一种榫卯式连接的快速装配式渠道

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种榫卯式连接的快速装配式渠道。

背景技术

在我国进入21世纪快速发展的新时期，渠道输水因造价低、输水效率高、施工简单等优点，在农业灌溉和长距离调水工程中作为首选输水形式发挥着重要的作用。装配式混凝土渠道作为一种绿色建造技术，具有节能环保，减少建筑垃圾，改善施工条件，缩短施工工期，提高劳动生产率等优势。而如何改善装配式渠道存在的一系列问题，提高输水效率，削减水资源流失，对发展节水农业、促进西北地区旱涝保收高标准农田建设，在当下显得尤为重要。

目前，明渠渠道之间最常见的连接方式为平口对接，一般是分块安装，接缝多，且接缝的处理普遍是直接在接缝处涂刷一层混凝土，这层混凝土的厚度和面积往往很小，易产生开裂、错位，进而出现渗漏现象，严重影响了工程使用寿命。现有的承插式带肋结构和搭接式结构，虽然抗渗漏效果有了一定的提高，但结构缺陷会出现局部张嘴现象；另外，承插式带肋U型渠道因横向肋梁的存在，开挖难度大，施工成本增加。除此之外，地基下沉、土方错动等渠道外部地质条件的变化，都容易造成U型渠道因为上下错动而裂缝拼接处断裂，从而渠道功能失效，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种榫卯式连接的快速装配式渠道，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种榫卯式连接的快速装配式渠道，包括：装配式U型渠主体，所述装配式U型渠主体下部为半圆曲线设计；

装配式U型渠主体之间采用阶梯形搭接；

装配式U型渠主体搭接处设置一定量凹槽，在凹槽处设置遇水膨胀止水条；

装配式U型渠主体上部一体设置四个支撑耳，两个相连的装配式U型渠主体的支撑耳上安装榫卯连杆；

榫卯连杆下表面对称一体设有榫卯条，榫卯条将两个相邻的支撑耳夹紧。

优选的，所述装配式U型渠主体的一端一体设有拼接凸边，装配式U型渠主体另一端一体开设拼接凹槽，两个装配式U型渠主体的拼接凸边和拼接凹槽契合拼接。

优选的，所述止水条为柔性材料制作。

优选的，所述支撑耳和榫卯连杆上相对应位置分别是限位孔一和限位孔二，限位销或者螺钉同时贯穿限位孔一和限位孔二。

装配式U型渠主体的施工流程包括填土碾压、基槽开挖、铺设安装、止水条安装、土方回填和压顶铺设等。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、该装配式渠道由多个装配式U型渠主体单元沿水平方向依次搭接而成，可以有效节省成本，缩短工期，方便快速施工。在渠槽外两侧上部设置四个支撑耳，相邻的两渠槽单元的支撑耳通过榫卯连杆连接固定在一起，使两节渠槽能够紧密连接，可有效避免渠道在发生不均匀沉降或单侧受力时的连接失效问题；

2、装配式U型渠主体使用U型断面，不仅可提高渠道输水能力，缩短灌溉周期，而且还可以增大水流的挟沙能力，使减少渠道淤积的发生；

3、搭接处留有凹槽空隙设置止水条，止水条为柔性材料，通过渠道自身重力将止水条压紧并将两装配式U型渠主体紧密连接，以达到最佳的止水效果。这种柔性的装配式渠道连接方式，可提高渠道承受伸缩变形、侧向变形、不均匀沉降等破坏的能力，从而可有效减少因温度、渗水等问题对渠道输水功能的影响。

4、装配式U型渠主体采用搭接的非刚性连接形式可有效避免平口对接时因砂浆勾缝产生的接缝开裂、错位等问题造成的渗漏、渠道破坏等，从而增加构件的使用寿命，同时也可以避免承插结构带来的预制件制作施工复杂的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中装配式U型渠主体的拼接效果图；

图3为本发明中榫卯连杆的结构示意图；

图4为本发明中止水条和装配式U型渠主体的位置关系图；

图5为本发明实施例中渠槽间应力分布图。

图中：1、装配式U型渠主体；2、支撑耳；3、限位孔一；4、拼接凸边；5、拼接凹槽；6、榫卯连杆；7、榫卯条；8、限位孔二；9、止水条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种榫卯式连接的快速装配式渠道，包括：装配式U型渠主体1，所述装配式U型渠主体1下部为半圆曲线设计；装配式U型渠主体1之间采用阶梯形搭接，装配式U型渠主体1的一端一体设有拼接凸边4，装配式U型渠主体1另一端一体开设拼接凹槽5，两个装配式U型渠主体1的拼接凸边4和拼接凹槽5契合拼接，即可完成渠道拼接安装；

装配式U型渠主体1拼接处设置凹槽，在凹槽处设置遇水膨胀止水条9，止水条9为柔性材料制作，在装配式U型渠主体1的重力作用下，止水条9被压实并充满凹槽间隙，以达到止水目的。渠槽间的柔性连接形式，可提高渠道承受温度应力、不均匀沉降等问题的能力，从而避免因温度变化引起的伸缩变形和一定程度的不均匀沉降；

装配式U型渠主体1上部一体设置四个支撑耳2，两个相连的装配式U型渠主体1的支撑耳2上安装榫卯连杆6，支撑耳2和榫卯连杆6上相对应位置分别是限位孔一3和限位孔二8，通过限位销或者螺钉同时贯穿限位孔一3和限位孔二8，实现一个榫卯连杆6同时固定两个装配式U型渠主体1，起到限制装配式U型渠主体1在水平面上的错动，当发生不均匀沉降时，两节装配式U型渠主体1间发生上下错动，此时限位销阻止榫卯连杆6与沉降部分的脱离，从而起到减缓不均匀沉降的作用，避免渠道功能丧失；

榫卯连杆6下表面对称一体设有榫卯条7，榫卯条7将两个相邻的支撑耳2夹紧，实现榫卯连杆6和装配式U型渠主体1的榫卯连接，为装配式U型渠主体1间的连接提供平行于渠道方向的位移限制，减少因温度变化、沉降等引起的渠槽间的伸缩位移，避免渠道功能丧失；

止水条9遇水膨胀后，在装配式U型渠主体1的重力作用作用下，紧密地充满整个凹槽空隙，以达到止水的目的，止水条9安装前应清理干净缝内杂物，对粗糙、破损表面通过适当的打磨与修补，确保缝面的平整干燥，以确保止水条9安装完成后就有一定的止水能力，待遇水膨胀后，止水效果可达到最佳；

装配式U型渠主体1的施工流程包括填土碾压、基槽开挖、铺设安装、止水条安装、土方回填和压顶铺设；在安装施工过程中，止水条9安装时，对粗糙、破损表面需要适当的打磨与修补；在安装拼接过程中，确保无渗漏问题、接口对齐且表面平整；

其中本实施例所述的断面典型参数选取：参考《渠道防渗工程技术规范》中的表3.0.4渠道工程级别和规模，选定本次设计过水流量Q＝0.1～2.0m

过水断面主要参数

渠道过水断面面积A：

渠道过水断面的湿周P：

渠道水力半径R：

渠道流量Q：

根据《灌概与排水工程设计规范》，4、5级衬砌渠道超高值按照下式计算确定。

表1典型流量Q与其他主要参数对应值表

通过对U型渠槽结构进行有限元数值模拟分析，止水条遇水膨胀时由于受到U型渠槽连接处间隙限制，产生压缩应力，当一般止水条的压缩率达到60％左右时，即可满足止水要求，此时U型渠渠身的最大应力在15MPa左右，U型渠槽满足强度要求。

经过计算，榫卯式U型渠造价相较于现浇式U型渠造价，节省了约8％。因此，榫卯式在经济方面更占优势。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。