疏浚工程的闸箱埋管式排水口结构的制作方法

本发明属于疏浚工程技术领域，尤其涉及一种疏浚工程的闸箱埋管式排水口结构。

背景技术：

在吹填工程中，排水口按结构形式可分为围埝埋管式排水口、闸箱埋管式排水口、溢流堰式排水口以及薄壁堰式排水口等形式。相对于闸箱埋管式排水口而言，围埝埋管式排水口具有流失不易控制且易出现排水口堵管现象的缺点，溢流堰式和薄壁堰式排水口具有造价较高、制作周期较长的缺点，因此为了满足工程的需要，通常采用闸箱埋管式排水口的结构形式。

现有的闸箱埋管式排水口一般包括位于内侧的闸箱以及贯穿围埝内外的埋管，围埝内吹填泥浆中的水由内向外依次经过闸箱和埋管，最终排出围埝之外。通常情况下，施工现场的地形较为复杂，传统的闸箱埋管式排水口结构直接在原始地面进行搭建存在一定困难，而且安装后容易发生移位等问题，严重时导致排水口失效。另一方面，闸箱埋管式排水口结构一般位于围埝内，传统的围埝在建设时较少考虑到与排水口结构的结合问题，这导致围埝和排水口结构在搭建完成后整体结合强度较低，在长期的运行过程中容易发生沉降、渗漏等诸多问题，影响工程质量，严重时造成较大的工程损失。因此需要对施工结构进行优化设计以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、易于施工、结构强度高、结合度高、不易发生渗漏等问题的疏浚工程的闸箱埋管式排水口结构。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：疏浚工程的闸箱埋管式排水口结构包括置于地面上的土工布层，在土工布层上设有底部混凝土层，在底部混凝土层上并列设有多个排水主管道，排水主管道由内侧管道、外侧管道以及位于两者之间的多个中间管道构成，在各排水主管道的内侧管道的端部安装有共用的闸箱，在各排水主管道的外侧管道的端部均安装有闸阀，在各闸阀的出口均对接连接有排水管道；闸箱包括闸箱板以及安装固定在闸箱板外侧的闸箱桁架，在闸箱板中下部的板体上开设有多个通孔，各排水主管道的内侧管道的端部由各通孔穿出并焊接固定；在各排水主管道的上方、闸箱板的外侧设有围埝本体，在围埝本体的围埝顶上设有顶部混凝土层，在围埝本体的围埝背水侧的表面铺设有砌石层，在砌石层的外侧设有背水侧混凝土层，顶部混凝土层与背水侧混凝土层两者一体浇筑成型。

本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种结构设计简单合理的疏浚工程的闸箱埋管式排水口结构，与现有的排水口结构相比，本技术方案中通过设置土工布层并在土工布层上设置底部混凝土层，为多个排水主管道提供了一个平整的安装平台，令各排水主管道易于安装且安装后稳定性高。通过在围埝本体的顶部设置顶部混凝土层，形成了一个相对平整的顶部平台，可以作为人员、车辆通行时的通路使用。通过在围埝本体的围埝背水侧设置砌石层并在砌石层的外侧设置背水侧混凝土层，保证了排水口结构所在围埝位置的整体结构强度，在较长时间的运转过程中避免结构坍塌。通过在排水主管道上安装闸阀，令多个排水主管道能够可控地开启或关闭，操作灵活。本闸箱埋管式排水口结构整体性高，排水主管道与围埝本体、砌石层和背水侧混凝土层结合度高，不易发生变形，不易渗漏，在长时间的运转过程中免于维护。

优选地：位于闸箱两侧的边坡成喇叭口状，在两侧的边坡的迎水侧铺设有防水土工布，防水土工布的下部边缘延伸至闸箱的底部并采用多个砂袋压持固定。

优选地：闸箱的闸箱桁架包括采用金属型材焊接制得的、长方体形状的支架，支架与闸箱板焊接固定，支架的两侧与两侧的边坡对接，在支架正面的中下部焊接固定有闸箱面板。

优选地：背水侧混凝土层覆盖至外侧管道末端的位置。

优选地：内侧管道与中间管道之间、相邻两个中间管道之间以及中间管道与外侧管道之间均采用法兰盘连接，在对接连接的两个法兰盘之间设有密封衬垫。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图。

图中：1、边坡；2、闸箱；3、围埝顶；4、顶部混凝土层；5、围埝背水侧；6、砌石层；7、背水侧混凝土层；8、外侧管道；9、闸箱板；10、内侧管道；11、地面；12、土工布层；13、底部混凝土层；14、闸阀；15、排水管道。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

请参见图1和图2，本发明的疏浚工程的闸箱埋管式排水口结构包括置于地面11上的土工布层12，在土工布层12上设有底部混凝土层13，在底部混凝土层13上并列设有多个排水主管道。

土工布又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。土工布是新材料土工合成材料其中的一种，成品为布状，一般宽度为4-6m，长度为50-100m，土工布分为有纺土工布和无纺长丝土工布，为疏浚工程中常用的市售材料。

土工布的作用如下：

1、隔离，利用涤纶短纤针刺土工布对具有不同物理性质(粒径大小、分布、稠度及密度等)的建筑材料(如土体与沙粒、土体与混凝土等)进行隔离。使两种或多种材料间不流失，不混杂，保持材料的整体结构和功能，使构筑物载承能力加强。2、过滤(反滤)，当水由细料土层流入粗料土层时，利用涤纶短纤针刺土工布良好的透气性和透水性，使水流通过，而有效地截流土颗粒，细沙、小石料等，以保持水土工程的稳定。3、排水，涤纶短纤针刺土工布具有良好的导水性能，它可以土体内部形成排水通道，将土体结构内多余液体和气体外排。4、加筋，利用涤纶短纤针刺土工布增强土体的抗拉强度和抗变形能力，增强建筑结构的稳定性，以改善土体质量。5、防护，水流对土体冲刷时，有效的将集中应力扩散，传递或分解，防止土体受外力作用而破坏，其保护土壤。6、防穿刺，与土工膜结合成为复合防水防渗材料，起到防穿刺的作用；抗拉强度高、渗透性好、透气性能、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀、不虫蛀；涤纶短纤针刺土工布是一种应用广泛的土工合成材料。广泛用于铁路路基的加筋、公路路面的养护、运动馆、堤坝的防护、水工建筑的隔离、遂洞、沿海滩涂、围垦、环保等工程。

如图中所示，排水主管道由内侧管道10、外侧管道8以及位于两者之间的多个中间管道构成，在各排水主管道的内侧管道10的端部安装有共用的闸箱2，在各排水主管道的外侧管道8的端部均安装有闸阀14，在各闸阀14的出口均对接连接有排水管道15。闸箱2作为集水井使用，即围埝内的水先进入闸箱2，再进入各排水主管道，最终排出围埝之外。闸阀14用于控制各排水主管道的开启和关闭。

本实施例中，内侧管道10与中间管道之间、相邻两个中间管道之间以及中间管道与外侧管道8之间均采用法兰盘连接，在对接连接的两个法兰盘之间设有密封衬垫，闸阀14入口和出口处的法兰分别与外侧管道8和排水管道15上的法兰盘对接连接。

闸箱2包括闸箱板9以及安装固定在闸箱板9外侧的闸箱桁架，在闸箱板9中下部的板体上开设有多个通孔，各排水主管道的内侧管道10的端部由各通孔穿出并焊接固定。

在各排水主管道的上方、闸箱板9的外侧设有围埝本体，在围埝本体的围埝顶3上设有顶部混凝土层4，在围埝本体的围埝背水侧5的表面铺设有砌石层6，在砌石层6的外侧设有背水侧混凝土层7，顶部混凝土层4与背水侧混凝土层7两者一体浇筑成型。如图中所示，背水侧混凝土层7覆盖至外侧管道8末端的位置。顶部混凝土层4的表面构成一个相对平整的、具有一定宽度的平台，供行人和车辆通行。围埝背水侧5的砌石层6和背水侧混凝土层7用于提升排水口所在位置的结构强度，能够有效避免外力导致的坡面破坏。

如图中所示，位于闸箱2两侧的边坡1成喇叭口状，在两侧的边坡1的迎水侧铺设有防水土工布，防水土工布的下部边缘延伸至闸箱2的底部并采用多个砂袋压持固定。本实施例中，闸箱2的闸箱桁架包括采用金属型材焊接制得的、长方体形状的支架，支架与闸箱板9焊接固定，支架的两侧与两侧的边坡1对接，在支架正面的中下部焊接固定有闸箱面板。吹填到围埝内的泥浆沉降后，水漫过闸箱2的闸箱面板并进入内部，经由各排水主管道排出围埝之外。

防水土工布是指以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料。能有效的截留砂土流失，将土体结构内多余液体和气体外排，并增强建筑结构的稳定性，以改善土体质量，为市售的现有材料，广泛应用于疏浚施工工程。防水土工布主要用于防止围堰内的水通过素土颗粒空隙向外侧渗漏，能够提升整个素土围堰结构的稳定性。

目前，国内外防渗应用的塑料薄膜主要有聚氯乙烯(pvc)和聚乙烯(pe)，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀。

施工过程：

1、施工准备，对开挖基槽底高程以及排水口位置进行定位，准备施工所需的物资以及相关机械，组织现场作业人员到位施工；

2、土方开挖、拆除灌砌块石，首先需采用挖掘机对现有围埝进行开挖，同时将此部分浆砌块石挡墙、灌砌块石护坡等拆除，围埝开挖后应得到平整的地面，避免人为导致的坑洼不平，拆除得到的块石堆放在附近备用，拆除围埝得到的土方堆放在附近备用；

3、铺设土工布层，土工布沿宽度方向采用缝制方式连接，相邻两片土工布之间搭接宽度不小于500mm，采用双缝缝合的工艺进行现场缝制；

4、铺设土工布层完毕后立即进行底部混凝土层的浇筑施工，为避免上道工序铺设的土工布层受到风浪的影响发生移位或褶皱，先在土工布层上将预制好的模板按照定好的位置摆放整齐；然后在模板内进行混凝土的浇筑施工，得到底部混凝土层，底部混凝土层铺设后进行表面平整处理；

5、将预先组合得到的多个排水主管道置于底部混凝土层上并进行初步固定；

6、在各排水主管道的内端焊接搭建闸箱，具体地：先在内端设置竖直的闸箱板，通过切割工艺制得多个通孔，令各排水主管道的内侧管道穿入各通孔内并焊接固定，之后在闸箱板上焊接长方体形状的支架，在支架正面的中下部焊接连接闸箱面板；

7、土方回填及闸箱两侧的防护，利用拆除得到的土方进行回填并分层压实，得到围埝本体，围埝本体应与开挖前的围埝在高度、宽度上一致；在闸箱两侧的边坡上覆盖防水土工布，令防水土工布的下部边缘延伸至闸箱下方，采用多个砂袋对防水土工布进行压持固定，防水土工布能够防止排水口泄水时对闸箱两侧的边坡以及底部的砂质地面进行冲刷，达到保护围埝的目的；

8、在围埝本体的围埝背水侧上设置砌石层(部分砌石在开挖原围埝时得到)，之后从围埝本体的顶部至围埝背水侧的底部一体浇筑混凝土，得到顶部混凝土层和背水侧混凝土层，表面进行平整处理。

优点：

1、排水流量容易控制：

闸箱式排水口可以根据现场吹填区水位情况，调整闸阀的开合位置，调节排水流量。

2、相对于围埝埋管式排水口结构，具有流失少、排水能力强的特点；

3、对于围埝埋管式排水口，未来得及沉淀的泥砂会随水流从排出，同时其流动的动力主要靠吹填区的自然坡降将以及管口的水流动力，故水流动力较小，容易在吹填区某处形成积水。而对于本闸箱式排水口，其可以任意调节进水高度(通过在闸箱正面焊接不同高度的闸箱面板来实现)，让顶层的清水排出，泥浆充分的沉淀，同时靠闸箱顶与闸箱内水面的高差来提供水流动力，其排水能力要比围埝埋管式排水口能力强。通过现场实际的统计，闸箱式排水口的流失量要比埋管式排水口流失量减小约48％；

4、相对于溢流堰式排水口结构，具有造价低的特点；根据施工经验，溢流堰式排水口结构全身采用混凝土浇筑，闸箱式排水口箱身主要采用钢板焊接，经项目成本预算，相同排水能力，本闸箱埋管式排水口结构可比溢流堰式排水口结构节约建设成本约15％。