一种可重复更换反滤料的反滤排水装置及其施工方法与检修方法与流程

本发明涉及水利工程的，具体涉及一种可重复更换反滤料的反滤排水装置及其施工方法与检修方法。

背景技术：

1、水利工程中，由于结构失效引起的问题相对较少，但由于渗透破坏引起的问题却很多，占到了25％以上，其中以管涌、流土为主。针对水工建筑物的渗流危害，现行的防治多采用“上堵下排”的方法，其中“上堵”即在上游或迎水面布设水平防渗铺盖、止水槽和防渗帷幕，以阻止或者减少水流向下游的渗透。所谓“下排”，就是在河道的下游或背水坡上，通过排水孔、排水管、排水垫等，将已经渗透的水引导出去，以降低土体的孔隙压力。

2、由于水利工程所处的位置多存在较深厚的透水层，仅采用“上堵”的方法，不仅无法完全、有效地解决土体的渗透破坏问题，还会使工程造价大大增加。在实际工程中，“下排”是一个必不可少的渗透破坏防治方法，其中反滤排水是“下排”中的一项重要手段。

3、水利工程中，包括水电站、泵站、涵闸等水工建筑物，传统反滤排水装置，主要是以土工织物或分层的级配砂石料作为反滤层，达到滤土排水、防治渗透破坏的目的。而土工织物或分层的级配砂石料都面临着经过长久运行孔隙被土体小颗粒淤堵。目前解决淤堵方向主要有两个，一方面，优化土工织物孔径或反滤层颗粒级配，减弱淤堵的发生，另一方面，出现淤堵时进行反向冲洗。当前应对反滤排水装置淤堵的措施能在一定程度上缓解淤堵，但是无法彻底解决反滤排水装置在长时间运行过程中逐渐减弱效力，乃至完全淤堵失效的问题。反滤排水装置淤堵失效后，排水出路被堵住，在汛期高水位作用下，极易发生管涌、流土等渗透破坏，严重情况将造成结构破坏，耗费大量防汛抢险的人力物力财力。应急抢险后仍无法根治问题，根治问题通常须采取增设防渗墙或工程整体拆除重建的方式，这也新增了大量的工程费用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述技术问题，而提出的一种可重复更换反滤料的反滤排水装置及其施工方法与检修方法，以解决现有技术中反滤排水装置长期运行发生淤堵而导致反滤排水的效力减弱乃至失效的问题，该反滤排水装置结构简便、可重复、高效更换反滤料，可延长工程合理使用年限，降低工程运行维护成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种可重复更换反滤料的反滤排水装置，包括过滤筒，所述过滤筒布置在底板上开设的反滤排水孔内；

4、所述过滤筒包括筒体上段和筒体下段，所述筒体上段的顶部为开口端，所述筒体下段开设有若干个通孔；所述过滤筒的顶部设置有法兰盖，所述法兰盖上开设有若干个开孔；

5、所述过滤筒内铺设有可更换的反滤料层，所述过滤筒外铺设有回填反滤料层，所述反滤料层与回填反滤料层的反滤料相同。

6、作为优选实施方式地，所述底板为钢筋混凝土底板，所述底板内包括若干根横向受力筋和纵向受力筋，所述底板上靠近反滤排水孔处的横向受力筋和纵向受力筋向外弯折绕过反滤排水孔。

7、作为优选实施方式地，所述反滤料层和回填反滤料层均由下至上依次包括细砂层、粗砂层和碎石层；所述粗砂层的粗砂粒径大于细砂层的细砂粒径；所述碎石层的碎石粒径大于粗砂层的粗砂粒径。

8、作为优选实施方式地，所述细砂层、粗砂层和碎石层的厚度均为20～30cm；所述反滤料层的细砂层、粗砂层和碎石层的厚度分别与回填反滤料层的细砂层、粗砂层和碎石层的厚度相同。

9、作为优选实施方式地，反滤料层的超径颗粒含量不大于3％，逊径颗粒含量不大于5％，针片状颗粒含量不大于10％，小于0.1mm的颗粒含量小于5％。

10、作为优选实施方式地，所述回填反滤料层的碎石层顶面铺设有塑料薄膜层。

11、作为优选实施方式地，所述过滤筒的顶部与法兰盖之间设置有止水垫。

12、作为优选实施方式地，所述法兰盖通过固定件安装在底板上。

13、作为优选实施方式地，过滤筒和法兰盖的开孔面积占总过水截面面积之比大于回填反滤料层的孔隙率，优选地在30％～40％之间；同时同一过滤筒开孔面积占总外表面积之比可以视不同层的反滤料孔隙率情况而选取，并据此制作过滤筒。作为优选实施方式地，所述固定件为地脚螺栓或膨胀螺栓。

14、作为优选实施方式地，所述过滤筒的横截面为圆形或方形，所述法兰盖的横截面为圆形或方形；所述过滤筒的直径或边长为15～30cm。

15、作为优选实施方式地，在过滤筒中的碎石层铺设时可预埋流速仪。在汛期高水位作用下，且反滤排水孔所在渠道位置处于静水状态时，可以复核反滤排水孔的排水效果。预埋流速仪测值低于理论计算(达西定律v＝ki)所得的值的60％时，可以在枯水期开展反滤排水孔检修并更换反滤料。未预埋流速仪情况下，可采用便携手持延长杆式流速仪测量反滤排水孔孔口流速，供检修参考。

16、本发明还提供一种上述可重复更换反滤料的反滤排水装置的施工方法，包括如下步骤：

17、s1:将预先填入分层反滤料细砂层、粗砂层、碎石层的过滤筒布置在设置反滤排水孔的位置处，然后在过滤筒外回填依次铺设细砂层、粗砂层、碎石层的分层反滤料；

18、s2:将碎石层顶面铺设塑料薄膜层，将过滤筒顶部使用盖板盖住或包裹塑料薄膜；

19、s3:浇筑底板混凝土，底板混凝土施工完成且具备不低于设计强度的85％，移除过滤筒顶部盖板或塑料薄膜；

20、s4:在过滤筒顶部依次布设止水垫、法兰盖并通过固定件固定在底板混凝土上。

21、本发明还提供一种上述可重复更换反滤料的反滤排水装置的检修方法，包括如下步骤：

22、s1:卸掉固定件，移开止水垫、法兰盖；

23、s2:将过滤筒中的反滤料层清除，并重新分层填入新鲜的细砂层、粗砂层、碎石层；

24、s3:将止水垫、法兰盖、固定件根据老化情况进行更换；

25、s4:重新布置止水垫、法兰盖，并通过固定件固定在底板上；

26、s5:最后逐一将所有反滤排水孔检修完成。

27、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

28、其一，本发明的可重复更换反滤料的反滤排水装置构造简单实用，渗水通过反滤料层，经由透水的过滤筒，最终从法兰盖的开孔中排除，实现了滤土排水、降低渗透压力的功能，反滤效果和传统反滤排水孔相比没有降低。同时可以通过打开法兰盖，将过滤筒内的原反滤料清除，并换填新的分层级配反滤料，可重复、高效更换反滤料。

29、其二，本发明的可重复更换反滤料的反滤排水技术方案，安装和检修维护简单便捷，有效解决反滤排水孔因淤堵而导致的效力减弱乃至失效的问题，装置元件易于采购、更换，操作实施简便，适用于水利工程涵闸、泵站等水工建筑物渗流控制，可延长工程合理使用年限，降低工程运行维护成本。

技术特征：

1.一种可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：包括过滤筒(1)，所述过滤筒(1)布置在底板(2)上开设的反滤排水孔(3)内；

2.根据权利要求1所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述底板(2)为钢筋混凝土底板，所述底板(2)内包括若干根横向受力筋(2.1)和纵向受力筋(2.2)，所述底板(2)上靠近反滤排水孔(3)处的横向受力筋(2.1)和纵向受力筋(2.2)向外弯折绕过反滤排水孔(3)。

3.根据权利要求2所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述反滤料层(6)和回填反滤料层(7)均由下至上依次包括细砂层(8)、粗砂层(9)和碎石层(10)；所述粗砂层(9)的粗砂粒径大于细砂层(8)的细砂粒径；所述碎石层(10)的碎石粒径大于粗砂层(9)的粗砂粒径。

4.根据权利要求3所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述细砂层(8)、粗砂层(9)和碎石层(10)的厚度均为20～30cm；所述反滤料层(6)的细砂层(8)、粗砂层(9)和碎石层(10)的厚度分别与回填反滤料层(7)的细砂层(8)、粗砂层(9)和碎石层(10)的厚度相同；

5.根据权利要求4所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述过滤筒(1)的碎石层(10)预埋有流速仪。

6.根据权利要求1～5任一项所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述过滤筒(1)的顶部与法兰盖(4)之间设置有止水垫(12)，所述法兰盖(4)通过固定件(13)安装在底板(2)上。

7.根据权利要求6所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述过滤筒(1)和法兰盖(4)的开孔面积占总过水截面面积之比大于回填反滤料层的孔隙率；

8.根据权利要求1～5任一项所述的可重复更换反滤料的反滤排水装置，其特征在于：所述过滤筒(1)的横截面为圆形或方形，所述法兰盖(4)的横截面为圆形或方形；所述过滤筒(1)的直径或边长为15～30cm。

9.一种权利要求1～8任一项所述可重复更换反滤料的反滤排水装置的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.一种权利要求1～8任一项所述可重复更换反滤料的反滤排水装置的检修方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种可重复更换反滤料的反滤排水装置及其施工方法与检修方法，该装置包括过滤筒，所述过滤筒布置在底板上开设的反滤排水孔内；所述过滤筒包括筒体上段和筒体下段，所述筒体上段的顶部为开口端，所述筒体下段开设有若干个通孔；所述过滤筒的顶部设置有法兰盖，所述法兰盖上开设有若干个开孔；所述过滤筒内铺设有可更换的反滤料层，所述过滤筒外铺设有回填反滤料层，所述反滤料层与回填反滤料层的反滤料相同。本发明的反滤排水装置可以重复更换反滤料，易于检修维护，有效解决反滤排水孔因淤堵而导致的效力减弱乃至失效的问题，操作实施简便。技术研发人员：钱聪,杨佳刚,饶霈受保护的技术使用者：湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26