[实用新型]一种复合横断面刚性衬砌渠道

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种刚性衬砌渠道横断面的形式。该断面形式不仅可以适用于季节冻土区冬季停水渠道设计中，以提高渠道的抗冻胀破坏的能力；而且也能应用于非冻土区的渠道，不管其是否冬季过水。

背景技术

梯形混凝土衬砌渠道具有防渗效果好、耐久、糙率小、强度高和施工简单，便于管理养护等优点在我国较广泛应用各级输水工程中。但在北方，因土体的冻胀作用致使混凝土衬砌产生裂缝、隆起、甚至滑塌等破坏。渠道的冻胀破坏使得混凝土防渗渠道失去其防渗功能。为此，在人们对渠道破坏机理不明确时，人们土体冻胀的三大因素----冻胀性土、水和负温着手，对混凝土渠道采用基土换填、隔水和保温三大类方法以达到从根本上消除土体冻胀，来解决基土对衬砌层的破坏作用。

除了这三大方法之外，也常常运用一些改变横断面形式的措施来适应渠道基土的冻胀变位，使作用在渠道衬砌层上的冻胀力值减小，如小型渠道用U形，在大中型渠道中采用弧形底斜边坡的断面形式。

另一方面，人们已清楚了梯形渠道冬季渠内无水时的刚性衬砌层受力情况，建立了衬砌层的力学模型。根据这些力学模型可以进行衬砌层的抗冻胀破坏结构设计，即实现了衬砌层厚度的确定，以保衬砌层有足够的抗冻胀能力。然而，按这些理论方法设计渠道衬砌层能够抵抗冻胀力破坏作用的厚度相对来说较厚。在实际工程中仍是采用被动的防护方法，即采用较厚的混凝土板加设保温层或/和隔水层或/和换填为非（弱）冻胀性土作为渠道的衬砌层。

实用新型内容

本实用新型针对季节冻土区冬季停水渠道的冻胀破坏现象，提出了一种用于季节冻土区的刚性材料渠道的横断面形式。采用该刚性材料渠道的横断面形式在渠基土条件、水力条件和刚性衬砌层厚度均相同情况下可以减小渠道衬砌层下的冻胀力、且因减小受压细长构件的高厚比而提高了渠道边坡板抗冻胀能力。

本实用新型所采用的技术方案：

一种复合横断面刚性衬砌渠道，所述刚性衬砌渠道横断面采用复合断面形式，在渠岸或渠堤顶面以下为梯形断面，而渠岸或渠堤顶面以上为矩形断面。

所述的复合横断面刚性衬砌渠道，渠岸或渠堤顶面高程与设计水位的高程一致；渠岸或渠堤顶面以上的矩形断面部位的直立衬砌层，即挡水直墙外侧无渠堤土。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型复合横断面刚性衬砌渠道，用于季节冻土区的刚性衬砌渠道的设计，渠道横断面为复合断面形式，在渠岸或渠堤顶面以下为梯形断面，而渠岸或渠堤顶面以上为矩形断面；通过改刚性渠道梯形为复合形，因冻胀力的作用面积减小，而降低了渠道衬砌层上的总的法向冻胀力和切向冻胀力值，从而降低作用在衬砌层上荷载，减少衬砌层的内力和危险截面的应力。

2、本实用新型复合横断面刚性衬砌渠道，用于季节冻土区的刚性衬砌渠道的设计中，对于大中型渠道而言，在刚性衬砌层厚度不变条件下，采用该复合断面形式较全梯形断面的渠道相比减少了边坡板的斜长，因而大大提高了衬砌层的高厚比，也即提高渠道的抗冻胀破坏能力。

3、本实用新型用于季节冻土区大中型渠道上，若结合基土换填法、隔水和保温等防冻胀措施，也有减少土方量和混凝土、隔水材料和保温材料消耗量的优点。无论是用于非季节性冻土区还是用于季节冻土区的刚性衬砌渠道，与梯形渠道相比，该新型断面渠道的占地面积和土方工程量都较小。在有石材地区宜优先选用该断面形式。

附图说明

图1是本实用新型冬季停水刚性渠道的复合形断面形式示意图；

图中，标号1表示渠内水面线；标号2表示现浇混凝土或抹面浆砌石衬砌层边坡板；标号3为直立抹面浆砌石挡水直墙；标号4为现浇混凝土或抹面浆砌石衬砌底板；标号5为设计水深。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本实用新型提出的横断面形式用于季节冻土区冬季停水的和非冻土区的刚性衬砌渠道。刚性衬砌渠道的横断面采用复合断面形式，在渠岸或堤顶面以下为梯形断面，而渠岸或堤顶面以上为矩形断面。

渠道矩形断面外侧无渠床土，上部矩形断面的直立衬砌层（即挡水直墙）外侧无渠堤土。上述的渠道横断面形式中渠岸或渠堤顶面高程与设计水位的高程一致。渠道断面形式中的挡水直墙宜用浆砌石砌筑建造。