详情

原文传递深挖方膨胀土渠坡的联合排水护坡体系及一体化施工方法

专利名称：	深挖方膨胀土渠坡的联合排水护坡体系及一体化施工方法
摘要：	本发明公开了一种深挖方膨胀土渠坡的联合排水护坡体系及一体化施工方法，包括排水系统和护坡体系，排水系统由深层排水系统和浅层排水系统构成，深层排水系统由降水井、斜仰排水管组成，浅层排水系统由复合三维排水垫层、纵横排水沟、排水管组成；护坡体系由植被和混凝土拱圈组成，本发明综合利用各种排水措施功能，采用浅层深层排水系统共同构成一套联合排水系统，通过设计参数计算优化保证施工质量和工程安全，采用相适配的预制模块化、一体化施工方法，做到浅层、深层排水系统与护坡体系有机结合。各结构组成分工明确，并具有结构新颖、节省作业面、施工一体化、便于维修管理等优点，特别适用于深挖方膨胀土渠坡。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
发明人：	胡江;蒋晗;李星;任杰;马福恒;王春红;苏荟;张妤涵;叶伟;成荣亮;沈心哲
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-20T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311360312.9
公开号：	CN117107792A
代理机构：	苏州德坤知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	查杰
分类号：	E02D17/20;E02D15/00;E02D19/02;E03F3/04;E03F3/06;E;E02;E03;E02D;E03F;E02D17;E02D15;E02D19;E03F3;E02D17/20;E02D15/00;E02D19/02;E03F3/04;E03F3/06
申请人地址：	210000 江苏省南京市广州路223号
主权项：	1.一种深挖方膨胀土渠坡的联合排水护坡体系，其特征在于，包括设置在边坡原状土体表面的复合三维排水垫层，在复合三维排水垫层长度方向上平行布置有多个纵向排水沟，相邻两个纵向排水沟之间的上部和下部均设置有横向集水沟并配合形成模块化护坡区域，模块化护坡区域内浇筑有混凝土拱圈和铺设有改性换填土；所述复合三维排水垫层底边上设置有若干出水口，所述出水口对应的下部的横向集水沟侧壁上设置有泄水孔并通过排水管道连接；位于上部的横向集水沟与纵向排水沟交错处按间距设置有降水井，所述降水井从上至下分为透水层和不透水层，所述不透水层顶部位于地下水位控制线上方，地下水位控制线上方的不透水层表面与纵向排水沟下部之间设置有斜仰排水管，所述斜仰排水管与横向集水沟连接的高度低于斜仰排水管与降水井连接的高度；所述纵向排水沟、横向集水沟以及混凝土拱圈均通过钢制骨架模具现场浇筑获得。 2.如权利要求1所述的深挖方膨胀土渠坡的联合排水护坡体系，其特征在于，所述复合三维排水垫层包括从下至上依次设置的防水膜、三维复合排水网和土工布。 3.如权利要求1所述的深挖方膨胀土渠坡的联合排水护坡体系，其特征在于，所述降水井以梅花桩形式交错分布。 4.一种一体化施工方法，其特征在于，用于对权利要求1-3任意一项所述的联合排水护坡体系进行施工，包括以下步骤：步骤1）确定边坡参数及土体参数；边坡参数确定：根据现场施工环境确定边坡的尺寸、挖方深度以及一次施工跨度，并通过地勘资料确定渠坡地下水位高度和地下滞水空间位置；土体参数确定：根据试验确定土体内摩擦角φ、土体黏聚力c、土体重度γ和摩擦系数μ，根据设计重现期和降雨历时确定当地平均降雨强度q；步骤2）预制模块的施工参数计算；先根据当地平均降雨强度q粗选斜仰排水管尺寸、降水井直径、纵向排水沟以及横向集水沟尺寸，再查表依次确定粗糙系数n，水力半径R，水流坡度I，并计算流速v与排水量QP，结合计算跨度确定汇水量Q，最终计算出泄水孔的布置间距；依据降水井直径确定其布置间距lw，再依据地勘资料中地下水位高度确定降水井深度及需要地下水位下降幅度Hg，降水井内水流深度rg，土颗粒渗透系数k，并计算出降水井渗水量Qs，结合纵向排水沟的排水量计算出纵向排水沟布置间距；根据边坡尺寸、纵向排水沟和横向集水沟的布置位置初步确定混凝土拱圈横骨架和纵骨架间距lh、lv，结合土体摩擦角φ、土体黏聚力c、土体重度γ和摩擦系数μ计算出混凝土拱圈埋深h；根据纵向排水沟布置间距和泄水孔的布置间距对斜仰排水管、纵向排水沟、横向集水沟的尺寸进行优化调整；根据斜仰排水管、纵向排水沟、横向集水沟的尺寸定制钢制骨架，钢制骨架内部预留泄水孔和斜仰排水管的位置；步骤3）对边坡预处理；先进行干处理，依据降水井的布置间距确定打井位置并施工，降水井内布置排水体；而后铺设排水垫层，在边坡原状土体表面依次铺设防水膜、三维复合排水网、土工布，随后做预压堆载保证接触紧密，对铺设的各层的接触面均做去毛、压实处理；结束后铺设改性换填土；步骤4）布设深层排水系统与浅层排水系统；浅层排水系统：在纵向排水沟、横向排水沟以及混凝土拱圈对应的位置上设置钢制骨架，在钢制骨架预留孔槽中布置排水管道后浇筑混凝土，排水管道一端与复合三维排水垫层的出水口连接；深层排水系统：安装斜仰排水管，将斜仰排水管与纵向排水沟和降水井相连；步骤5）布置护坡植被：在混凝土拱圈内种植护坡植物，完成一次施工跨度的施工；步骤6）跳转至步骤1）进入下一个施工跨度的施工，直至护坡施工结束。 5.如权利要求4所述的一体化施工方法，其特征在于，在边坡开展10组现场十字板剪切试验，取其中标准差小且不超过总平均值5%的5组作为试验结果，由试验结果的平均值确定边坡土体内的摩擦角φ以及土体黏聚力c。 6.如权利要求4所述的一体化施工方法，其特征在于，参考地勘资料确定降水井深度，在边坡取10份土样测量重度，取所有土样中偏差值小且不超过总平均值5%的5组样本作为试验结果，取最终试验结果平均值作为土体重度γ。 7.如权利要求4所述的一体化施工方法，其特征在于，横向集水沟内的泄水孔数量计算采用以下公式： m=Q/QP 其中： Q=16.67ψqF Q P =A×v ；式中，Q为设计地表水汇流量，采用推理法确定地表水汇流量；QP为每根管道的排水量，ψ为径流系数，F为汇水面积;q为设计重现期和降雨历时内平均降雨强度；A为管道截面面积；v为管道中水流平均速度；n为排水管壁的粗糙系数；R为水力半径；I为水流坡度。 8.如权利要求4所述的一体化施工方法，其特征在于，降水井布设间距lw参考范围为：10a≤lw≤20a；式中a为降水井直径；纵向排水沟布置间距根据纵向排水沟的布置数量及边坡长度计算获得，其中布置数量mi的计算公式为mi≫，式中，/>表示纵向排水沟所对应的排水量，/>，k为土颗粒渗透系数；Hg为降水井位置处地下水位下降幅度；rs 为相邻降水井间距之半；rg为相邻降水井内水流深度，Qs为降水井的渗水量。 9.如权利要求4所述的一体化施工方法，其特征在于，所述混凝土拱圈埋深h的埋深确定公式为：；其中： l h =l sp ；；式中，Ep为库伦被动土压力；F为竖骨架侧壁产生的摩擦力；θ为假想滑动面与坡面夹角；c为土体黏聚力；γ为土体重度；φ为土体的摩擦角；Kp为库伦被动土压力系数；μ为摩擦系数，K0为侧向土压力系数。 10.如权利要求4所述的一体化施工方法，其特征在于，出水口与排水管道之间以及排水管道与泄水孔之间的连接处均采用高密度聚乙烯环绕方式做密封处理。
所属类别：	发明专利