自适应变形倒虹吸的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种自适应变形倒虹吸，包括：沿河底断面铺设的柔性输水管，以及设置在柔性输水管上的变形补偿器和管道接长段；柔性输水管的一端连接进水渠末端的进水池，另一端连接出水渠首端的出水池，柔性输水管的一端设置有进水控制阀，另一端设置有出水控制阀；柔性输水管上设置有固定镇墩和装配式镇墩，固定镇墩用于固定水上部分的柔性输水管，装配式镇墩用于固定水下部分的柔性输水管。本发明提供的自适应变形倒虹吸，可以重新衔接被截断的灌渠，并且能够保证其在后续的持续变形过程中不再被损坏，解决了采动区沉陷盆地影响跨河沟输水建筑物的结构安全问题，其结构简单、安装维护方便，可广泛应用于采动区渠系建设及修复工程。
【专利说明】自适应变形倒虹吸
【技术领域】
[0001]本发明涉及水利工程【技术领域】，尤其涉及一种自适应变形倒虹吸。
【背景技术】
[0002]煤炭开采后，由于采空区塌陷而造成岩层位移变形，当该岩层位移变形传到至地表时，会在地表形成一个远大于采空区面积的沉陷盆地，该沉陷盆地会随着开采工作面的推移而推移，同时沉陷深度也会随着开采煤层数量及厚度的增加而增加，沉陷盆地推移扩大及逐步加深形成的水库将会给该沉陷盆地所处区域内各种水利设施造成极不利影响。例如，在水系发达的粮食产区淮河流域，大量渡槽、倒虹吸等跨河沟建筑物，随着沉陷盆地的快速扩大及加深，会变形损毁失效，并沉于水下，造成原有渠系被截断。
[0003]为了重新衔接被截断的灌渠，目前通常是在沉陷盆地形成的水库处再次建设渡槽或者倒虹吸。其中，渡槽是渠道跨越河渠、溪谷、洼地和道路时所修建的桥式交叉渠系建筑物，用于灌溉输水；倒虹吸是渠道通过河渠、溪谷、洼地或道路时，敷设于地面或地下的具有虹吸作用的下凹式压力输水管道，其主要用于农田水利工程中。
[0004]现有技术中渡槽主要用砌石、混凝土及钢筋混凝土等材料建成，倒虹吸多采用钢筋混凝土管或预应力钢筋混凝土管，也采用混凝土管或钢管。当沉陷盆地再次扩大或加深时，这些重新建设的渡槽和倒虹吸建筑会再次被损毁，造成渠系再次被截断，这种后续的持续变形造成的破坏需要长期大量的修复工作，耗时耗力。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种自适应变形倒虹吸，可以重新衔接被沉陷盆地截断的灌渠，并保证其在后续的持续变形过程中不再被损坏。
[0006]本发明实施例提供一种自适应变形倒虹吸，包括:沿河底断面铺设的柔性输水管，以及设置在柔性输水管上的变形补偿器和管道接长段；其中，柔性输水管的一端连接进水渠末端的进水池，柔性输水管的另一端连接出水渠首端的出水池，在柔性输水管的一端设置有进水控制阀，在柔性输水管的另一端设置有出水控制阀；在柔性输水管上设置有用于固定柔性输水管的固定镇墩和装配式镇墩，固定镇墩用于固定水上部分的柔性输水管，装配式镇墩用于固定水下部分的柔性输水管。
[0007]在本发明的一实施例中，变形补偿器包括第一变形补偿器和第二变形补偿器，管道接长段包括第一管道接长段和第二管道接长段，第一变形补偿器和第一管道接长段设置在柔性输水管的一端，第二变形补偿器和第二管道接长段设置在柔性输水管的另一端。
[0008]在本发明的一实施例中，变形补偿器具体为波纹式变形补偿器或滑动式变形补偿器。
[0009]在本发明的一实施例中，柔性输水管为聚乙烯输水管。
[0010]在本发明的一实施例中，装配式镇墩由固定下锁块、固定上锁块以及上部配重块装配而成，柔性输水管穿设在固定下锁块和固定上锁块形成的圆柱体锁口内，圆柱体锁口的内壁与柔性输水管之间设置有弹性橡胶垫圈。
[0011]在本发明的一实施例中，固定下锁块由预制钢筋混凝土材料的第一四方体结构构成，在第一四方体的上表面开设有第一半圆柱体型锁口，在第一半圆柱体型锁口的两侧设置有用于连接固定上锁块的竖直向对接螺栓，在第一四方体两侧立面分别设置有吊装拉环。
[0012]在本发明的一实施例中，在第一四方体的外围还设置有管桩锚固孔，用以将装配式镇墩固定在陡岸坡段。
[0013]在本发明的一实施例中，在竖直向对接螺栓的顶部，设置有保护螺帽，保护螺帽内充满黄油，以密封竖直向对接螺栓。
[0014]在本发明的一实施例中，固定上锁块由预制钢筋混凝土材料的凸台结构构成，在凸台的下表面开设有与第一半圆柱体型锁口对应的第二半圆柱体型锁口，在第二半圆柱体型锁口的两侧设置有用于穿过竖直向对接螺栓的竖向对接螺栓孔，用以将固定上锁块与固定下锁块连接为一体；在凸台的上表面中心处设置有用于连接上部配重块的钢立柱，在钢立柱的顶部设置有水平销栓孔；在凸台的两侧立面分别设置有吊装拉环。
[0015]在本发明的一实施例中，上部配重块由预制钢筋混凝土材料的第二四方体结构构成，在第二四方体的中心处设置有用于穿过钢立柱的装配导向孔，在装配导向孔的两侧分别设置有一个吊耳状钢制销栓环，吊耳状钢制销栓环的环心与钢立柱顶部的水平销栓孔的空心位于同一水平线，固定销栓穿过装配导向孔两侧分别设置的吊耳状钢制销栓环以及水平销栓孔，以将固定上锁块与上部配重块连接为一体。
[0016]本发明实施例提供的自适应变形倒虹吸，通过沿河底断面铺设的柔性输水管，以及设置在柔性输水管上的变形补偿器和管道接长段；其中，柔性输水管的一端连接进水渠末端的进水池，柔性输水管的另一端连接出水渠首端的出水池，在柔性输水管的一端设置进水控制阀，在柔性输水管的另一端设置出水控制阀；在柔性输水管上设置用于固定柔性输水管的固定镇墩和装配式镇墩，可以重新衔接被截断的灌渠，并且能够有效的保证倒虹吸在沉陷盆地后续的持续变形中不再被损毁，从而解决了采动区沉陷盆地变形影响跨河沟输水建筑物结构安全问题，且其结构简单、安装维护方便，可广泛应用于采动区渠系建设及修复工程。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明自适应变形倒虹吸一实施例的结构示意图；
[0018]图2A为本发明装配式镇墩一实施例的结构示意图；
[0019]图2B为本发明装配式镇墩另一实施例的结构示意图；
[0020]图3A为图2A中装配式镇墩固定下锁块的结构示意图；
[0021]图3B为图2B中装配式镇墩固定下锁块的结构示意图；
[0022]图4为本发明装配式镇墩固定上锁块的结构示意图；
[0023]图5为本发明装配式镇墩上部配重块的结构示意图；
[0024]图6为塑料保护螺帽的结构示意图。
[0025]附图标记说明:
[0026]1-进水池 2-柔性输水管3-进水控制阀
[0027]4-固定镇墩5-波纹式变形补偿器6-滑动式变形补偿器
[0028]7-管道接长段8-装配式镇墩9-出水控制阀
[0029]10-出水池11-固定下锁块12-固定上锁块
[0030]13-上部配重块14-吊装拉环15-竖直向对接螺栓
[0031]16-吊装拉环17-吊耳状钢制销栓环18-钢立柱
[0032]19-固定销栓20-弹性橡胶垫圈21-竖向对接螺栓孔
[0033]22-装配导向孔23-管桩锚固孔24-水平销栓孔
[0034]25-保护螺帽26-黄油27-双垫片
[0035]28-固定螺母
【具体实施方式】
[0036]图1为本发明自适应变形倒虹吸一实施例的结构示意图,如图1所示，本实施例提供的自适应变形倒虹吸包括:沿河底断面铺设的柔性输水管2，以及设置在柔性输水管2上的变形补偿器和管道接长段7。其中，柔性输水管2的一端连接进水渠末端的进水池1，柔性输水管2的另一端连接出水渠首端的出水池10，在柔性输水管2的一端设置有进水控制阀3，在柔性输水管的另一端设置有出水控制阀9 ;在柔性输水管2上设置有用于固定柔性输水管的固定镇墩4和装配式镇墩8，固定镇墩4用于固定水上部分的柔性输水管，装配式镇墩8用于固定水下部分的柔性输水管。
[0037]可选地，如图1所示，本实施例中的变形补偿器具体可以为波纹式变形补偿器5或滑动式变形补偿器6。
[0038]在具体实现过程中，本实施例中的柔性输水管2两端连接进水池和出水池，该连接位置处于相对不动区域，在沉陷盆地缓慢扩大过程中，该相对不动区域是在很长一段时间内，不会受到沉陷盆地扩大的影响而沉陷的区域。
[0039]以一个具体的实施例为例，柔性输水管2直接铺设于河沟底或水库底的断面上，在相对稳定的岸上(即相对不动区域)沿柔性输水管2依次设置有进水控制阀3、固定镇墩
4、变形补偿器、管道接长段7和出水控制阀9，在河沟底或水库底沿柔性输水管2均匀布设装配式镇墩8。其中，管道接长段7也可设置在水下，本实施例中优选设置在相对稳定的水岸上，以便于输水管道的接长安装和检修等操作。
[0040]本实施例提供的自适应变形倒虹吸在使用时，柔性输水管的两端连接被截断的进出水渠，可以重新衔接被截断的灌渠；柔性输水管2具有一定的柔韧性，能够自动适应河底不规则地形，柔性输水管自身可自动调整其竖向沉降、倾斜及水平向摆动变形，从而可适应沉陷盆地的各种地基变形；变形补偿器可以补偿一部分由沉陷盆地持续变形引起的柔性输水管长度的增加，当沉陷盆地持续变形引起的柔性输水管长度增加累计到变形补偿器的最大补偿长度后，则可在管道接长段7接长一段柔性输水管，同时将变形补偿器复位，当沉陷盆地再次变形时，可依此循环接长，从而满足柔性输水管的轴向伸长要求，有效的保证了倒虹吸在沉陷盆地后续的持续变形中不再被损毁，从而解决了采动区沉陷盆地变形影响跨河沟输水建筑物结构安全问题。且其结构简单、安装维护方便，可广泛应用于采动区渠系建设及修复工程。
[0041]本发明实施例提供的自适应变形倒虹吸，通过沿河底断面铺设的柔性输水管，以及设置在柔性输水管上的变形补偿器和管道接长段；其中，柔性输水管的一端连接进水渠末端的进水池，柔性输水管的另一端连接出水渠首端的出水池，在柔性输水管的一端设置进水控制阀，在柔性输水管的另一端设置出水控制阀；在柔性输水管上设置用于固定柔性输水管的固定镇墩和装配式镇墩，可以重新衔接被截断的灌渠，并且能够有效的保证倒虹吸在沉陷盆地后续的持续变形中不再被损毁，从而解决了采动区沉陷盆地变形影响跨河沟输水建筑物结构安全问题，且其结构简单、安装维护方便，可广泛应用于采动区渠系建设及修复工程。
[0042]在上述实施例中，请继续参照图1，可选地，变形补偿器包括第一变形补偿器和第二变形补偿器，管道接长段7包括第一管道接长段和第二管道接长段，第一变形补偿器(位于图1左侧的波纹式变形补偿器5或滑动式变形补偿器6)和第一管道接长段(位于图1左侧的管道接长段7)设置在柔性输水管2的一端，第二变形补偿器(位于图1右侧的波纹式变形补偿器5或滑动式变形补偿器6)和第二管道接长段(位于图2左侧的管道接长段
7)设置在柔性输水管2的另一端。
[0043]具体的，柔性输水管两端的变形补偿器可以设置一个或多个，具体个数可根据变形补偿器的补偿能力来确定，补偿能力低，则可适当增加变形补偿器的个数，例如:预计补偿长度为4m，变形补偿器的补偿能力为lm，则在柔性输水管的两端各串接2个变形补偿器；预计补偿长度为4m，变形补偿器的补偿能力为2m，则只需在柔性输水管的两端各设置I个变形补偿器即可。对于变形补偿器的具体个数，本实施例此处不做特别限定。具体实现过程中，在沉陷盆地后续轻微变形时，可以通过变形补偿器补偿一部分由沉陷盆地变形引起的柔性输水管长度的增加，从而避免柔性输水管被过度拉伸而损坏。
[0044]在上述实施例中，可选地，柔性输水管2为聚乙烯输水管，柔性输水管2也可为其他材质的质量较轻的柔性管道，如橡胶管道等，本发明不对其进行限制。在具体实现过程中，柔性输水管质量较轻，能够在浮力作用下浮于水面，从而方便检修、移动、排泥等操作，且具有可弯曲、一定的拉伸变形等特性，能够自动适应采动区沉陷盆地的各种变形。
[0045]下面采用具体的实施例，对本发明实施例中的装配式镇墩进行详细说明。在具体实现过程中，装配式镇墩由固定下锁块、固定上锁块以及上部配重块装配而成，其中，根据固定下锁块的不同结构，装配式镇墩包括两种可能的结构，具体可如图2A和图2B所示。
[0046]图2A为本发明装配式镇墩一实施例的结构示意图，如图2A所示，本实施例中的装配式镇墩8由固定下锁块11、固定上锁块12以及上部配重块13装配而成，柔性输水管2穿设在固定下锁块11和固定上锁块12形成的圆柱体锁口内，圆柱体锁口的内壁与柔性输水管2之间设置有弹性橡胶垫圈20。
[0047]图3A为图2A中装配式镇墩固定下锁块的结构示意图，如图3A所示，本实施例中固定下锁块11由预制钢筋混凝土材料的第一四方体结构构成，在第一四方体的上表面开设有第一半圆柱体型锁口，在该第一半圆柱体型锁口的两侧设置有用于连接所述固定上锁块的竖直向对接螺栓15，且在该第一四方体两侧立面分别设置有吊装拉环14。
[0048]在具体实现过程中，圆柱体锁口的直径与柔性输水管2的直径相匹配，以使柔性输水管2穿设在圆柱体锁口中，弹性橡胶垫圈20可以为圆筒状，夹设在圆柱体锁口和柔性输水管2之间，以保护柔性输水管不被钢筋混凝土材料的圆柱体锁口磨损，从而延长柔性输水管的使用寿命，同时还能够防止柔性输水管在圆柱体锁口内轴向或纵向滑动，起到压紧固定柔性输水管的作用。
[0049]其中，第一半圆柱体型锁口为图2A中圆柱体锁口的下半部分，竖直向对接螺栓15可以在第一半圆柱体型锁口的两侧分别设置一个或多个，可以如图3A所示的在第一半圆柱体型锁口的两侧并排设置两个，也可在第一四方体上表面的对角分别设置I个或2个，具体个数和位置，本发明不对其进行限制，只要能够起到固定上下锁块的作用即可。在第一四方体两侧设置的吊装拉环14可以方便搬运时吊装，具体可在四方体两侧分别设置一个或多个，本实施例优选设置I个。
[0050]图2B为本发明装配式镇墩另一实施例的结构示意图，如图2B所示，本实施例中的装配式镇墩8由固定下锁块11、固定上锁块12以及上部配重块13装配而成，柔性输水管2穿设在固定下锁块11和固定上锁块12形成的圆柱体锁口内，圆柱形锁口的内壁与柔性输水管2之间设置有弹性橡胶垫圈20。
[0051]图3B为图2B中装配式镇墩固定下锁块的结构示意图，由图3B可知，图2B在图2A的基础上，在第一四方体的外围还设置有管桩锚固孔23，其内可设置管桩与岸坡基础锚固，用以将装配式镇墩8固定在陡岸坡段，防止装配式镇墩8沿坡面上下滑动。
[0052]图2B所示的装配式镇墩主要应用于河沟或水库的相对较陡的岸坡段，图2A所示的装配式镇墩主要应用于河沟底或水库底的相对水平段。
[0053]在本实施例中，图2A所示的装配式镇墩中的固定上锁块12以及上部配重块13与图2B所示的装配式镇墩中的固定上锁块12以及上部配重块13的结构相同。下面对固定上锁块以及上部配重块的结构进行详细说明。
[0054]图4为本发明装配式镇墩固定上锁块的结构示意图，如图4所示，本实施例中固定上锁块12由预制钢筋混凝土材料的凸台结构构成，在该凸台的下表面开设有与上述第一半圆柱体型锁口对应的第二半圆柱体型锁口，在该第二半圆柱体型锁口的两侧设置有用于穿过上述竖直向对接螺栓15的竖向对接螺栓孔21，用以将固定上锁块12与固定下锁块11连接为一体；在凸台的上表面中心处设置有用于连接上部配重块的钢立柱18，在钢立柱18的顶部设置有水平销栓孔24 ;在凸台的两侧立面分别设置有吊装拉环16。
[0055]其中，第二半圆柱体型锁口为图2A中圆柱体锁口的上半部分，与第一半圆柱体型锁口对接后形成圆柱体锁口。
[0056]竖向对接螺栓孔21的直径与竖直向对接螺栓15直径相匹配，使得固定下锁块11上设置的竖直向对接螺栓15正好穿过竖向对接螺栓孔21，从而将固定上锁块12与固定下锁块11连接为一体。图6为塑料保护螺帽的结构示意图，具体的，如图6所示，可以采用双垫片27及固定螺母28将固定下锁块11和固定上锁块12连接为一个整体。
[0057]为了防止竖直向对接螺栓15长期位于水下被水锈蚀，从而造成拆卸困难，在双垫片27及固定螺母28旋紧固定后，如图6所示，可以在竖直向对接螺栓15的顶部，设置一保护螺帽25，具体的，保护螺帽25可以为一塑料保护螺帽或橡胶保护螺帽。保护螺帽25内充满黄油26，以密封竖直向对接螺栓15，从而起到保护螺栓的作用。
[0058]图5为本发明装配式镇墩上部配重块的结构示意图，如图5所示，本实施例中，上部配重块13由预制钢筋混凝土材料的第二四方体结构构成，在该第二四方体的中心处设置有用于穿过上述钢立柱18的装配导向孔22，在装配导向孔22的两侧分别设置有一个吊耳状钢制销栓环17，吊耳状钢制销栓环17的环心与钢立柱18顶部的水平销栓孔24的空心位于同一水平线，固定销栓19穿过装配导向孔22两侧分别设置的吊耳状钢制销栓环17以及水平销栓孔24，从而将固定上锁块12与上部配重块13连接为一体。
[0059]其中，固定销栓19也可以为一螺栓，只要能起到固定作用即可，本实施例中优选采用销栓，结构简单，安装检修方便快捷。
[0060]本实施例提供的装配式镇墩8在使用时，将柔性输水管2固定在固定下锁块11和固定上锁块12之间，然后安装上部配重块13，在柔性输水管内充水，柔性输水管2即会下沉至河沟底或水库底；在柔性输水管需要安装、检修、位置变更等情形下，则只需排空柔性输水管2内的水体，然后拆掉上部配重块13，由于浮力作用，柔性输水管及上下对接的固定锁块就会一起上浮于水面，从而使得检修、移动、排泥等操作更加方便。具体的，装配式镇墩8可设置在柔性输水管2的水平转角处以防止输水管移位，起到固定柔性输水管的作用。
[0061]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种自适应变形倒虹吸，其特征在于，包括:沿河底断面铺设的柔性输水管，以及设置在所述柔性输水管上的变形补偿器和管道接长段； 其中，所述柔性输水管的一端连接进水渠末端的进水池，所述柔性输水管的另一端连接出水渠首端的出水池，在所述柔性输水管的一端设置有进水控制阀，在所述柔性输水管的另一端设置有出水控制阀； 在所述柔性输水管上设置有用于固定所述柔性输水管的固定镇墩和装配式镇墩，所述固定镇墩用于固定水上部分的柔性输水管，所述装配式镇墩用于固定水下部分的柔性输水管。
2.根据权利要求1所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述变形补偿器包括第一变形补偿器和第二变形补偿器，所述管道接长段包括第一管道接长段和第二管道接长段，所述第一变形补偿器和所述第一管道接长段设置在所述柔性输水管的一端，所述第二变形补偿器和所述第二管道接长段设置在所述柔性输水管的另一端。
3.根据权利要求1所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述变形补偿器具体为波纹式变形补偿器或滑动式变形补偿器。
4.根据权利要求1所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述柔性输水管为聚乙烯输水管。
5.根据权利要求1至4任一项所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述装配式镇墩由固定下锁块、固定上锁块以及上部配重块装配而成，所述柔性输水管穿设在所述固定下锁块和所述固定上锁块形成的圆柱体锁口内，所述圆柱体锁口的内壁与所述柔性输水管之间设置有弹性橡胶垫圈。
6.根据权利要求5所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述固定下锁块由预制钢筋混凝土材料的第一四方体结构构成，在所述第一四方体的上表面开设有第一半圆柱体型锁口，在所述第一半圆柱体型锁口的两侧设置有用于连接所述固定上锁块的竖直向对接螺栓，在所述第一四方体两侧立面分别设置有吊装拉环。
7.根据权利要求6所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，在所述第一四方体的外围还设置有管桩锚固孔，用以将所述装配式镇墩固定在陡岸坡段。
8.根据权利要求6所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，在所述竖直向对接螺栓的顶部，设置有保护螺帽，所述保护螺帽内充满黄油，以密封所述竖直向对接螺栓。
9.根据权利要求6所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述固定上锁块由预制钢筋混凝土材料的凸台结构构成，在所述凸台的下表面开设有与所述第一半圆柱体型锁口对应的第二半圆柱体型锁口，在所述第二半圆柱体型锁口的两侧设置有用于穿过所述竖直向对接螺栓的竖向对接螺栓孔，用以将所述固定上锁块与所述固定下锁块连接为一体； 在所述凸台的上表面中心处设置有用于连接上部配重块的钢立柱，在所述钢立柱的顶部设置有水平销栓孔； 在所述凸台的两侧立面分别设置有吊装拉环。
10.根据权利要求9所述的自适应变形倒虹吸，其特征在于，所述上部配重块由预制钢筋混凝土材料的第二四方体结构构成，在所述第二四方体的中心处设置有用于穿过所述钢立柱的装配导向孔，在所述装配导向孔的两侧分别设置有一个吊耳状钢制销栓环，所述吊耳状钢制销栓环的环心与所述钢立柱顶部的水平销栓孔的空心位于同一水平线，固定销栓穿过所述装配导向孔两侧分别设置的吊耳状钢制销栓环以及所述水平销栓孔，以将所述固定上锁块与所述上部配重块连接为一体。
【文档编号】E02B1/00GK104131528SQ201410371033
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】刘锦, 张江红, 徐翀, 刘福田, 陆春辉, 周小勇, 陈永春, 李泽青, 葛沭锋, 安裕民 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司, 安徽省水利水电勘测设计院