁止块来固定相邻的盖重排水体单元8，组成盖重排水体。

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