【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程，特别是一种基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠及施工工艺。
技术介绍
1、在北方寒冷地区的水利工程范畴内，抗冻融水渠的建设与维护深陷于极为独特且错综复杂的背景环境之中。伴随全球气候的持续变迁，极端寒冷天气的出现频率与强度均呈现出上升态势，这无疑使得水渠的冻融难题愈发严峻且引人注目。在寒冷地区，气温频繁降至冰点以下，水渠内的水体一旦结冰，便会发生体积膨胀现象，进而对渠体结构施加强大压力。当这种压力呈周期性交替变化，也就是历经冻融循环过程时，普通水渠采用的混凝土或砖石结构就极易出现裂缝、变得疏松乃至崩塌等严重状况，这对水渠的输水效能以及结构稳定性都产生了极为不利的严重影响。
2、而传统水渠在设计理念上大多侧重于水的输送功能，对于寒冷地区特殊环境的适应性存在着极大的不足。其建造材料与施工工艺都难以切实有效地抵御这种频繁发生的冻融作用。随着气候的复杂多变，寒冷区域范围不断拓展，水渠遭受冻融破坏的程度持续加剧，这不仅会致使珍贵的水资源白白流失、输送效率大打折扣，还会导致维修成本节节攀升。此外，传统水渠的常规钢筋配置在抗衡冻融应力方面存在明显的局限性，无法满足其长期高效运行的实际需求。
3、因此，全力开发具备卓越高效抗冻融性能的水渠已然成为水利工程领域中迫切需要解决的核心关键问题，这要求我们必须全面综合考量材料自身特性、结构设计的优化方案以及新型防护技术的有效应用等多方面关键因素，以此确保水渠在低温条件下能够实现长期稳定的运行状态。
技术实现思路
1、
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，包括水渠主体，所述水渠主体包括若干段水渠单元，所述水渠单元之间设置有柔性连接结构，通过所述柔性连接结构将各个水渠单元连接成一个整体；所述水渠单元为设置有预应力钢筋的混凝土预制件；所述预应力钢筋沿水渠单元铺设方向设置。
4、进一步，所述水渠单元之间端面设置柔性连接结构为卯榫连接结构；所述卯榫连接结构采用双梯形卯榫槽或双梯形卯榫头。
5、进一步，所述水渠单元下部设置有排水结构，所述排水结构用于排走水渠底部的积水。
6、进一步，所述排水结构包括排水管、导流道；所述排水管铺设于水渠底部中间位置；所述导流管沿排水管横向贯穿于排水管，用于将水渠底部的积水导入排水管。
7、进一步，所述排水管包括主排水管和设置于主排水管两侧的次排水管；所述次排水管设置于主排水管两侧同一高度上，所述中间的主排水管管径略大于次排水管管径；所述次排水管倾斜设置，用于将两侧积水导入主排水管；所述导流管的管径与次排水管的管径相同；所述导流管间隔设置于排水管两侧；
8、进一步，所述排水管外层设置有透水材料薄层。
9、进一步，所述排水管上设置有若干透水孔道，所述透水孔道用于允许积水进入排水管中。
10、进一步，所述水渠单元中的混凝土采用改性混凝土，所述改性混凝土选硅酸盐水泥作为基础材料，并适量掺合矿渣粉，同时严格将水灰比控制在0.45以内，同时将反硝化细菌加入到再生骨料之中。
11、本专利技术提供的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠施工工艺，包括以下步骤：
12、s1：按照设计要求准备水渠施工材料；
13、s2：按照设计要求进行水渠基础的土方开挖；
14、s3：按照设计要求制作具有改性混凝土配比的水渠单元；
15、s4：按照设计要求设置排水结构；
16、s5：根据水渠设计要求将水渠单元依次铺设于排水结构上。
17、进一步，所述水渠单元按照以下步骤制作：
18、s31：获取硅酸盐水泥作为基础材料，适量掺入矿渣粉，将水灰比控制在0.45以内，同时加入反硝化细菌得到再生骨料；
19、s32：将再生骨料按照高性能混凝土配比加入混凝土搅拌机，先将干料搅拌均匀，再加水和减水剂搅拌得到混凝土；所述凝土配比按照以下方式进行设置：
20、水泥：矿粉或粉煤灰：砂：石子：减水剂：水＝1:(0.2-0.3):(1.2-1.8):(2.5-3.2):(0.01-0.03):(0.3-0.4)；
21、s33：将搅拌好的混凝土倒入设置有钢筋位置的水渠模板中，并进行捣实操作；
22、s34：浇筑完成后及时养护；
23、s35：依照设计要求的张拉控制力与张拉顺序，对预应力钢筋逐根或逐束施加预应力，操作过程中同步测量钢筋伸长值并与理论值比对直到达到要求，最后进行锚固操作，得到水渠单元。
24、本专利技术的有益效果在于：
25、本专利技术提供的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，该水渠基于预应力钢筋作用构建，相较于传统水渠，其具备多方面的创新性设计。在结构组装方面，使用水渠壁模块化设计，将水渠壁按施工要求分为若干段，这些模块可以在工厂预制，然后运输到现场进行组装，像拼图一样拼接在一起。这样的设计方便维修和更换受损部分，而且在不同的地形条件下能够灵活组合。如果需要扩建水渠，只需增加相应的模块即可。
26、在结构强化方面，增设了预应力钢筋，这些预应力钢筋完整地贯穿整段水渠。在实际运行环境中，尤其是北方地区，冬季的冻胀现象会对水渠产生强大的抗应力，而预应力钢筋所产生的预应力恰好能够有效抵消这部分抗应力；水渠底部为拱形结构，相比传统的平底水渠，在承受土压力和水压力方面更有优势。它可以将压力分散到两侧的支撑结构上，减少对底部的压力，而且拱形结构内部空间相对较大，便于检查和维护人员在内部活动；水渠壁模块之间使用特殊的榫卯结构和tpe材料进行连接，抵抗来自拱形底部传递上来的压力，从而极大地减少水渠裂缝的出现概率，延长了使用寿命，增强了抗破坏能力。
27、在排水功能优化上，于水渠底部中间竖向精心铺设有三根排水管道，两侧的管道位于同一高度上，中间管道管径略粗于两侧管道，同时向下倾斜一定微小角度，此外，水渠底部铺设有横向管道并贯穿于三根竖向管道，孔径与两根竖向外侧管道相同，起到导流作用，管道材料均选用塑料波纹管(hdpe波纹管)，该材料重量轻、耐腐蚀，易于运输和安装。这种材料内部的波纹结构可以提供伸缩空间，同时其管壁光滑，能够减少水流阻力，提高输水效率，特别适用于土壤腐蚀性较强的地区。这些管道被土工布妥善包裹，并且管道之上均匀分布着诸多小孔。土工布是一种合成的纤维织物，它具有良好的透水性。土工布可以包裹在排水管道外侧，起到过滤和排水的双重作用。它能够让水顺利通过，同时阻挡泥沙等杂质进入管道，防止土壤颗粒堵塞管道，延长管道的使用寿命，并且保证排水系统的正常运行。如此一来，水渠底部的积水能够被及时、快速地排走，有效降低水位。在北方的冻融循环过程中，水渠因此而不易发生位移、塌陷等严重的结构性破坏，提高了水渠的稳定性与耐久性。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，包括水渠主体，其特征在于：所述水渠主体包括若干段水渠单元，所述水渠单元之间设置有柔性连接结构，通过所述柔性连接结构将各个水渠单元连接成一个整体；所述水渠单元为设置有预应力钢筋的混凝土预制件；所述预应力钢筋沿水渠单元铺设方向设置。
2.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述水渠单元之间端面设置柔性连接结构为卯榫连接结构；所述卯榫连接结构采用双梯形卯榫槽或双梯形卯榫头。
3.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述水渠单元下部设置有排水结构，所述排水结构用于排走水渠底部的积水。
4.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述排水结构包括排水管、导流道；所述排水管铺设于水渠底部中间位置；所述导流管沿排水管横向贯穿于排水管，用于将水渠底部的积水导入排水管。
5.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述排水管包括主排水管和设置于主排水管两侧的次排水管；所述次排水管设置于主排水管两侧同一高度上，所述中间的主
6.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述排水管外层设置有透水材料薄层。
7.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述排水管上设置有若干透水孔道，所述透水孔道用于允许积水进入排水管中。
8.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述水渠单元中的混凝土采用改性混凝土，所述改性混凝土选硅酸盐水泥作为基础材料，并适量掺合矿渣粉，同时严格将水灰比控制在0.45以内，同时将反硝化细菌加入到再生骨料之中。
9.基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠施工工艺，其特征在于：所述水渠单元按照以下步骤制作：
...【技术特征摘要】
1.基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，包括水渠主体，其特征在于：所述水渠主体包括若干段水渠单元，所述水渠单元之间设置有柔性连接结构，通过所述柔性连接结构将各个水渠单元连接成一个整体；所述水渠单元为设置有预应力钢筋的混凝土预制件；所述预应力钢筋沿水渠单元铺设方向设置。
2.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述水渠单元之间端面设置柔性连接结构为卯榫连接结构；所述卯榫连接结构采用双梯形卯榫槽或双梯形卯榫头。
3.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述水渠单元下部设置有排水结构，所述排水结构用于排走水渠底部的积水。
4.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述排水结构包括排水管、导流道；所述排水管铺设于水渠底部中间位置；所述导流管沿排水管横向贯穿于排水管，用于将水渠底部的积水导入排水管。
5.如权利要求1所述的基于预应力钢筋构建的抗冻融水渠，其特征在于：所述排水管包括主排水管和设置于主排水管两侧的...
【专利技术属性】
技术研发人员：司学城，张政航，戴雨霏，谭炜燑，闫睿琪，封煦，李艺彤，胡钦楹，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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