一种新型生态截水沟的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型生态截水沟，包括生态截水沟本体，生态截水沟本体内填充有打孔波纹管，打孔波纹管外填充有碎石层，且碎石层与生态截水沟本体的内壁之间铺设有不透水土工膜，波纹管底部碎石层最小厚度不得小于2cm，在生态截水沟本体表面形成浅碟形碎石层，浅碟形碎石层最低处到打孔波纹管顶端的距离为6cm，在打孔波纹管上方1cm处的碎石层中铺设有一层透水土工布，透水土工布两端与不透水土工膜紧贴。本实用新型为能够承受变形的柔性排水设施，且能很好地拦截山坡上流向路基的地表径流，保护公路边坡不受来自山坡上方的地面水冲刷，并可与周边环境谐调，甚至进行绿化。
【专利说明】
一种新型生态截水沟
技术领域
[0001] 本实用新型涉及公路排水工程技术领域，具体涉及一种新型生态截水沟。
【背景技术】
[0002] 截水沟作为公路排水系统中的重要组成部分，在拦截公路沿线流向路界的坡面 水，减轻边沟水流负担，保护填方坡脚与挖方边坡不受水流冲刷的过程中担负着重要的作 用。传统截水沟进存在着大量使用圬工材料、设计偏保守、尺寸偏大、露天容易淤积破坏、公 路沿线环境的整体观赏性差等诸多缺陷。而新型的生态截水沟主要采用了土工合成材料和 塑料管材代替了传统的圬工材料，并进行碎石填充，其在公路排水设施中的运用能够极大 限度地降低对周围生态环境的负面影响。 【实用新型内容】
[0003] 为解决上述问题，本实用新型提供了一种新型生态截水沟，能够承受变形的柔性 排水设施，且能很好地拦截公路路界范围内山坡上流向路基的水，减轻边沟水流负担，保护 公路边坡不受来自山坡上方的地面水冲刷。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
[0005] -种新型生态截水沟，包括生态截水沟本体，生态截水沟本体内填充有打孔波纹 管，打孔波纹管外包裹有碎石层，且碎石层与生态截水沟本体的内壁之间铺设有不透水土 工膜，碎石层的最小厚度不得小于2cm，在生态截水沟本体表面形成浅碟形碎石层，浅碟形 碎石层最低处到打孔波纹管顶端的距离为6cm，在打孔波纹管上方lcm处的碎石层中铺设有 一层透水土工布，且透水土工布两侧与不透水土工膜之间至少设有5cm宽度的间隙，透水土 工布两端与不透水土工膜紧贴。
[0006] 作为优选，所述不透水土工膜铺设在生态截水沟本体的内壁上，防止截水沟渗漏。
[0007] 作为优选，碎石层采用碎(卵)石或圆砾石。
[0008] 作为优选，所述生态截水沟本体的两侧种植植物，优化公路景观。
[0009] 作为优选，所述不透水土工膜采用100~300g/m2规格的土工布。
[0010]本实用新型具有以下有益效果：
[0011]与传统截水沟相比，生态截水沟的建设，通过采用新材料和新的结构形式，不仅可 以减少对周围环境造成的破坏，尽可能地保护了公路沿线的景观，而且柔性的结构形式可 以使其具有承受一定变形的能力，相比于传统的截水沟，生态截水沟具有更好的隐蔽性。此 外，从经济成本方面而言，通过计算可以发现，在相同的设计流量下，生态截水沟不仅粗糙 系数小，设计流速大，利于排水，而且较传统截水沟而言造价低，节约成本。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型实施例中铺设双管的生态截水沟断面示意图。
[0013] 图2为本实用新型实施例中铺设单管的生态截水沟断面示意图。
[0014] 图3为本实用新型实施例中梯形断面生态截水沟设计示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进 行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用 于限定本实用新型。
[0016] 本具体实施采用土工合成材料和塑料管材代替传统的圬工材料，并进行碎石填 充，使其成为一种能够承受变形的柔性排水设施。然后建立生态截水沟水力模型，进行水力 学模型实验，确定了打孔波纹管的开孔密度（即一定长度的打孔波纹管上的钻孔面积与未 钻孔前的管壁面积的比值），在所设计生态截水沟的单宽流量小于6.57!^:/!^:班时，选取 15%。作为打孔波纹管开孔密度的最小值。
[0017] 打孔波纹管管径和数量的确定依据设计径流量和打孔波纹管最大泄水能力进行 确定，打孔波纹管最大泄水能力见表1、2。现根据不同管径、不同底坡的打孔波纹管的最大 泄水能力表1、2,对一般情况下，打孔波纹管管径和数量的选取做如下规定：
[0018] 表1不同管径、不同底坡的HDPE打孔波纹管的最大泄水能力&^(.单.位：mVd
[0020] 附注1:表中未列出数据进行计算得 出。
[0021] 表2不同管径、不同底坡的PVC打孔波纹管的最大泄水能力…、(单位：mVs)
[0023] 附注1:表中未列出数据可
进行计算得出。
[0024] -般情况下，当设计径流量t小于等于0.时，选取单根打孔波纹管，管径的 选取根据不同管径、不同底坡的打孔波纹管的最大泄水能力表1、2确定。
[0025] -般情况下，当设计径流量大于0.时，可选取两根打孔波纹管齐平铺设， 管径的选取仍需根据不同管径、不同底坡的打孔波纹管的最大泄水能力表1、2确定，两管的 管径应在满足条件的情况下尽量保持大小相等，若因地形地质条件限制，无法满足两管径 相等时，铺设过程中需保证两管最低端齐平设置。
[0026] 未经过打孔的波纹管可应用于与生态截水沟衔接的急流槽，用排水管取代传统的 浆砌片石急流槽。排水管的管径与数量的选取要根据生态截水沟中打孔波纹管的管径和数 量确定。
[0027] 在此基础上对生态截水沟进行结构设计和水力计算，生态截水沟的截面形式主要 采用梯形，底宽的尺寸根据所采用的管径和管数(单管或双管)来确定，沟的边坡坡度，视土 质条件而定，考虑到沟内填充碎石，边坡系数m取值一般小于1，不同m取值对应的生态截水 沟底宽建议值见表3。
[0028] 表3不同边坡系数m对应的生态截水沟底宽建议值(单位：
[0030] 附注1:若铺设双管，则底宽建议值取1/2(单管建议值之和+管径和）。
[0031] 生态截水沟断面示意图见附图1、2,如遇特殊情况，可考虑生态截水沟两侧的边坡 坡度不一，生态截水沟本体内填充有打孔波纹管2，打孔波纹管2外包裹有碎石层4，且碎石 层4与生态截水沟本体的内壁之间铺设有不透水土工膜1，打孔波纹管下方视情况铺设2cm 厚度的碎石层，防止土质沟基变形后阻碍水流从打孔波纹管下方进入管内，碎石层4的最小 厚度不得小于2cm，在生态截水沟本体表面形成浅碟形碎石层，浅碟形碎石层最低处到打孔 波纹管2顶端的距离为6cm，在打孔波纹管2上方lcm处的碎石层中铺设有一层透水土工布3， 且透水土工布3两侧与不透水土工膜1之间至少设有5cm宽度的间隙，透水土工布3两端与不 透水土工膜1紧贴。
[0032]在进行沟底纵坡的确定时，要先对填充的碎石进行休止角的测定，然后再确定所 采用的最大沟底纵坡度，要小于碎石的休止角。
[0033]在考虑生态截水沟中土工布选用规格的问题上，可采用工程上应用较广泛的100~ 300g/m2规格的土工布，既能达到反滤的效果，也不至于土工布过厚使得透水能力下降。选 用的透水土工布需要其刺破强度、握持强度、撕裂强度、CBR顶破强度以及渗透系数等满足 规范要求。
[0034] 在选择生态截水沟复合土工膜规格的时候，应考虑生态截水沟的规模、降雨量、使 用寿命、下垫层的土质及其平整度等条件，应按照国家有关的标准和规定来确定其规格。
[0035] 碎石层采用的是碎(卵)石或圆砾石，首先应避免其粒径太小而导致打孔波纹管上 的钻孔被堵塞，阻碍水流入到波纹管中排走。其次，碎(卵）石或圆砾石在选取时，亦不能粒 径太大而造成生态截水沟整体的柔性下降。目前市场上现有的打孔波纹管中，根据不同的 排水要求，孔径的大小多为~30mm*3mm范围内，可在90度~360度范围内均勾打孔。 借鉴排水盲沟的设计经验，碎（卵）石粒径的选取可在5~25mm之间选取，且同时要满足最小 粒径大于钻孔直径的1.5倍以上。
[0036] 由于生态截水沟是柔性排水结构，允许两侧沟壁土体发生较小位移移动，故可在 生态截水沟两侧种植蔓性地被植物(如潷草等)对生态截水沟外在进行遮盖，这种植物茎枝 容易伸长，且地上部分不易直立生长，蔓延在地表或附根攀附在其它物或其它植物上生长， 可覆盖在裸露地表，防止水土流失，因此，在生态截水沟两侧种植蔓性地被植物对其进行遮 盖，可以起到对生态截水沟外表绿化的效果。 实施例
[0037] 现要在山坡上修建生态截水沟，已知设计径流量为0.325，沟底纵波i=l. 5%， 选用HDPE打孔波纹管。请设计生态截水沟断面。
[0038]首先，依据设计径流量，查表1、表2确定HDPE打孔波纹管的管径和数量，发现表中 未列出沟底纵坡为1 . 5 %时H D P E打孔波纹管的最大泄水能力。故根据式
计算得出沟底纵坡为i=l. 5%时不同管径的HDPE打孔波 纹管的最大泄水能力，见表4。[0039]表4底坡i=l · 5%时不同管径HDPE打孔波纹管的最大泄水能力類^(单位
[0041 ] 从表4中可以看出，当设计径流量为(小于0.5 3?%?.)，沟底纵坡i=l. 5% 时，生态截水沟可选用管径d=400mm的HDPE打孔波纹管。选取生态截水沟断面为梯形，边坡 系数m=0.577,即边坡倾角为60°，底宽取260_，碎石浅碟形表层为半径1000mm的圆弧，如图 3所示。若土质条件不良，施工连续性差，可适当增大m取值。
[0042]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种新型生态截水沟，包括生态截水沟本体，其特征在于，生态截水沟本体内填充有 打孔波纹管(2)，打孔波纹管（2)外包裹有碎石层(4)，且碎石层(4)与生态截水沟本体的内 壁之间铺设有不透水±工膜（1)，碎石层(4)的最小厚度不得小于2cm，在生态截水沟本体表 面形成浅碟形碎石层，浅碟形碎石层最低处到打孔波纹管（2)顶端的距离为6cm，在打孔波 纹管(2)上方1cm处的碎石层中铺设有一层透水±工布(3)，透水±工布(3)两端与不透水± 工膜(1)紧贴。2. 根据权利要求1所述的一种新型生态截水沟，其特征在于，所述不透水±工膜（1)铺 设在生态截水沟本体的内壁上。3. 根据权利要求1所述的新型生态截水沟，其特征在于，碎石层采用碎（卵）石或圆碱 石。4. 根据权利要求1所述的新型生态截水沟，其特征在于，所述生态截水沟本体的两侧种 植有植物。5. 根据权利要求1所述的新型生态截水沟，其特征在于，所述不透水±工膜（1)采用100 ~300思知;2规格的上工布。
【文档编号】E01C11/22GK205676753SQ201620567293
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201620567293.6, CN 201620567293, CN 205676753 U, CN 205676753U, CN-U-205676753, CN201620567293, CN201620567293.6, CN205676753 U, CN205676753U
【发明人】田伟平, 徐立兴, 刘奇凤, 赵欢, 焦盼飞
【申请人】长安大学