本發(fā)明涉及軟巖地區(qū)輸水中關(guān)于滲水的縱橫向排水技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)干渠建設(shè)施工期地質(zhì)情況揭露，干渠20+000～45+000段集中分布膨脹泥巖，根據(jù)膨脹力分為強(qiáng)膨脹、中膨脹和弱膨脹泥巖，此段渠道地下水位埋深大于200m。施工時(shí)僅對(duì)部分渠坡及渠底的泥巖進(jìn)行了換填，同時(shí)，并沒(méi)有做渠道排水系統(tǒng)。

2、在干渠運(yùn)行期間，因泥巖軟化引起的渠堤變形、滑坡情況時(shí)有發(fā)生，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露的地質(zhì)情況，發(fā)生滑坡的段落除渠道全斷面分布有泥巖的情況外，泥巖以條帶狀、窩狀分布于渠底或坡腳附近的渠段發(fā)生滑坡的情況也較多見(jiàn)。干渠20+000～42+000段渠道由于多次發(fā)生滑坡，80%以上渠段均已經(jīng)完成了全斷面換填，換填厚度分別為邊坡1.5m，渠底1m，換填料采用就近的含礫白砂巖，渠底未設(shè)置排水系統(tǒng)。

3、由于渠底未設(shè)置排水系統(tǒng)，換填料滲透系數(shù)相對(duì)較大，隨著渠道運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，渠床泥巖基礎(chǔ)飽和區(qū)域不斷加大，近些年干渠20+000～45+000段過(guò)去已經(jīng)進(jìn)行處理的渠段又再次發(fā)生了滑坡。

4、故，在干渠上設(shè)置縱橫向排水系統(tǒng)，十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在上述背景下本發(fā)明提供了長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，以解決根據(jù)縱坡來(lái)做縱向排水導(dǎo)致水是排不動(dòng)的的問(wèn)題，一方面因?yàn)榭v坡都是比較緩的，基本上在1/7000至1/10000之間，另一方面換填后渠道下面都是透水料，水進(jìn)去無(wú)法形成徑流，只能在一個(gè)方呆著。

2、一旦水浸的土工膜底下以后進(jìn)到渠基里面，沒(méi)法及時(shí)的排出去，就相當(dāng)于是膜后水壓力比較大，會(huì)導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)的變形，還可能導(dǎo)致渠基軟巖的或者說(shuō)是這種不透水土基的渠道邊坡，發(fā)生飽和以后變形破壞。

3、為此，提供了長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)這個(gè)方案，其包括：

4、渠道底部沿其縱線設(shè)置的縱向排水，所述縱向排水用于收集渠基內(nèi)的滲水；

5、以及橫向排水，所述橫向排水沿橫線設(shè)置，所述橫向排水的進(jìn)水口與縱向排水連接，所述橫向排水的坡度大于縱向排水的坡度；

6、其中，具備自流條件時(shí)，所述橫向排水的出水口將水排至低洼處（填方段）；

7、不具備自流條件時(shí)，所述橫向排水的出水口連接有集水井，將水排至集水井內(nèi)；集水井設(shè)置在挖方段。

8、該方案中，所述縱向排水為梯形斷面，縱坡為1/500，坡向最近的橫向排水。

9、此外，縱向排水內(nèi)由下而上分別填40cm～90cm厚中石反濾、20cm厚小石反濾和20cm厚粗砂，縱向排水的溝內(nèi)鋪一布一膜；

10、縱向排水的溝內(nèi)還設(shè)置有一根pe管和一根軟式透水管。

11、進(jìn)一步的，所述縱向排水在縱向上為倒“v”字形連續(xù)結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計(jì)即保證了縱向排水的一個(gè)坡度，同時(shí)還能夠讓縱向排水的高度差和渠道的縱坡高度差保持一致，以減少挖方量和工程投資。

12、其中，所述橫向排水分別設(shè)置于縱向排水倒“v”字形的左右兩端；

13、所述橫向排水的橫坡為1/40。

14、更進(jìn)一步的，橫向排水進(jìn)口與縱向排水之間通過(guò)集水箱相連，縱向排水的水先排至集水箱，然后橫向排水再把集水箱內(nèi)的水排出。

15、另外，橫向排水由2根pe管構(gòu)成。

16、本技術(shù)方案中，一公里設(shè)一個(gè)橫向排水，然后這一公里中間的位置設(shè)置1/500的縱向排水，從中間往兩頭的橫向排水去引導(dǎo)，這樣縱坡更容易水能排出去，同時(shí)借助坡度為1/40的橫向排水進(jìn)一步增加排水效率，保證滲水能夠及時(shí)的排出。

17、然后要是條件允許的話，以自流的方式將滲水排走；要是沒(méi)有地形條件，從挖方渠道排不出去的話，就設(shè)置集水井，通過(guò)抽水把水抽到渠道里面。

18、還有就是，縱向排水里面加了軟式透水管和pe的排水管，加入軟式透水管（三維過(guò)濾結(jié)構(gòu)：土工布包裹高強(qiáng)彈簧鋼絲+滌綸纖維）和pe管（內(nèi)壁光滑，曼寧系數(shù)n=0.009）的作用。軟式透水管通常有較高的透水性，可以收集周?chē)乃?，而pe管作為剛性管道，能夠提供穩(wěn)定的排水路徑。兩者結(jié)合可能增強(qiáng)排水能力，特別是在不同水位情況下：當(dāng)水位較低時(shí)，軟式透水管可以收集分散的水流，而pe管則負(fù)責(zé)快速排出較大的水量，避免堵塞。

19、另外，考慮到縱向排水縱坡較緩（1/500），單純靠縱向排水的溝可能排水速度不夠，加入管道可以加速水流。特別是橫向排水坡度更大（1/40），pe管在這里更有效，確保水能快速排出到集水井或低洼處。

20、更為重要的是，軟式透水管有過(guò)濾功能，防止堵塞，pe管則作為主排水通道，兩者互補(bǔ)，提升整體系統(tǒng)的可靠性和效率。此外，如果遇到高水位或突然的水量增加，管道系統(tǒng)能更快響應(yīng)，避免積水壓力對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的影響。

21、總結(jié)來(lái)說(shuō)，使用兩種管道結(jié)合渠道的反濾層，是為了應(yīng)對(duì)不同情況下的排水需求，提高系統(tǒng)的可靠性和效率，防止堵塞，并適應(yīng)緩坡條件下的有效排水。

22、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，引水工程和輸水工程，它的渠道都是在無(wú)人區(qū)，沒(méi)有電，因此還可以用太陽(yáng)能發(fā)電，配合抽水的控制，具體在集水井里面設(shè)液位計(jì)，然后水位到頂部高度值后，開(kāi)始抽水，水位下降到底部高度值后，通過(guò)液位控制，自動(dòng)斷電，停止抽水。

23、作為優(yōu)選的，底部高度值與橫向排水底部齊平，頂部高度值在此基礎(chǔ)上高2-3m，對(duì)渠道的邊坡有影響的時(shí)候，我就開(kāi)始抽水。

24、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述渠道底部設(shè)置有兩層換填區(qū)，包括含礫白砂巖換填區(qū)和砂礫料換填區(qū)；

25、所述砂礫料換填區(qū)鋪設(shè)于含礫白砂巖換填區(qū)上方；

26、所述砂礫料換填區(qū)的滲透系數(shù)大于含礫白砂巖換填區(qū)；

27、其中，滲水通過(guò)砂礫料換填區(qū)匯集到縱向排水，含礫白砂巖換填區(qū)用于阻隔滲水進(jìn)入基礎(chǔ)泥巖。

28、此外，所述渠道的渠底采用現(xiàn)澆混凝土弧形襯砌結(jié)構(gòu)，自上而下分別為現(xiàn)澆混凝土板、二布一膜、膜下砂漿，弧形襯砌結(jié)構(gòu)上下游與梯形的渠道底部平順相接。

29、所述渠道的渠坡采用預(yù)制混凝土板襯砌結(jié)構(gòu)，自上而下分別為預(yù)制混凝土板、板下砂漿、二布一膜、膜下砂漿。

30、本方案中，上層砂礫料通過(guò)高滲透性形成排水優(yōu)先層，主動(dòng)引導(dǎo)水流方向；下層含礫白砂巖形成半透水緩沖層，既允許適量排水又避免過(guò)量滲流破壞泥巖地基。

31、還要考慮襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，現(xiàn)澆混凝土弧形底可能更堅(jiān)固，防止?jié)B漏，而預(yù)制板用于坡面施工方便，結(jié)合二布一膜增強(qiáng)防滲。膜下砂漿起到找平和保護(hù)的作用。這些結(jié)構(gòu)上的分層設(shè)計(jì)目的是在防滲和排水之間找到平衡，既不讓水滲入渠基，又能將已有的滲水及時(shí)排走。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

33、該長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)中，通過(guò)渠道進(jìn)行全斷面泥巖換填并增設(shè)渠底縱橫向排水系統(tǒng)，在渠道通水運(yùn)行期和停水期全年進(jìn)行抽排水，將運(yùn)行期的膜后滲水和停水后存在于渠床土體內(nèi)的空隙水排出渠床，保證入冬前渠床相對(duì)干燥，故未進(jìn)行渠道抗凍脹設(shè)計(jì)，節(jié)約了投資。

技術(shù)特征：

1.長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，所述渠道底部設(shè)置有兩層換填區(qū)，包括含礫白砂巖換填區(qū)和砂礫料換填區(qū)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，所述渠道的渠底采用現(xiàn)澆混凝土弧形襯砌結(jié)構(gòu)，自上而下分別為現(xiàn)澆混凝土板、二布一膜、膜下砂漿，弧形襯砌結(jié)構(gòu)上下游與梯形的渠道底部平順相接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，所述渠道的渠坡采用預(yù)制混凝土板襯砌結(jié)構(gòu)，自上而下分別為預(yù)制混凝土板、板下砂漿、二布一膜、膜下砂漿。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，所述縱向排水為梯形斷面，縱坡為1/500，坡向最近的橫向排水。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，縱向排水內(nèi)由下而上分別填40cm～90cm厚中石反濾、20cm厚小石反濾和20cm厚粗砂，縱向排水的溝內(nèi)鋪一布一膜；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，所述縱向排水在縱向上為倒“v”字形連續(xù)結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，所述橫向排水分別設(shè)置于縱向排水倒“v”字形的左右兩端；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，橫向排水進(jìn)口與縱向排水之間通過(guò)集水箱相連。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)，其特征在于，橫向排水由2根pe管構(gòu)成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及軟巖地區(qū)輸水技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)于滲水的縱橫向排水技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及長(zhǎng)距離輸水渠道縱橫向排水系統(tǒng)。其包括渠道底部沿其縱線設(shè)置的縱向排水，縱向排水用于收集渠基內(nèi)的滲水；以及橫向排水，橫向排水沿橫線設(shè)置，橫向排水的進(jìn)水口與縱向排水連接，橫向排水的坡度大于縱向排水的坡度；其中，具備自流條件時(shí)，橫向排水的出水口將水排至低洼處；不具備自流條件時(shí)，橫向排水的出水口連接有集水井，將水排至集水井內(nèi)。本發(fā)明中通過(guò)渠道進(jìn)行泥巖換填并增設(shè)渠底縱橫向排水系統(tǒng)，在渠道通水運(yùn)行期和停水期全年進(jìn)行抽排水，將膜后滲水和停水后存在于渠床土體內(nèi)的空隙水排出渠床，保證入冬前渠床相對(duì)干燥，故未進(jìn)行渠道抗凍脹設(shè)計(jì)，節(jié)約了投資。

技術(shù)研發(fā)人員：牛萬(wàn)吉,羅緯邦,范金勇,盧軍,鄭愛(ài)民,周旭銳,張鵬,段朝芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8