【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及渠道管理，具体为一种适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构及其施工方法和动态安全评价系统。
技术介绍
1、渠道边坡的变形破坏常与地下水的作用密切相关，地处高地下水位区域的渠道，地下水位以下的土体由于处于饱和状态，土体物理力学指标降低，抗剪强度下降，对渠道边坡稳定产生一定的不利影响。同时，地下水沿渠道边坡渗流会产生一定的水力梯度，在渗透力作用下，边坡土体的下滑力增加，使渠道边坡抗滑稳定安全系数降低，极易造成渠道边坡失稳。衬砌后的高地下水位渠道，混凝土衬砌板也会存在抗浮稳定问题，特别是采用复合土工膜全断面防渗，衬砌板下的地下水产生的浮托力有可能大于衬砌板自身重力和渠道内水压力，从而导致衬砌板抗浮稳定减弱而造成破坏。再者，地下水位高的渠道段落，在土壤毛细管抽吸力的作用下，使地下水能够不断地向表层土壤冻结面迁移，增加了基土含水率，加剧了冻胀破坏。这些问题的存在势必会增大渠道安全风险，降低使用年限，增加维修费用，使工程效益不能充分发挥。此外，高地下水位渠段施工过程中受渠基含水量大和渠道内常年有水的影响，现浇施工导致质量不稳定，为了降低地下水的影响，尤其对于渠道改建工程，还需要兼顾渠道正常使用，常选择秋冬季地下水位较低时施工，但是此时温度低，对工程质量影响较大，或将渠道内存水抽干，导致工程量加大，还影响渠道通水使用，同时各模块必须按照先后顺序，不能同步施工，以减少工期。再者，现有的渠道缺乏全面的监管系统，以实现及时发现问题，及时处理隐患，实现渠道综合管理，降低维护成本，增加使用年限。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、鉴于此，本专利技术的目的在于解决现有渠道管理中的三个重要问题：(1)高地下水位渠道混凝土衬砌板抗浮稳定性弱，受冻胀影响大，容易出现变形破坏；(2)高地下水位渠道护坡衬砌质量控制困难、整体稳定性不佳、经济效益低、施工时间受限，并且对于改扩建渠道不能兼顾渠道正常使用，实现各模块同步施工；(3)渠道缺乏全面的监管系统，以实现及时发现问题，及时处理隐患，实现渠道综合管理，降低维护成本，增加使用年限。
3、(二)技术方案
4、为解决技术问题1和2，本专利技术提供一种适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，采用自适应冻胀变形的装配式结构，释放冻胀力，还增加了护坡结构的透水性，减小地下水渗流过程中产生的渗透力，同时各模块为工厂化预制，现场拼装，保障了质量，能够实现全年施工，不受时间限制，并且当完成下部预制坡脚的布置后就可以直接正常通水使用。该结构包括在渠道两侧对称设置的基础和护坡，其特征在于：所述基础包括预制坡脚和设置在预制坡脚下部的坡脚垫层，所述预制坡脚包括水平设置的下坡脚和倾斜设置并抵接在下坡脚外侧的上坡脚，所述下坡脚和上坡脚均由坡脚模块拼接而成，所述坡脚模块上开设有圆孔并在其中预埋钢筋吊耳；所述护坡包括锁扣砖层、第一台帽、第一蜂巢土工格室、第二台帽、第二蜂巢土工格室，所述锁扣砖层设置在上坡脚的外侧，由预制的混凝土锁扣砖拼接而成，所述锁扣砖层的外侧设置有第一台帽，所述第一台帽的外侧设置有第一蜂巢土工格室，所述第一蜂巢土工格室外侧设置有第二台帽，所述第二台帽外侧设置有第二蜂巢土工格室；所述下坡脚的顶面高程与设计渠底高程齐平，所述上坡脚的顶部最高处高于冬季常水位，所述锁扣砖层的顶部最高处高于加大水位、底部最低处低于设计水位。
5、作为本专利技术技术方案的进一步描述：
6、所述锁扣砖层的上表面低于上坡脚的上表面，所述坡脚模块包括a型预制坡脚、b型预制坡脚、c型预制坡脚和d型预制坡脚，其中下坡脚由a型预制坡脚和b型预制坡脚交错拼接而成，上坡脚由c型预制坡脚和d型预制坡脚交错拼接而成；所述上坡脚、锁扣砖层和第一蜂巢土工格室的坡比均为1：2，所述下坡脚、上坡脚、锁扣砖层的宽度比为0.4～0.5：1：0.8～0.9；所述锁扣砖层和第一蜂巢土工格室的连接处设置有第一台帽；所述第一蜂巢土工格室为上坡，在坡顶处设置坡顶平铺缓冲段缓冲，在坡顶的另一侧下坡形成第二蜂巢土工格室，所述第二蜂巢土工格室的坡脚处设置坡脚平铺缓冲段，在第一蜂巢土工格室及坡顶平铺缓冲段、第二蜂巢土工格室及坡脚平铺缓冲段的底部均铺设有土工布、内部均布设有垂直坡面的t型钉；所述坡顶平铺缓冲段的上部设置第二台帽。
7、作为本专利技术技术方案的进一步描述：
8、所述预制坡脚由300mm厚的c35、f200、w6混凝土预制；所述坡脚垫层采用的砂砾石为天然级配，粒径≤20mm，含泥量不大于10％，相对密度不小于0.7；所述坡脚垫层包括倒直角梯形垫层、坡脚截面形垫层和正三角形垫层，所述倒直角梯形垫层的上部与设计渠底高程齐平、斜边的坡比为1：1、下部与坡脚截面形垫层的最下部齐平，所述坡脚截面形垫层的厚度为300mm，正对于预制坡脚(1)的下部，所述正三角形垫层的一条直角边与坡脚截面形垫层和上坡脚的外侧贴合、另一条直角边与锁扣砖层的下表面贴合。
9、作为本专利技术技术方案的进一步描述：
10、所述混凝土锁扣砖采用c30、f200、w6混凝土预制，厚度为150mm，所述锁扣砖层的外表面距上坡脚外表面的高度为50～100mm，所述土工布的规格为200g/m2；所述第一台帽的下部台帽填缝采用c25混凝土回填，所述第一台帽和第二台帽均采用c25混凝土预制，所述坡顶平铺缓冲段的内部及与第二台帽的缝隙处填充有m10水泥砂浆；所述台帽填缝的右侧设置有无锈熔接石笼，所述无锈熔接石笼为长方体结构，上表面与第一台帽的下表面齐平，下表面低于第一蜂巢土工格室下部的土工布；所述护坡各构件所用水泥均采用高抗硫水泥。
11、作为本专利技术技术方案的进一步描述：
12、延流水方向每10m在护坡上设置1道无锈熔接网格梁；所述渠道的外侧设置有道路，所述道路靠近渠道的一侧设置有波形护栏，所述道路的高程与第二台帽的底部高程一致。
13、为解决技术问题2，本专利技术提供一种适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构的施工方法，通过锁扣砖层和蜂巢土工格室铺设的同步施工，极大地缩减了施工时间，同时可实现施工期通水使用，对于新建渠道和改扩建渠道，完成下部预制坡脚的布置后就可以直接正常通水使用，对于改扩建渠道还可以在中部开挖u型槽，满足少量的通水需要。具体包括如下步骤：
14、s1、对于新建渠道，需要先勘测设计，并进行渠道基础开挖，开挖时采用中间开挖，两侧回填的形式填筑渠堤，填筑时按渠堤的设计形状分层填筑，逐层压实；
15、对于改扩建渠道，对原渠道护坡进行清除，并填筑碾压成设计形状；
16、当改扩建渠道在施工期间需要通水时，需要额外在渠道中部开挖u型槽，用于通水，同时不影响渠道的建设；
17、s2、铺设坡脚垫层和预制坡脚：垫层铺设到下坡脚高度时放置下坡脚，之后回填铺设直角梯形垫层、坡脚截面形垫层剩余部分和正三角形垫层，铺设完成以后在坡脚截面形垫层的上部铺设上坡脚；
18、s3、锁扣砖层和蜂巢土工格室同步施工：铺设无锈熔接石笼，之后进行锁扣砖本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，包括在渠道两侧对称设置的基础和护坡，其特征在于：所述基础包括预制坡脚(1)和设置在预制坡脚(1)下部的坡脚垫层(2)，所述预制坡脚(1)包括水平设置的下坡脚(11)和倾斜设置并抵接在下坡脚(11)外侧的上坡脚(12)，所述下坡脚(11)和上坡脚(12)均由坡脚模块拼接而成，所述坡脚模块上开设有圆孔并在其中预埋钢筋吊耳；所述护坡包括锁扣砖层(3)、第一台帽(4)、第一蜂巢土工格室(5)、第二台帽(6)、第二蜂巢土工格室(7)，所述锁扣砖层(3)设置在上坡脚(12)的外侧，由预制的混凝土锁扣砖(31)拼接而成，所述锁扣砖层(3)的外侧设置有第一台帽(4)，所述第一台帽(4)的外侧设置有第一蜂巢土工格室(5)，所述第一蜂巢土工格室(5)外侧设置有第二台帽(6)，所述第二台帽(6)外侧设置有第二蜂巢土工格室(7)；所述下坡脚(11)的顶面高程与设计渠底高程齐平，所述上坡脚(12)的顶部最高处高于冬季常水位，所述锁扣砖层(3)的顶部最高处高于加大水位、底部最低处低于设计水位。
2.如权利要求1所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌
3.如权利要求2所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，其特征在于：所述预制坡脚(1)由300mm厚的C35、F200、W6混凝土预制；所述坡脚垫层(2)采用的砂砾石为天然级配，粒径≤20mm，含泥量不大于10％，相对密度不小于0.7；所述坡脚垫层(2)包括倒直角梯形垫层(21)、坡脚截面形垫层(22)和正三角形垫层(23)，所述倒直角梯形垫层(21)的上部与设计渠底高程齐平、斜边的坡比为1：1、下部与坡脚截面形垫层(22)的最下部齐平，所述坡脚截面形垫层(22)的厚度为300mm，正对于预制坡脚(1)的下部，所述正三角形垫层(23)的一条直角边与坡脚截面形垫层(22)和上坡脚(12)的外侧贴合、另一条直角边与锁扣砖层(3)的下表面贴合。
4.如权利要求3所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，其特征在于：所述混凝土锁扣砖(31)采用C30、F200、W6混凝土预制，厚度为150mm，所述锁扣砖层(3)的外表面距上坡脚(12)外表面的高度为50～100mm，所述土工布(14)的规格为200g/m2；所述第一台帽(4)的下部台帽填缝(41)采用C25混凝土回填，所述第一台帽(4)和第二台帽(6)均采用C25混凝土预制，所述坡顶平铺缓冲段(61)的内部及与第二台帽(6)的缝隙处填充有M10水泥砂浆；所述台帽填缝(41)的右侧设置有无锈熔接石笼(51)，所述无锈熔接石笼(51)为长方体结构，上表面与第一台帽(4)的下表面齐平，下表面低于第一蜂巢土工格室(5)下部的土工布(14)；所述护坡各构件所用水泥均采用高抗硫水泥。
5.如权利要求2所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，其特征在于：延流水方向每10m在护坡上设置1道无锈熔接网格梁(10)；所述渠道的外侧设置有道路(9)，所述道路(9)靠近渠道的一侧设置有波形护栏(8)，所述道路(9)的高程与第二台帽(6)的底部高程一致。
6.如权利要求4所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构的施工方法包括如下步骤：
7.一种渠道边坡动态安全评价系统，包括数据获取模块、数据传输模块、中央控制系统、云端存储模块和用户终端，所述数据获取模块用于获取野外监测数据，所述数据传输模块将数据获取模块获取的数据传输到中央控制系统，所述中央控制系统进行多源异构数据的融合整理，并且内置有数据...
【技术特征摘要】
1.适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，包括在渠道两侧对称设置的基础和护坡，其特征在于：所述基础包括预制坡脚(1)和设置在预制坡脚(1)下部的坡脚垫层(2)，所述预制坡脚(1)包括水平设置的下坡脚(11)和倾斜设置并抵接在下坡脚(11)外侧的上坡脚(12)，所述下坡脚(11)和上坡脚(12)均由坡脚模块拼接而成，所述坡脚模块上开设有圆孔并在其中预埋钢筋吊耳；所述护坡包括锁扣砖层(3)、第一台帽(4)、第一蜂巢土工格室(5)、第二台帽(6)、第二蜂巢土工格室(7)，所述锁扣砖层(3)设置在上坡脚(12)的外侧，由预制的混凝土锁扣砖(31)拼接而成，所述锁扣砖层(3)的外侧设置有第一台帽(4)，所述第一台帽(4)的外侧设置有第一蜂巢土工格室(5)，所述第一蜂巢土工格室(5)外侧设置有第二台帽(6)，所述第二台帽(6)外侧设置有第二蜂巢土工格室(7)；所述下坡脚(11)的顶面高程与设计渠底高程齐平，所述上坡脚(12)的顶部最高处高于冬季常水位，所述锁扣砖层(3)的顶部最高处高于加大水位、底部最低处低于设计水位。
2.如权利要求1所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，其特征在于：所述锁扣砖层(3)的上表面低于上坡脚(12)的上表面，所述坡脚模块包括a型预制坡脚(111)、b型预制坡脚(112)、c型预制坡脚(121)和d型预制坡脚(122)，其中下坡脚(11)由a型预制坡脚(111)和b型预制坡脚(112)交错拼接而成，上坡脚(12)由c型预制坡脚(121)和d型预制坡脚(122)交错拼接而成；所述上坡脚(12)、锁扣砖层(3)和第一蜂巢土工格室(5)的坡比均为1：2，所述下坡脚(11)、上坡脚(12)、锁扣砖层(3)的宽度比为0.4～0.5：1：0.8～0.9；所述锁扣砖层(3)和第一蜂巢土工格室(5)的连接处设置有第一台帽(4)；所述第一蜂巢土工格室(5)为上坡，在坡顶处设置坡顶平铺缓冲段(61)缓冲，在坡顶的另一侧下坡形成第二蜂巢土工格室(7)，所述第二蜂巢土工格室(7)的坡脚处设置坡脚平铺缓冲段，在第一蜂巢土工格室(5)及坡顶平铺缓冲段(61)、第二蜂巢土工格室(7)及坡脚平铺缓冲段的底部均铺设有土工布(14)、内部均布设有垂直坡面的t型钉(13)；所述坡顶平铺缓冲段(61)的上部设置第二台帽(6)。
3.如权利要求2所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，其特征在于：所述预制坡脚(1)由300mm厚的c35、f200、w6混凝土预制；所述坡脚垫层(2)采用的砂砾石为天然级配，粒径≤20mm，含泥量不大于10％，相对密度不小于0.7；所述坡脚垫层(2)包括倒直角梯形垫层(21)、坡脚截面形垫层(22)和正三角形垫层(23)，所述倒直角梯形垫层(21)的上部与设计渠底高程齐平、斜边的坡比为1：1、下部与坡脚截面形垫层(22)的最下部齐平，所述坡脚截面形垫层(22)的厚度为300mm，正对于预制坡脚(1)的下部，所述正三角形垫层(23)的一条直角边与坡脚截面形垫层(22)和上坡脚(12)的外侧贴合、另一条直角边与锁扣砖层(3)的下表面贴合。
4.如权利要求3所述的适用于高地下水位渠段的装配式生态砌护结构，其特征在于：所述混凝土锁扣砖(31)采用c30、f200、w6混凝土预制，厚度为150mm，所述锁扣砖层(3)的外表面距上坡脚(12)外表面的高度为50～100mm，所述土工布(14)的规格为200g/m2；所述第一台帽(4)的下部台帽填缝(41)采用c25混凝土回填，所述第一台帽(4)和第二台帽(6)均采用c25混凝土预制，所述坡顶平铺缓冲段(61)的内部及与第二台帽(6)的缝隙...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛家永，朱洁，周志轩，邹媛媛，陆立国，蒋佳莉，
申请(专利权)人：宁夏回族自治区水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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