專利名稱：一種通過冷凝和泄放壩體內(nèi)水來作非加壓去水的保護堤壩方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種通過冷凝壩體內(nèi)的水并將其作非加壓泄放來去除水的保護堤壩的方法和系統(tǒng)。
目前，堤壩和其它類似的水工結(jié)構(gòu)的迎水面一般為防止水滲漏過壩體而采取保護措施。所用方法是在水工結(jié)構(gòu)的顯露表面上涂敷水泥、油漆或其它涂復材料形成保護層。此外，為了去除原先積存在壩體內(nèi)的水或滲入的水，在距壩的迎水面一定距離處設置垂直通道。由于氣候和其它環(huán)境因素以及其它原因，這些常用的涂層很快就損壞，所以這些方法并不能很好地解決問題;此外，在壩體內(nèi)設置垂直通道并不很有效果，水泥會隨時間而發(fā)生碳化現(xiàn)象，致使通道堵塞而使水不能泄放。
本發(fā)明涉及一種保護堤壩的方法，其中使用了由幾個部分組成的系統(tǒng)，這些部分有利于以水汽和濕氣形式存在的水凝聚在壩的迎水面上并從壩體中引出。該系統(tǒng)的最主要部分是設在壩的顯露面或迎水面上的水汽阻隔層，該阻隔層最好是一種能防水汽或水的保護層。在堤壩所面對的水庫中的水位改變的情況下，防水保護層和砌筑結(jié)構(gòu)之間就形成溫差，于是在水汽阻隔層的內(nèi)表面上就發(fā)生水的冷凝現(xiàn)象。隨著時間的推移，砌筑結(jié)構(gòu)部的溫度慢慢就變得與水庫中的水溫相同，如果水庫在高山氣候地區(qū)，溫度就接近0℃。于是水汽保護阻隔層的溫度就接近水的溫度和砌筑結(jié)構(gòu)部的溫度。隨著水庫中水的使用，水位下降，防水阻隔層就直接暴露在陽光照射下，并升至外界溫度。由于阻隔層材料的熱傳導性，再加上其厚度比砌筑結(jié)構(gòu)薄得多，水汽阻隔層的溫度就遠高于砌筑結(jié)構(gòu)的溫度，從而也遠高于留在壩壁細孔和縫隙中水汽的溫度(在炎熱季節(jié)尤其如此)。
由于眾所周知的物理現(xiàn)象的結(jié)果，水汽就向溫度較高的部位流動(即向水汽阻隔層流動，而在夜間溫度下降的情況下，水汽就凝聚在阻隔層上，又變成液態(tài)。
由于在作為水汽阻隔層的防水保護層和砌筑結(jié)構(gòu)的兩相對面之間形成空氣室，液態(tài)的冷凝水聚集在壩的底部。由于保護層是用機械固定方法分開固定到壩體上，所以在把保護層固定的同時還會使尺寸上有些偏差，從而有可能形成空氣室。使用保護層作為水汽阻隔層的最大優(yōu)點是它既可以防水庫中的水，又可以彈性變形，從而可吸收由于冷凝水流入壩底產(chǎn)生的尺寸偏差以及由于機械固定和預拉伸產(chǎn)生的尺寸偏差。
如果還采取如下一些措施則冷凝水的流動就更加方便設置由一層或多層透水合成材料做成的泄水層，在壩的整個迎水面上順著從壩的上邊緣到壩底方向設置一組垂直且均勻分布的通道。
這些垂直的通道連接到一個部分封閉的泄水收集器上，該收集器把水再排入地下總管中，地下總管中的水積到一定量后就排入整個堤壩的背水面。
按照本發(fā)明，除了在防水層的內(nèi)表面上復蓋有耐水、泄水的復合材料作為泄水層以外，還設有若干對相隔相同距離的沿垂直方向設置的金屬型材，這些型材有多種功能，提供諸多優(yōu)點。特別是這些型材是中空結(jié)構(gòu)，不會受外部水壓力的影響，從而所形成的泄水通道是無壓的或等于大氣壓力;這樣就可以迅速排除泄水，防止泄水積存在壩體和保護層之間，也不會由于泄水功能降低或完全中斷而使泄水在極低大氣溫度下結(jié)成冰。這些型材除用來固定外，還用來預拉伸作為水汽阻隔層的保護層，該阻隔層是耐水的，并能相對于所保護的堤壩的迎水面作彈性變形。這種預拉伸還可以使防水保護層固定后十分平整，不出現(xiàn)凹陷、隆起或其它缺陷，而出現(xiàn)這些缺陷在結(jié)冰情況下就會對其有效性產(chǎn)生不良影響。
對防水保護層不是作點支承而是作連續(xù)支承，從而可以用相當厚實的剛性構(gòu)件對防水阻隔層作機械保護，把由于浮物造成的機械性損壞或故意破壞的影響減至最小。
最后，這些用來固定防水阻隔層金屬型材，在采用滾壓混凝土施工法時，可以使?jié)补嗷炷劣玫哪０逵么怪毙筒淖鳛楣潭?，或把垂直型材作為模板的一部分，上述整個系統(tǒng)的安裝可以在水下進行，不必抽干水庫中的水，在安裝中只需要進行各種機械操作。
本發(fā)明的另一個目的是當防水阻隔層不能再使用、需要更新時能非常迅速更換它。機械固定系統(tǒng)使這種更換工作非常迅速，成本很低;甚至可以在常壓狀態(tài)下進行，而這對其它系統(tǒng)是很難做到的。
下面將結(jié)合如下附圖對本發(fā)明的原理和特點作更詳細介紹附

圖1是從水庫側(cè)面看時的普通型堤壩的正視圖;
附圖2是附圖1沿2-2線的示意剖面圖;
附圖3是附圖1沿3-3線的放大剖面圖;
附圖4表示本發(fā)明的另一種方案;
附圖5是附圖2沿5-5線的放大剖面圖;
附圖6中是另一種方案。
附圖1中表示的是一種普通堤壩10，壩與水庫中水12接觸的迎水面11上有適當?shù)姆浪Ｗo層13，該保護層也稱作水汽阻隔層，是由合成材料片做成，是用機械方法沿著連續(xù)平行線14簡便地固定到壩的迎水面11上(參見附圖1和2)。
為了不加壓就能泄放出砌筑結(jié)構(gòu)中的水，防水保護層13必須得固定到砌筑結(jié)構(gòu)10上;砌筑結(jié)構(gòu)中的水可能是原先積存在里面的水，也可能是在水庫中水壓力作用下從壩的兩側(cè)或底部通過保護層的斷裂口滲入的;固定最好采用機械固定方法，從而還可以把保護層拉平。
為了排泄和去除砌筑結(jié)構(gòu)中的水，在耐水保護層13及其所保護的表面11之間形成一個用來積聚水的空間15;空間15可以用如下幾種方法形成，使保護層13離開表面11一定距離;使保護層13在機械固定系統(tǒng)的兩相鄰線14之間鼓突起來;或者在保護層13和表面11之間放網(wǎng)狀物或其它能滲水的材料，以便形成并保持作泄水用的非加壓空間。所形成的這種空間也可以去除砌筑結(jié)構(gòu)10中的水。
沿著固定線14設置適當?shù)男顾ǖ?，可以使積在空間15中的水在不加壓情況下向下流動，增加了空間15的泄水能力，然后再通過圖2中的17把水排放到壩外。
如前所說，可以采用在表面11和保護層13之間放一層或多層可透水材料等多種方法在砌筑結(jié)構(gòu)10和保護層13之間形成空間15，該空間把滲出的水或凝聚的水匯集并排泄出去。
圖4表示本發(fā)明的一種變化方案，其中采用如下各種方法來形成泄水空間15在防水保護層13和表面11之間，放置網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)16，或放置氈、非編織品之類紡織材料層18(它們都是預先貼在保護層13上)。除了上述各種方案以外，在本發(fā)明的基本原理不變的情況下還可以提出其它方案或綜合方案，只要能使水工結(jié)構(gòu)的表面(例如堤壩的迎水面)不漏水，同時能在保護層13和表面11之間形成空間，該空間能把砌筑結(jié)構(gòu)中通過保護層滲入的水和凝聚的水在不加壓的情況下排泄出去;通過上述固定保護層13的機械系統(tǒng)或其它適當方式來形成適當?shù)耐ǖ?，還可以進一步改善和增加空間的泄水能力。
附圖5例舉了另一種固定防水保護層13的機械系統(tǒng)，這種系統(tǒng)還可以保護保護層13的水下部分;這樣就可以防止保護層13遭受水上漂流物的撞擊或人為破壞。
如附圖5中所示，為了對防水材料片13作機械固定和拉伸，采用了第一金屬件19和第二金屬件20;第一金屬件靠在砌筑結(jié)構(gòu)表面11上，并用螺絲或螺栓21固定住，第二金屬件20放在第一金屬件19之上;防漏水的保護層13則放在兩金屬件之間，并用從水泥中伸出的套筒、螺絲或螺栓21使金屬件20靠近金屬件19，把保護層13固定住并拉緊。在保護層13和金屬件19、20之間可以放密封件22和23，以保證在固定螺絲或螺栓21′貫穿部分的水密性。
在外側(cè)金屬件20之上，還有一個第三槽形金屬件24;該金屬件有兩個橫翼板24′，分別用來安裝板格25′;該板格距保護層13一定距離，作為保護層13的附加保護壁。
顯然還可以采用其它結(jié)構(gòu)形式，例如可以把外側(cè)金屬件20和附加金屬件24合成單一的H形金屬件，其各翼板既用來固定和拉伸保護層13，還用來支承附加保護板25。第三金屬件24或與它相當?shù)牟糠忠部梢允∪?在此情況下，也省去密封件22和23，但為了保持防漏水效果，代之以放上防漏條帶(圖中未畫出)這種防漏條帶用與保護層13一樣或類似的材料制成，這些條帶復蓋在所有的金屬件上，并用適當?shù)恼澈蟿┵N在保護層13上。
附圖6表示固定用金屬件19的另一種形式，這種形式特別適合于作為模板的支承部分或其組成部分。事實上在新結(jié)構(gòu)的情況下，金屬件19可采用槽形剖面或ω型剖面，在澆灌混凝土之前，其橫向翼板19′可用來支承和固定模板的板格19″;在此情況下，用來固定金屬件19的螺栓21″可直接埋入混凝土中，它也可以用來可調(diào)節(jié)地固定第二個適當形狀的金屬件20。如果使金屬件19和20做成排放冷凝水的非加壓通道系統(tǒng)的一部分，這也是比較理想的。
無論采用何種方案，本發(fā)明的堤壩保護系統(tǒng)中，由于有用作外部保護層的水汽阻隔層，要以通過把在混凝土縫隙中的水汽和濕氣冷凝的辦法來迅速有效地去除水份，還可以把由壩面及其保護層之間的空間中積聚的水在不加壓情況下排泄出。
堤壩的保護系統(tǒng)還可以作其它變化，例如為了監(jiān)視作為水汽阻隔層的保護層的密封性能，可以在保護層的背面設置電線網(wǎng)，當把電流通到傳感器和電線網(wǎng)的電極上時，用地球物理和地電測量方法測出材料導電性的變化就可以查清保護層是否出現(xiàn)損壞。
權(quán)利要求
1.非加壓泄放堤壩和類似的水工工程的混凝土結(jié)構(gòu)(10)中的水，以保護其結(jié)構(gòu)的方法，其中所要保護的水工結(jié)構(gòu)(10)的表面(11)上覆蓋有保護層(13)，其特征是用如下方法把壩體中的水排出覆蓋在表面(11)上的保護層(13，16)作為水汽阻隔層使水汽狀的水流動，水汽碰到上述水汽阻隔層(13)就冷凝成水，冷凝水聚存在介于水工結(jié)構(gòu)(10)的表面(11)和保護層(13)之間的空間(15)中，然后通過與該空間(15)連接的非加壓通道(14，17)把冷凝水向外排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是其中的水汽阻隔層(13)是用防水材料片做成，沿著各平行的連續(xù)線用機械方法固定在水工結(jié)構(gòu)(10)的表面(11)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是其中聚存水的空間(15)至少包括一層可透水的材料(16，18)，它設置在壩(10)的表面(11)和保護層(13)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征是其中的可透水材料層是由網(wǎng)狀材料(16)、紡織材料(18)和它們的復合物組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征是用來排放水的通道(14)是沿著為機械固定保護層(13)的平行線而設置的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是離水汽阻隔層(13)一定距離處平行設置有附加的保護壁(25)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征是其中的附加保護壁(25)是由固定到型材(24)上的板格組成，這些型材是用來固定用作水汽阻隔層的保護層(13)的。
8.非加壓泄放堤壩和其它水工工程和混凝土結(jié)構(gòu)(10)中的水、以保護其結(jié)構(gòu)的裝置，其特征是該裝置由如下各部分組成由防水材料制成的、作為水汽阻隔層的保護層(13)，用來沿連續(xù)線(14)機械固定保護層(13)的金屬件(19，20)(各連續(xù)線與所保護的壩面11平行行行，設在保護層13和壩面11之間的、用來聚集和排放水的空間(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征是為形成空間(15)至少放一層透水材料(16)，該層材料由網(wǎng)狀材料(16)、紡織材料(18)和它們的復合物組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征是其中還有從空間(15)中排放出水的非加壓通道(14，17)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8和10的裝置，其特征是用來固定防水保護層(13)的機械固定裝置中采用了金屬型材(19，20)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征是該裝置包括如下各部分內(nèi)側(cè)金屬件(19)，裝在其上的外側(cè)金屬件(20)，用來把內(nèi)側(cè)金屬件(19)固定到外側(cè)金屬件(20)并拉緊保護層(13)的金屬件，用來沿上述金屬件(19，20)保持安徽封的密封件(22，23)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征是在每個金屬件(19)和保護層(13)之間也設有密封件(23)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征是沿著上述金屬件(19，20)在保護層(13)上貼有由不透水材料制成的條帶。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征是其中的外側(cè)金屬件(20)或與它相接的第三附加金屬件(24)有一橫向支承翼板(24′)，該翼板用來安裝與保護層(13)相距一定距離的保護壁(25)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征是內(nèi)側(cè)金屬件(19)成為模板的一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征是在保護層(13)的后面裝有電線網(wǎng)，用來檢查保護層(13)的受損狀況。
全文摘要
本發(fā)明提出一種保護堤壩的方法和系統(tǒng)。利用水泥結(jié)構(gòu)和由防水保護層形成的水汽阻隔層之間的誤差，可以去除壩體中的水。利用泄水通道系統(tǒng)可以在大氣壓下消除冷凝水和各種滲水。
文檔編號E04F13/08GK1057690SQ9110278
公開日1992年1月8日 申請日期1991年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月29日
發(fā)明者斯庫羅·阿爾伯托 申請人:西部隆公司