一种水工防渗结构的制作方法

本实用新型涉及水利工程技术领域，特别是涉及一种水工防渗结构。

背景技术：

防渗结构是水利工程、水电工程的关键组成部分，确保防渗结构安全、效果长期可靠是水利工程的关键问题，一旦防渗结构失效，既影响工程效益，更危及工程安全。防渗结构需要采用不同形式来适应不同的地形和地质条件。

当前常见的防渗结构主要有库岸钢筋混凝土+库底沥青混凝土防渗结构、库岸钢筋混凝土+库底土工膜防渗结构、全部沥青混凝土防渗结构等。钢筋混凝土防渗结构施工方便，技术成熟。沥青混凝土适应变形能力强，两者组合虽能够满足防渗效果，但是结合部位刚性结构和柔性结构叠加应力应变大，受到破坏时难以修补。土工膜防渗适应变形能力强，与钢筋混凝土两者组合能够满足防渗效果，但是土工膜强度低、抗拉能力弱且容易刺破，施工对周围环境要求高，一旦破坏就难以修补。沥青混凝土防渗结构是柔性结构防渗形式，有良好的防渗性、适应覆盖层厚度不均的地质条件，但库底施工时为了获得相对规则的基础条件，需要产生平整等附加工程量，耗时耗力。

在工程实践中，有些水库库盆地形起伏大、覆盖层厚度差别大，因此防渗结构要求不仅具有良好的防渗效果，又能适应复杂的地形和地质条件且能够具有良好的经济性。基于此上述防渗结构均不适用，亟需一种新的防渗结构解决该技术问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种水工防渗结构。

本实用新型提供了一种水工防渗结构，所述结构包括黏土防渗复合层、沥青混凝土防渗复合层以及渗流排水机构，所述黏土防渗复合层位于水库的库底，所述沥青混凝土防渗复合层位于水库的库岸；

所述黏土防渗复合层包括由上及下依次设置的石渣层、中砂层和黏土层；

所述沥青混凝土防渗复合层包括依次设置的封闭层、防渗层以及整平胶结层；其中，所述封闭层由沥青玛蹄脂喷涂而成，所述防渗层由密级配沥青混凝土混合料铺填压实而成，所述整平胶结层由开级配沥青混合料铺填压实而成；

所述防渗层、整平胶结层和黏土防渗复合层由上及下在所述库底与库岸的交汇处叠合形成连接段；

位于所述库底的黏土防渗复合层的底部依次设置有反滤层和过渡层，所述过渡层与所述库底贴合；

所述渗流排水机构包括碎石排水层、排水廊道、第一透水管以及第二透水管，所述碎石排水层在位于所述库岸的整平胶结层的底部铺设，所述排水廊道在所述库底开设且延伸至水库外，并且，在所述碎石排水层中设置有若干根所述第一透水管，所述第一透水管与排水廊道连通以排出所述沥青混凝土防渗复合层内的渗水，在所述过渡层中设置有若干根所述第二透水管，所述第二透水管与排水廊道连通以排出所述黏土层内的渗水。

可选地，所述反滤层由砂砾石填充而成，所述过渡层由碎石填充而成。

可选地，所述第一透水管和第二透水管均为钢塑透水管。

可选地，若干根所述第一透水管相互平行且等间距铺设，若干根所述第二透水管相互平行且等间距铺设。

可选地，所述连接段包括圆弧段和位于所述圆弧段上方的斜坡段，所述圆弧段由所述防渗层、整平胶结层叠合而成，所述圆弧段的一端与所述库底相切，所述圆弧段的另一端与所述库岸相切，所述斜坡段靠近所述库岸的端部高于靠近所述库底的端部。

可选地，位于所述连接段的黏土层的厚度大于位于所述库底的黏土层的厚度。

可选地，位于所述连接段的防渗层、所述整平胶结层之间设置有加强网格，所述加强网格采用高分子聚酯材料制成。

可选地，所述连接段的长度不小于20m。

与现有技术相比，本实用新型通过设置同属柔性结构的黏土防渗复合层、沥青混凝土防渗复合层，使得该防渗结构对地形地质条件适应性好、基础条件要求低且经济合理。并且，通过防渗层、整平胶结层和黏土防渗复合层依次叠合形成连接段的方式可以避免设置结构缝，增加了结构的稳定性。渗流排水机构的设置使得该防渗结构组成了以防为主，排水通畅的综合防渗体系，既能保证该防渗结构的防渗效果，又防止了不可避免的少量渗水对防渗结构产生反向压力。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种水工防渗结构的示意图；

图2是图1中a处标记的结构放大图；

图3是图1中b处标记的结构放大图；

图4是图1中c处标记的结构放大图。

附图标记：1、黏土防渗复合层；101、石渣层；102、中砂层；103、黏土层；2、沥青混凝土防渗复合层；201、封闭层；202、防渗层；203、整平胶结层；3、连接段；301、圆弧段；302、斜坡段；4、反滤层；5、过渡层；6、渗流排水机构；601、碎石排水层；602、排水廊道；603、第一透水管；604、第二透水管；7、加强网格；8、第一斜面；9、第二斜面。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1-4，本实用新型实施例提供了一种水工防渗结构，所述结构包括黏土防渗复合层1、沥青混凝土防渗复合层2以及渗流排水机构6，所述黏土防渗复合层1位于水库的库底，所述沥青混凝土防渗复合层2位于水库的库岸；

所述黏土防渗复合层1包括由上及下依次设置的石渣层101、中砂层102和黏土层103；

所述沥青混凝土防渗复合层2包括依次设置的封闭层201、防渗层202以及整平胶结层203；其中，所述封闭层201由沥青玛蹄脂喷涂而成，所述防渗层202由密级配沥青混凝土混合料铺填压实而成，所述整平胶结层203由开级配沥青混合料铺填压实而成；

所述防渗层202、整平胶结层203和黏土防渗复合层1由上及下在所述库底与库岸的交汇处叠合形成连接段3；

位于所述库底的黏土防渗复合层1的底部依次设置有反滤层4和过渡层5，所述过渡层5与所述库底贴合；

所述渗流排水机构6包括碎石排水层601、排水廊道602、第一透水管603以及第二透水管604，所述碎石排水层601在位于所述库岸的整平胶结层203的底部铺设，所述排水廊道602在所述库底开设且延伸至水库外，并且，在所述碎石排水层601中设置有若干根所述第一透水管603，所述第一透水管603与排水廊道602连通以排出所述沥青混凝土防渗复合层2内的渗水，在所述过渡层5中设置有若干根所述第二透水管604，所述第二透水管604与排水廊道602连通以排出所述黏土层103内的渗水。

参照图1和图2，具体而言，防渗结构包括黏土防渗复合层1和沥青混凝土防渗复合层2，工程施工时黏土防渗符合层铺盖于水库的库底，沥青混凝土防渗复合层2铺盖于水库的库岸上。

黏土防渗复合层1包括由上及下依次设置的石渣层101、中砂层102和黏土层103，石渣层101采用石渣进行铺筑，石渣的粒径可以大于10mm，石渣层101厚度为30cm。石渣层101下方的中砂层102的厚度可为20cm，且采用粒径为0.1-10mm的砂填充而成，石渣层101和中砂层102的组合可以起到保护黏土层103防冲、防冻以及防干裂的作用。黏土层103的设置可以有效抵御垂直渗流，根据水深和基础覆盖层的厚度不同，可以在库底对黏土层103采用分区进行铺设，例如分厚度为3m、4m或者5m来进行铺盖，分区铺设可以利用黏土结构适应性和灵活性好的优点，避免了铺盖于库底的黏土层103的厚度均一性带来的浪费，在保障防渗效果的同时，节省了工程量和施工成本。

参照图3，沥青混凝土防渗复合层2包括依次设置的封闭层201、防渗层202以及整平胶结层203。封闭层201的厚度为0.2cm，由沥青玛蹄脂喷涂在防渗层202的表面形成。其中，沥青玛蹄脂指的是由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。所述封闭层201用于封闭防渗层202与空气、水等接触，延缓防渗结构的老化。防渗层202的厚度为10cm，且由密级配沥青混凝土混合料铺填压实而成，其渗透系数不大于1×10^-8m/s。密级配沥青混凝土混合料为各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料与沥青结合料拌和而成的，压实后剩余空隙率小于10％的沥青混合料。防渗层202是沥青混凝土防渗复合层2的主体结构，具有良好的防渗性、稳定性和柔性，便于适应基础变形。整平胶结层203的厚度为10cm，由开级配沥青混合料铺填压实而成，其渗透系数不大于5×10^-5m/s。开级配沥青混合料指的是矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料和填料较少，矿料相互分开且压实后空隙率大于18％的开式沥青混合料。整平胶结层203作为防渗层202的支撑结构，为防渗层202提高均匀、整平的基础。

防渗层202、整平胶结层203和黏土防渗复合层1由上及下在库底与库岸的交汇处叠合形成连接段3，连接段3是应力应变集中区域，是产生基础变形可能性较大的部位，通过防渗层202、整平胶结层203和黏土防渗复合层1复合防渗的方式，在不设置结构缝的基础上，将位于库底和库岸的不同柔性防渗复合层整合为一体，提高了防渗结构的可靠性。

参照图1和图2，在黏土防渗复合层1与库底之间还设置有反滤层4和过渡层5，反滤层4的厚度可为1m，可以起到滤土减压的作用。可以在库底的上表面铺盖形成一层厚度为1m的过渡层5，用于防止反滤层4和黏土流失。

参照图1，渗流排水机构6包括碎石排水层601、排水廊道602、第一透水管603以及第二透水管604，碎石排水层601在位于库岸的整平胶结层203的底部铺设而成，其厚度可为0.6m，可以利用岩石加工的级配料(粒径不超过80mm)铺设，碎石排水层601的设置可以用于支撑沥青混凝土防渗复合层2、吸收排走沥青混凝土防渗复合层2的渗水。排水廊道602在库底开设，可为钢筋混凝土结构，断面为2.0×2.0m，其排水廊道602延伸至水库外。在碎石排水层601中铺装若干根第一透水管603，用于吸收位于碎石排水层601中的渗水，每根第一透水管603均与排水廊道602连通使得位于第一透水管603内的水能够排出到水库外。在过渡层5中铺装若干根第二透水管604，用于吸收黏土层103中渗透下来的渗水，每根第二透水管604均与排水廊道602连通使得位于第二透水管604内的水能够排出到水库外。渗流排水结构的设置可以及时排走防渗结构内的渗水，防止防渗结构承受反向水压，提高防渗结构的使用寿命。

本实用新型公开的一种水工防渗结构，通过设置同属柔性结构的黏土防渗复合层1、沥青混凝土防渗复合层2，使得该防渗结构对地形地质条件适应性好、基础条件要求低且经济合理。并且，通过防渗层202、整平胶结层203和黏土防渗复合层1依次叠合形成连接段的方式可以避免设置结构缝，增加了结构的稳定性。渗流排水机构6的设置使得该防渗结构组成了以防为主，排水通畅的综合防渗体系，既能保证该防渗结构的防渗效果，又防止了不可避免的少量渗水对防渗结构产生反向压力。

一种可选地实施例，所述反滤层4由砂砾石填充而成，所述过渡层5由碎石填充而成。

具体而言，上述反滤层4可以采用砂砾石填充而成，由砂砾石为0.1-20mm的砂和5-60mm的砾石由上到下依次铺设。过渡层5可以采用通过岩石进行控制爆破的碎石填充而成，过渡层5铺设有多层碎石，其碎石粒径从上往下依次增大，这样能够使得过渡层5通畅地排出渗透水流，且不会导致被黏土颗粒淤塞。

一种可选地实施例，所述第一透水管603和第二透水管604均为钢塑透水管。

具体而言，第一透水管603和第二透水管604可以为软质的钢塑透水管，钢塑透水管具有满足工程设计要求的耐压能力以及透水性和反滤作用，不易断裂，且能够排放洁净水，环保性能好，对地形地质适应性强，可以提高防渗结构的适用性。

一种可选地实施例，若干根所述第一透水管603相互平行且等间距铺设，若干根所述第二透水管604相互平行且等间距铺设。

具体而言，若干根所述第一透水管603相互平行铺设，若干根第二透水管604相互平行设置，且若干根第一透水管603和第二透水管604均等间距铺设，可以根据黏土防渗复合层1和沥青混凝土防渗复合层2的长度来适配两种透水管的长度，例如第一透水管603和第二透水管604的长度选为10mm，可以根据20m为一个单位间距进行预埋，形成位于防渗结构底部的排水网络。基于此所述防渗结构组成了以防为主，排水通畅的综合防渗体系，既能保证该防渗结构的防渗效果，又防止了不可避免的少量渗水对防渗结构产生反向压力。

参照图1和图4，一种可选地实施例，所述连接段3包括圆弧段301和位于所述圆弧段301上方的斜坡段302，所述圆弧段301由所述防渗层202、整平胶结层203叠合而成，所述圆弧段301的一端与所述库底相切，所述圆弧段301的另一端与所述库岸相切，所述斜坡段302靠近所述库岸的端部高于靠近所述库底的端部。

具体而言，连接段3包括圆弧段301和位于圆弧段301上方的斜坡段302，圆弧段301由防渗层202、整平胶结层203叠合而成，厚度为20cm。基于此，斜坡段302则由位于连接段3上的黏土防渗复合层1组成，圆弧段301的一端与库底水平相切，另一端则与库岸相切，从而实现平顺过渡，圆弧段301的半径可以设置为80-120m。斜坡段302的上表面设置有第一斜面8和第二斜面9，第一斜面8的低端靠近库底设置，第一斜面8的高端与第二斜面9的低端相连，第二斜面9的高端靠近库岸设置。第一斜面8和第二斜面9的坡度比为7:1。

一种可选地实施例，位于所述连接段3的黏土层103的厚度大于位于所述库底的黏土层103的厚度。

具体而言，针对基础覆盖层的厚度不同和黏土层103处的区域不同，限定位于连接段3的黏土层103厚度大于库底的黏土层103的厚度，这样可以使得石渣层101、中砂层102的厚度一直保持不变、便于工程施工。中砂层102和防渗层202之间的空隙均通过黏土层103进行填充，黏土层103加厚可以便于提升抵御垂直渗流的防渗性能，从而提高连接段3的结构稳定性。此外在附近有黏土材料的地区，此种方式具有基础条件低、施工灵活、地形适应性好等的优势。

参照图1和图4，一种可选地实施例，位于所述连接段3的防渗层202、所述整平胶结层203之间设置有加强网格7，所述加强网格7采用高分子聚酯材料制成。

具体而言，在位于连接段3的防渗层202、整平胶结层203之间增加高分子聚酯材料制成的加强网格7，其作用等同于钢筋混凝土中的受拉钢筋，在应力应变大的连接段3处，增设一道变形能力大、抗拉强度高的加强网格7，能够提高沥青混凝土的抗变形能力，使得连接段3不易开裂，提升渗透装置的结构稳定性。

一种可选地实施例，所述连接段3的长度不小于20m。

具体而言，连接段3的长度不小于20m，即防渗层202、整平胶结层203和黏土防渗复合层1之间相互叠合的长度不小于20m，长度的限定保证了连接段3与库底和库岸之间的平滑过渡，且提高了防渗结构的稳定性。

综上所述，本实用新型公开的防渗结构，通过设置同属柔性结构的黏土防渗复合层1、沥青混凝土防渗复合层2，使得该防渗结构对地形地质条件适应性好、基础条件要求低且经济合理。并且，通过防渗层202、整平胶结层203和黏土防渗复合层1依次叠合形成连接段的方式可以避免设置结构缝，增加了结构的稳定性。渗流排水机构6的设置使得该防渗结构组成了以防为主，排水通畅的综合防渗体系，既能保证该防渗结构的防渗效果，又防止了不可避免的少量渗水对防渗结构产生反向压力。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本实用新型的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。