一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统及其施工方法与流程

本发明属于边坡、岸坡防护工程领域，具体涉及一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统，还涉及一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统及施工方法。

背景技术

在库岸边坡和河岸边坡工程中，波浪冲刷破坏、库水入渗和水位升降引起的渗流坡坏、坡面冻融破坏等问题一直是岸坡防护的重点难题。

现阶段库岸边坡主要是采用浆砌片石护坡和雷诺护垫防护，这些防护措施虽然能抵抗波浪冲刷，但是并不能阻止外界水分进入边坡。在边坡外水位升高时，外界水分进入库岸边坡，在坡外水位快速降低时，由于土的阻流，边坡内部的水不能快速排出，导致坡内水位高于坡外，产生指向坡外的动水压力，往往导致边坡的渗流破坏。另一方面，在寒冷地区的库岸边坡，坡外水进入边坡内部后，冬季会导致边坡表面一定深度冻结膨胀，使浆砌片石护坡冻胀破坏，春天融化时，边坡表面融化变软，已冻胀破坏的浆砌片石防护失效，往往产生热融滑塌；而雷诺护垫是柔性防护，虽然不会产生冻胀破坏，但是由于它是以坡体表面为支撑的，边坡表面软化时，往往随边坡一起产生溜滑，不能防止边坡的冻融破坏。

因此，有必要针对寒区库岸边坡的难题，发明一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统及其施工方法，解决现有技术的不足和缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统，还提供一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统及其施工方法，有效避免库岸边坡的冲刷破坏和渗流坡坏，大幅减弱边坡的冻融破坏，并且施工简单、工程成本低廉。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统，包括嵌设在边坡内的基础，砂砾石垫层、复合防排水板、雷诺护垫从内到外依次铺设在基础至边坡设定高度的边坡坡面上，边坡设定高度高于涌浪水位，还包括单向排水管，单向排水管包括底部单向排水管和顶部单向排水管，底部单向排水管进水段贯穿基础延伸至边坡内，顶部单向排水管的进水段依次贯穿雷诺护垫、复合防排水板和砂砾石垫层延伸至边坡内。

如上所述的基础包括多个沿边坡的底部横向设置的混凝土基础段，混凝土基础段之间设置沉降缝，沉降缝内填充沥青密封膏。

如上所述的混凝土基础段嵌设在边坡内的深度为1~1.5m。

如上所述的复合防排水板包括复合土工膜、三维土工网芯和滤水土工布，复合土工膜和滤水土工布分别设置在三维土工网芯的两面，复合土工膜一侧朝向边坡外，滤水土工布一侧朝边坡内。

如上所述的雷诺护垫包括多个绑扎连接的六边形的网箱，网箱内填充粒径为60~150mm的碎石或者卵石。

如上所述的单向排水管的进水段设置进水花孔，进水花孔为多组，各组的进水花孔沿单向排水管的进水段间隔分布，同组的各个进水花孔在单向排水管的进水段的周向上均匀分布，单向排水管在进水段通过绑丝绑扎有滤水土工布，滤水土工布覆盖所有进水花孔。

一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统，还包括密封套，密封套包括管套和设置在管套一端的管套底座，管套套在顶部单向排水管出水端，管套的内壁与顶部单向排水管之间通过环氧树脂胶水粘结密封，管套底座通过环氧树脂胶水粘结在复合防排水板朝向边坡外的一侧。

本发明还提供了一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统的施工方法，包括以下步骤：

一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、将防护库岸的边坡按设定横向长度分成若干施工段；

步骤2、依次对每个施工段进行施工，具体包括以下步骤：

步骤2.1、在边坡底部开挖基槽，在基槽中浇筑混凝土基础段；

步骤2.2、平整边坡的坡面，自混凝土基础段向上至边坡设定高度铺设砂砾石垫层2，整平压实；

步骤2.3、自混凝土基础段向上至边坡设定高度铺设复合防排水板，复合防排水板呈条状从上向下铺展在边坡上，相邻条复合防排水板之间搭接15～25cm，搭接处采用热熔焊接处理；

步骤2.4、施工贯穿混凝土基础段并延伸至边坡内的底部单向排水管钻孔，施工依次贯穿复合防排水板、砂砾石垫层并延伸至边坡内的顶部单向排水管钻孔，将底部单向排水管进水段安装到底部单向排水管钻孔，将顶部单向排水管的进水段安装到顶部单向排水管钻孔，使用水泥浆密封底部单向排水管外壁与混凝土基础段间的缝隙，在顶部单向排水管与复合防排水板之间安装密封套；

步骤2.5、自混凝土基础段向上至边坡设定高度铺设雷诺护垫的网箱，绑扎连接网箱，在网箱内填充粒径为60~150mm的卵石；

步骤2.6、在相邻的施工段的混凝土基础段之间设置沉降缝，沉降缝内填充沥青密封膏。

如上所述的边坡设定高度高于涌浪水位。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

第一，本发明通过将复合防排水板和单向排水管结合起来增设在雷诺护垫结构中，达到了防止边坡渗流破坏和减弱边坡冻融破坏的目的。复合防排水板和单向排水管结合，能够将边坡土体中的水排出并防止外界水进入边坡，能防止边坡土体因被水软化和产生渗流而造成破坏，并能降低边坡含水率，防止边坡冻结，减轻边坡冻融破坏。

第二，本发明增加了孔隙率大、渗透性好的砂砾石垫层，可以起到排水和防止边坡冻融破坏的作用。

第三，本发明通过采用雷诺护垫达到了抗冲刷、抗冻胀和保温隔热的目的。雷诺护垫具有表面粗糙、孔隙大、透水性好、整体性强的特点，将其作为防护系统的最外层，首先，能有效抵抗波浪对边坡的冲刷和侵袭，避免波浪直接冲刷掏空坡体导致的边坡失稳破坏；其次，雷诺护垫的大孔隙结构，使结构本身不会产生冻胀破坏，增加了结构的寿命，能够对边坡提供长久可靠的防护效果；再次，雷诺护垫的大孔隙结构能够减弱热传导，起到一定的保温隔热作用，降低冻融对边坡的不利影响。

第四，本发明结构简单、经济合理、功能可靠、施工快捷、使用寿命长，能有效防止库岸边坡的冲刷破坏和渗流破坏，大幅减弱边坡的冻融破坏，增强寒区库岸边坡的抗冻性与耐久性，有利于边坡的长期稳定。

附图说明

图1为本发明断面图；

图2为复合防排水板结构示意图；

图3为雷诺护垫网箱示意图；

图4为单向排水管示意图；

图5为密封套示意图。

其中：1—基础，2—砂砾石垫层，3—复合防排水板，3a—复合土工膜，3b—三维土工网芯，3c—滤水土工布，4—雷诺护垫，501—底部单向排水管，502—顶部单向排水管，5a—进水花孔，5b—绑丝，6—地面线，7—网箱，8—密封套，9—密封套管套，10—密封套底座，h1—最低水位，h2—最高水位，h3—涌浪水位。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，需要强调的是，虽然本发明将结合实例进行阐述，这并非指本发明限定于这些实例，这些实例仅仅用于表明本发明的技术方案的可实施性。

如图1所示，为本发明一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统断面图，该防护系统包括基础1、砂砾石垫层2、复合防排水板3、雷诺护垫4、和单向排水管，其中：

基础1由水泥混凝土建造，置于最低水位以下3~5m的边坡上，并设有底部单向排水管501，底部单向排水管501进水段贯穿基础1延伸至边坡内。

基础1底面埋设在边坡内一定深度（1~1.5m），基础1的高0.4m左右，基础1包括沿边坡底部横向分布的混凝土基础段，混凝土基础段在边坡上开挖基槽后分段浇筑，混凝土基础段之间并设置沉降缝，沉降缝采用沥青密封膏密封。

砂砾石垫层2、复合防排水板3、雷诺护垫4从内到外依次铺设在基础1至涌浪水位h3+5m高度范围内的边坡坡面上，砂砾石垫层2、复合防排水板3、雷诺护垫4的上端尽头设置弧形进行过渡。

砂砾石垫层2厚15cm，铺设并采用压实机具碾压密实，具有排水和防止冻胀的作用。

复合防排水板3，材料型号（兰普森lps-1600），是一种集排水、防水功能与一体的新型防排水材料，具有横向快速导水性和纵向不透水性。其结构如图2所示，由复合土工膜3a、三维土工网芯3b、滤水土工布3c组成，复合土工膜3a和滤水土工布3c分别设置在三维土工网芯3b的两面。复合土工膜3a一侧朝向边坡外，滤水土工布3c一侧朝边坡内，使得边坡体内的水能够顺着复合防排水板3流向基础上的底部单向排水管501，通过底部单向排水管501排出，同时阻止边坡外的水渗入到边坡内，使边坡含水率降低，可有效防止边坡冻结。

雷诺护垫4，厚30cm，是由机编双绞合六边形镀锌钢丝网面构成的网箱7填充碎石或卵石后相互连接形成的厚度远小于长度和宽度的垫形工程构件。所述的网箱7（如图3所示）尺寸为100×150×30cm，采用镀锌钢丝制作，镀锌钢丝采用3~4mm的镀锌五铝钢丝，抗拉强度450n/mm²，延伸率不小于10%。六边形的网箱7的规格为：双线绞合长度不小于3cm，网孔直径6cm。该网箱强度高、耐腐蚀，使用寿命长。所述的网箱7铺设完毕后，采用镀锌钢丝螺旋状绑扎扭紧相邻网箱的棱边，使各网箱相互连接，然后填充粒径为60~150mm的卵石，形成雷诺护垫4。

单向排水管，包括底部单向排水管501和顶部单向排水管502，底部单向排水管501进水段贯穿基础1延伸至边坡内，顶部单向排水管502的进水段依次贯穿雷诺护垫4、复合防排水板3和砂砾石垫层2延伸至边坡内，顶部单向排水管502与复合防排水板3之间通过密封套8连接以防止顶部单向排水管502和复合防排水板3接缝处渗水。单向排水管（如图4所示），可采用现有专利成果，专利号cn204676505u或cn204343314u，具有水只能由边坡内流向边坡外的单向排水功能。顶部单向排水管502穿过密封套8和复合防排水板3并插入边坡内部，密封套包括管套9和设置在管套9一端的管套底座10，管套9内壁与单向排水管502通过环氧树脂胶水粘结密封，管套底座10通过环氧树脂胶水粘结在复合防排水板3边坡外的一侧，可以防止水沿顶部单向排水管502和复合防排水板3结合处渗入边坡。单向排水管的进水段设置进水花孔5a，进水花孔5a的直径1cm，进水花孔5a在单向排水管的进水段呈多组间隔分布，每组进水花孔5a为4个，每组进水花孔5a在单向排水管的进水段的周向上均匀分布（环向间距90°），相邻组进水花孔5a的间距为15cm。单向排水管在进水段包裹滤水土工布3c，滤水土工布3c应覆盖所有进水花孔5a，并采用绑丝5b绑扎。

本发明还提供了一种寒区库岸边坡防渗抗冻的防护系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、分段施工：将防护库岸的边坡按设定横向长度（例如20m）分成若干施工段。

步骤2、依次对每个施工段进行施工。

步骤2中对每个施工段进行施工包括以下步骤：

步骤2.1、施工混凝土基础段：在边坡底部开挖基槽，在基槽中浇筑混凝土基础段。

步骤2.2、施工砂砾石垫层：平整边坡的坡面，自混凝土基础段向上至边坡设定高度铺设砂砾石垫层2，整平压实，边坡设定高度高于涌浪水位。

步骤2.3、施工复合防排水板：自混凝土基础段向上至边坡设定高度铺设复合防排水板3，复合防排水板3呈条状从上向下铺展在边坡上，相邻条复合防排水板3之间搭接15～25cm，搭接处采用热熔焊接处理，边坡设定高度高于涌浪水位。

步骤2.4、施工单向排水管：施工贯穿混凝土基础段并延伸至边坡内的底部单向排水管钻孔，施工依次贯穿复合防排水板3、砂砾石垫层2并延伸至边坡内的顶部单向排水管钻孔，将底部单向排水管501进水段安装到底部单向排水管钻孔，将顶部单向排水管502的进水段安装到顶部单向排水管钻孔，使用水泥浆密封底部单向排水管501外壁与混凝土基础段间的缝隙，在顶部单向排水管502与复合防排水板3之间安装密封套8。

步骤2.5、施工雷诺护垫4：自混凝土基础段向上至边坡设定高度铺设雷诺护垫4的网箱7，绑扎连接网箱7，在网箱7内填充粒径为60~150mm的卵石，边坡设定高度高于涌浪水位。

步骤2.6、在相邻的施工段的混凝土基础段之间设置沉降缝，沉降缝内填充沥青密封膏。

在步骤2.3中，复合防排水板3包括三维土工网芯3b、以及设置在三维土工网芯3b两面的复合土工膜3a和滤水土工布3c，复合土工膜3a一侧朝向边坡外，滤水土工布3c一侧朝边坡内。

将砂砾石垫层2、复合防排水板3和单向排水管5组合起来，设置在雷诺护垫4结构中，形成了一种在寒区库岸边坡防渗抗冻方面性能明显优于现有技术的防护系统，是本发明的主要创新点。

本发明通过采用雷诺护垫4达到了抗冲刷、抗冻胀和保温隔热的目的。雷诺护垫4具有表面粗糙、孔隙大、透水性好、整体性强的特点，将其作为防护系统的最外层，首先，能有效抵抗波浪对边坡的冲刷和侵袭，避免波浪直接冲刷掏空坡体导致的边坡失稳破坏；其次，雷诺护垫4的大孔隙结构，使结构本身不会产生冻胀破坏，增加了结构的寿命，能够对边坡提供长久可靠的防护效果；再次，雷诺护垫4的大孔隙结构能够减弱热传导，起到一定的保温隔热作用，降低冻融对边坡的不利影响。

本发明通过设置复合防排水板3和单向排水管5，达到了防止边坡渗流破坏和减弱边坡冻融破坏的目的。复合防排水板3和单向排水管5能够将边坡土体中的水排出并防止外界水进入边坡，能防止边坡土体因被水软化和产生渗流而造成破坏，并能降低边坡含水率，弱化甚至防止边坡冻结，减轻边坡冻融作用。

本发明通过设置孔隙率大、渗透性好的砂砾石垫层2，可以起到排水和防止边坡冻融破坏的作用。

综上所述，通过以上实施方式，本发明能起到有效防止寒区库岸边坡的冲刷破坏和渗流破坏，大幅减弱边坡的冻融破坏，提高库岸边坡稳定性、安全性的用益作用。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和都应落在本发明的保护范围内。