CN115341512A

CN115341512A - 航道渡槽及制备方法

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Publication number: CN115341512A
Application number: CN202210983131.0A
Authority: CN
Inventors: 田秋芬; 程东; 李静玄; 熊建武; 代林林; 李新明; 庞文占; 刘世艳
Original assignee: China Gezhouba Group No 1 Engineering Co Ltd
Current assignee: China Gezhouba Group No 1 Engineering Co Ltd
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2022-11-15

Abstract

本发明提供一种航道渡槽及制备方法，包括槽体，槽体的外壁设有多个沿纵向分布的环肋，还设有顶肋和纵肋，在槽体的内壁设有强化内壁，所述的强化内壁采用超高性能混凝土。强化内壁抗压强度为130MPa以上，抗拉强度8MPa以上。在槽体的两端设有沿环向的端面止水板设有端面止水板，端面止水板上至少设有一个密封环槽和密封斜面，密封斜面朝向槽体内壁开放。本发明的航道渡槽通过设置超高性能混凝土作为强化内壁，在不大幅增加成本的前提下，能够具有更高的强度，减少因碰撞造成的损伤，并能够抵御水冲蚀带来的损伤。设置的端面止水板，止水件的安装非常方便可靠。即便止水件因为使用时间长而老化，设置的临时密封环槽也能够辅助方便的更换止水件。

Description

航道渡槽及制备方法

技术领域

本发明涉及渡槽工艺领域，特别是一种航道渡槽及制备方法。

背景技术

渡槽通常是用于在空中输送水的通道，在南水北调工程中，很多位置使用了渡槽结构输送水源，截至2022年5月13日，南水北调东线和中线工程累计调水量达到531亿立方米。在长江中下游的位置设有葛洲坝和三峡大坝两处水利工程，随着水库水位的升高，长江的航运能力大幅提升，但是葛洲坝和三峡大坝的船闸通航能力限制了长江航运能力的发展。目前采用的改进措施包括1是采用升船机结构，2是翻坝高速公路。但是升船机的过闸能力有限，而且升船机和翻坝高速公路转运的方案均能耗较高。未来拟采用的措施还包括增设新的船闸结构，但是新增的船闸通航会消耗大量的发电用水。因此目前尚无较好的解决方案。为此，发明人提出航道渡槽的解决方案，以航道渡槽来运载需要翻坝的货物，从而大幅降低能耗并提高转运效率。该方案存在的问题是，与输送水的渡槽相比，航道渡槽至少其内壁需要更高的强度，一是避免因碰撞造成的损伤，二是减缓水冲蚀造成的损伤。要实现该目标施工难度极高。

背景技术中的记载仅是用于介绍涉及的技术的发展状况和存在的难题，并不是对于现有技术的承认，例如本专利中提出的解决方案，以及发明人发现的技术问题，均是发明人长期研究的结果，需要付出创造性的劳动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种航道渡槽，能够承载货物的运输，并且在成本许可的前提下，拥有足够的强度和耐久性。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种航道渡槽的制备方法，能够制备具有强化内壁的渡槽，并且能够降低施工难度。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种航道渡槽，包括槽体，槽体的外壁设有多个沿纵向分布的环肋，还设有顶肋和纵肋，在槽体的内壁设有强化内壁，所述的强化内壁采用超高性能混凝土。

优选的方案中，所述的强化内壁抗压强度为130MPa以上，抗拉强度8MPa以上。

优选的方案中，所述的超高性能混凝土中掺有固态组分重量比2%~9%的强化纤维，强化纤维包括钢纤维和有机纤维中一种或多种的组合。

优选的方案中，固态组分包括以重量份记的硅酸盐水泥700~900份、粉煤灰200~300份、硅灰80~150份、石英砂700~1000份、聚羧酸减水剂30~35份、氧化镁5~10份；

强化纤维中钢纤维与有机纤维的重量比为0~2:5；

有机纤维为聚乙烯醇缩甲醛纤维、芳纶短切纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维中一种或多钟的组合。

优选的方案中，聚乙烯醇缩甲醛纤维的制备方法为将聚乙烯醇纤维束经水洗除去硫酸钠，然后浸入醛化溶液中1~20s，然后水洗；

醛化溶液包括：甲醛20~25克/升、戊二醛12~15克/升、硫酸180~218克/升、硫酸纳160~185克/升，余量为水/升。

优选的方案中，在槽体的两端设有沿环向的端面止水板，端面止水板上至少设有一个密封环槽和密封斜面，密封斜面朝向槽体内壁开放；

密封环槽和密封斜面内用于放置止水件，止水件设有止水翼，止水翼为向两侧延展的斜面体，止水翼与止水体连接，止水***于密封环槽内，止水翼位于密封斜面，止水翼的内侧与密封斜面贴合，在止水体上还设有沿环向的填充孔。

优选的方案中，还设有临时密封环槽，在密封环槽内设有临时止水件，临时止水件的外表面设有弧形凸起部，弧形凸起部位于两个槽体之间的接头缝，在临时止水件上设有沿环向的临时填充孔。

一种制备上述的航道渡槽的制备方法，包括以下步骤：

S1、设置外模和内模，在内模的内壁设有可拆模，可拆模通过螺栓与内模连接，可拆模的厚度与强化内壁的厚度相同；

S2、混凝土浇筑施工，制备浇注体；

S3、浇注体初凝可立后，拆除内模，取下可拆模；

S4、再次安装内模，以超高性能混凝土分段浇筑强化内壁；

通过以上步骤制备具有强化内壁的航道渡槽。

优选的方案中，步骤s3中，在端模也设有可拆模，拆除内模时，同时拆除端模上的可拆模；

在端模上固定安装端面止水板，在浇筑强化内壁时一同浇筑，将端面止水板埋设在槽体内；

端面止水板设有沿环向的密封斜面、密封环槽和临时密封环槽，密封斜面向槽体内壁开放，密封环槽和临时密封环槽依次远离密封斜面；

在浇筑时，密封斜面的位置设有临时密封件，以将密封斜面、密封环槽和临时密封环槽封闭。

优选的方案中，步骤S4中，强化内壁采用从下到上分段浇筑的方式，先浇筑底板段、然后是侧墙段和顶肋段；

在浇筑强化内壁的过程中，布料时，布料管端头沿着槽体的纵向运动布料。

本发明提供了一种航道渡槽及制备方法，与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1、本发明的航道渡槽通过设置超高性能混凝土作为强化内壁，在不大幅增加成本的前提下，能够具有更高的强度，减少因碰撞造成的损伤，并能够抵御水冲蚀带来的损伤。且强度可以达到130MPa以上，抗拉强度达到8MPa以上。

2、由于采用了更多的有机纤维替代钢纤维，本发明的成本能够大幅降低，并且不会影响到强化内壁的抗拉强度。

3、采用的聚乙烯醇缩甲醛纤维除了具有较高的抗拉强度，还具有较高的抗拔性，与混凝土胶凝材料的亲和力高。

4、超高性能混凝土的组分经过精确配比，具有较高的堆积效应，与相对较高的有机纤维含量组合，槽体内壁具有较高的表观和光滑度。

5、设置的端面止水板，止水件的安装非常方便可靠。即便止水件因为使用时间长而老化，设置的临时密封环槽也能够辅助方便的更换止水件。

6、本发明的施工方法中，通过设置的可拆模结构，简化了强化内壁和端面止水板的施工难度，并且能够确保强化内壁的表观效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明航道渡槽的主视图。

图2为本发明的航道渡槽在施工时的主视图。

图3为本发明的航道渡槽在施工时的横截面视图。

图4为本发明的航道渡槽的侧视图。

图5为图4的A-A局部放大示意图。

图6为本发明的止水件横截面的结构示意图。

图中：槽体1，浇注体101，强化内壁102，顶肋103，环肋2，纵肋3，接头缝4，承台5，外模6，临时支墩7，扁担梁8，内模9，可拆模91，凸起部92，底板段93，侧墙段94，顶肋段95，防护棚10，端面止水板11，密封环槽111，密封斜面112，临时密封环槽113，止水件12，止水翼121，填充孔122，止水块123，止水体124，临时止水件13，弧形凸起部131，临时填充孔132，模板支架14。

具体实施方式

实施例1：

如图1、4中，一种航道渡槽，包括槽体1，槽体1的外壁设有多个沿纵向分布的环肋2，还设有顶肋103和纵肋3，在槽体1的内壁设有强化内壁102，所述的强化内壁102采用超高性能混凝土。

优选的方案中，所述的强化内壁102抗压强度为130MPa以上，抗拉强度8MPa以上。经实测，本例中的强化内壁试样抗压强度达到135MPa，抗拉强度达到8.9MPa。

强化纤维中钢纤维与有机纤维的重量比为0~2:5；本例中，优选采用钢纤维与有机纤维重量比为1:4。其中钢纤维长度为14mm±10％，直径为0.2mm±10％，长径比为70，抗拉强度3000MPa，表面镀铜。

有机纤维为聚乙烯醇缩甲醛纤维、芳纶短切纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维中一种或多钟的组合。本例中优选采用聚乙烯醇缩甲醛纤维和芳纶短切纤维的组合，质量比为4:1，聚乙烯醇缩甲醛纤维具有较高的抗拔性，而芳纶短切纤维具有较高的抗拉强度。

优选的方案如图4、5中，在槽体1的两端设有沿环向的端面止水板11，端面止水板11上至少设有一个密封环槽111和密封斜面112，密封斜面112朝向槽体1内壁开放；优选的，端面止水板11采用不锈钢，以一体化冲压成型，或者以分段冲压成型后焊接成型。

密封环槽111和密封斜面112内用于放置止水件12，止水件12设有止水翼121，止水翼121为向两侧延展的斜面体，当受到水的压力，止水翼121被压紧在密封斜面112上，形成密封。本发明的优点在于可靠的安装后，无需采用螺钉固定，安装效率高，也能够延长止水件12的使用寿命。止水翼121与止水体124连接，止水体124位于密封环槽111内，优选的止水体124为扁的带状结构，止水翼121位于密封斜面112，止水翼121的内侧与密封斜面112贴合，在止水体124上还设有沿环向的填充孔122。优选的，填充孔122至少设置4个，其中两个位于密封环槽111内，至少一个位于两个槽体1之间的位置。填充孔122用于填充压力液体，例如聚氨酯或环氧树脂，使填充孔122膨胀变形，并在固化后确保密封效果。优选的方案如图5、6中，在止水翼121与止水体124之间设有缩窄的连接结构，用于和端面止水板11上凸起的位置接触。进一步优选的如图6中，在缩窄的连接结构外壁还设有多个止水块123，止水块123朝向止水翼121的一侧设有开口，当有水渗入并具有压力的情形下，止水块123的开口会张开形成密封。在缩窄的连接结构也设有填充孔122，用于充入聚氨酯或环氧树脂使该处膨胀并固化。矩形渡槽和弧形渡槽的止水件12制备方式不同，若是矩形渡槽，由于直角弯的存在，止水件12在转角的位置要设置为圆弧形，止水翼121与止水体124之间的距离会发生变化，比较好的设计是，槽体的内壁在转角的位置也设有圆弧段，尽量使止水翼121与止水体124之间的距离保持一致。但是为确保密封，止水件12最好采用整体模具成型工艺制造，以避免止水翼121变形后出现荷叶边的问题，影响密封效果。而对于弧形渡槽，由于转角较为平缓，可以采用挤压成型的工艺。

优选的方案如图5中，还设有临时密封环槽113，在密封环槽113内设有临时止水件13，临时止水件13的外表面设有弧形凸起部131，弧形凸起部131位于两个槽体1之间的接头缝4，在临时止水件13上设有沿环向的临时填充孔132。在需要更换止水件12时，将临时止水件13装入到临时密封环槽113内，充入压力水，使临时止水件13实现临时密封。密封的位置包括弧形凸起部131靠近根部的位置和临时止水件13的上下外壁。

止水件12和临时止水件13的材质优选采用橡胶，并用模具一次浇注成型。

实施例2：

如图3中，一种制备上述的航道渡槽的制备方法，包括以下步骤：

S1、设置外模6和内模9，其中外模6和内模均通过外模支架提供支撑，在内模9的内壁设有可拆模91，可拆模91为钢板结构，通过螺栓与内模9连接，可拆模91的厚度与强化内壁102的厚度相同；可拆模91的表面设有多个横截面为梯形的凸起部92，以提高强化内壁102与浇注体101之间的结合力。

S2、混凝土浇筑施工，制备浇注体101；混凝土浇筑施工为常规施工工艺。

S3、浇注体101养护并初凝可立后，通常为6~15天后，拆除内模9，取下可拆模91；

优选的方案中，本步骤中，在端模也设有可拆模91，拆除内模9时，同时拆除端模上的可拆模91；

在端模上固定安装端面止水板11，在浇筑强化内壁102时一同浇筑，将端面止水板11可靠的埋设在槽体1内；

端面止水板11设有沿环向的密封斜面112、密封环槽111和临时密封环槽113，密封斜面112向槽体1内壁开放，密封环槽111和临时密封环槽113依次远离密封斜面112；

在浇筑时，密封斜面112的位置设有临时密封件，以将密封斜面112、密封环槽111和临时密封环槽113封闭。临时密封件采用泡沫塑料制作，横截面形状与止水件12沿中线对切的形状相同。

S4、再次安装内模9，以超高性能混凝土分段浇筑强化内壁102；

优选的方案中，强化内壁102采用从下到上分段浇筑的方式，先浇筑并振捣底板段93、然后是浇筑并振捣侧墙段94，再浇筑并振捣顶肋段95；

在浇筑强化内壁102的过程中，布料时，布料管端头沿着槽体1的纵向运动布料。采用该方案是因为布料管在泵送超高性能混凝土时，容易使部分的钢纤维沿着布料管顺向，因此在布料时，沿着槽体1的纵向布料能够使较多的钢纤维的长度方向与槽体1的纵向一致，从而提高槽体1的抗弯性能。配合有机纤维对抗拉性能的提升，能够提高槽体1的抗弯强度。

通过以上步骤制备具有强化内壁102的航道渡槽。优选的，在拆模前对槽体1 进行预应力张拉。基于UHPC较高的抗腐蚀性能，本发明也可以应用在其他需要大量输送腐蚀性液体的领域。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种航道渡槽，包括槽体（1），槽体（1）的外壁设有多个沿纵向分布的环肋（2），还设有顶肋（103）和纵肋（3），其特征是：在槽体（1）的内壁设有强化内壁（102），所述的强化内壁（102）采用超高性能混凝土。

2.根据权利要求1所述的航道渡槽，其特征是：所述的强化内壁（102）抗压强度为130MPa以上，抗拉强度8MPa以上。

3.根据权利要求2所述的航道渡槽，其特征是：所述的超高性能混凝土中掺有固态组分重量比2%~9%的强化纤维，强化纤维包括钢纤维和有机纤维中一种或多种的组合。

4.根据权利要求3所述的航道渡槽，其特征是：固态组分包括以重量份记的硅酸盐水泥700~900份、粉煤灰200~300份、硅灰80~150份、石英砂700~1000份、聚羧酸减水剂30~35份、氧化镁5~10份；

强化纤维中钢纤维与有机纤维的重量比为0~2:5；

5.根据权利要求4所述的航道渡槽，其特征是：聚乙烯醇缩甲醛纤维的制备方法为将聚乙烯醇纤维束经水洗除去硫酸钠，然后浸入醛化溶液中1~20s，然后水洗；

6.根据权利要求1所述的航道渡槽，其特征是：在槽体（1）的两端设有沿环向的端面止水板（11），端面止水板（11）上至少设有一个密封环槽（111）和密封斜面（112），密封斜面（112）朝向槽体（1）内壁开放；

密封环槽（111）和密封斜面（112）内用于放置止水件（12），止水件（12）设有止水翼（121），止水翼（121）为向两侧延展的斜面体，止水翼（121）与止水体（124）连接，止水体（124）位于密封环槽（111）内，止水翼（121）位于密封斜面（112），止水翼（121）的内侧与密封斜面（112）贴合，在止水体（124）上还设有沿环向的填充孔（122）。

7.根据权利要求6所述的航道渡槽，其特征是：还设有临时密封环槽（113），在密封环槽（113）内设有临时止水件（13），临时止水件（13）的外表面设有弧形凸起部（131），弧形凸起部（131）位于两个槽体（1）之间的接头缝（4），在临时止水件（13）上设有沿环向的临时填充孔（132）。

8.一种制备权利要求1~7任一项所述的航道渡槽的制备方法，其特征是包括以下步骤：

S1、设置外模（6）和内模（9），在内模（9）的内壁设有可拆模（91），可拆模（91）通过螺栓与内模（9）连接，可拆模（91）的厚度与强化内壁（102）的厚度相同；

S2、混凝土浇筑施工，制备浇注体（101）；

S3、浇注体（101）初凝可立后，拆除内模（9），取下可拆模（91）；

S4、再次安装内模（9），以超高性能混凝土分段浇筑强化内壁（102）；

通过以上步骤制备具有强化内壁（102）的航道渡槽。

9.根据权利要求8所述的航道渡槽的制备方法，其特征是：步骤s3中，在端模也设有可拆模（91），拆除内模（9）时，同时拆除端模上的可拆模（91）；

在端模上固定安装端面止水板（11），在浇筑强化内壁（102）时一同浇筑，将端面止水板（11）埋设在槽体（1）内；

端面止水板（11）设有沿环向的密封斜面（112）、密封环槽（111）和临时密封环槽（113），密封斜面（112）向槽体（1）内壁开放，密封环槽（111）和临时密封环槽（113）依次远离密封斜面（112）；

在浇筑时，密封斜面（112）的位置设有临时密封件，以将密封斜面（112）、密封环槽（111）和临时密封环槽（113）封闭。

10.根据权利要求8所述的航道渡槽的制备方法，其特征是：步骤S4中，强化内壁（102）采用从下到上分段浇筑的方式，先浇筑底板段（93）、然后是侧墙段（94）和顶肋段（95）；

在浇筑强化内壁（102）的过程中，布料时，布料管端头沿着槽体（1）的纵向运动布料。