[其他]無配筋輸水管道

在審

• 申請號: 88100225
• 申請日: 1988-01-17
• 公開（公告）號: CN88100225A
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發明（設計）人: 王敏
• 申請（專利權）人: 趙潤梅;孫曉東
• 主分類號: E02D29/10
• 分類號: E02D29/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于水利工程中的農田灌溉工程，它是一種不配筋的地下輸水管道。

在農田灌溉工程中，水的輸送是一個重要的問題，由于傳統的地面渠道輸水方式占地面積太多，滲漏問題嚴重，土方工程量太大，所以它的技術經濟效益很差。利用鋼筋混凝土管道輸水固然很好，但是由于技術復雜，材料短缺，成本很高，所以在現在的條件下也難以實現。

本發明的目的是為了提供一種新型管道技術，它可以以較小的代價，較快的速度，就地取材地解決農田灌溉的輸水問題，為農業生產服務。

無配筋輸水管道是一種組合式的地下管道，靠夯擊壓力成型，借土壓力工作。這種管道的斷面形式可以是方的，也可以是洞口形的;它的管徑最大可以做到200×200cm，它既可以單管工作，也可以多管并聯。圖1是無配筋輸水管道的結構圖。它是由管道的側壁（1）、底板（2）、頂板（3）和管道周圍被加固處理過的基土（4）四個部分組成的。在正常情況下，管道的頂板（3）、底板（2）與側壁（1）通過壓力結合在一起，在被加固處理過的基土（4）的支承下共同工作。

無配筋輸水管道的一個基本觀點是：它認為地基土壤對管道的支承方式并不局限于垂直承托，同時還有側土壓力和垂直壓力，并且這種壓力的數值還不是一個固定不變的常數，而是隨著土的狀態的改變，荷載歷史的影響和它們的接觸條件的不同而不同。根據這種觀點，對于靠夯擊壓力成型的管道來說，基土就不是一個孤立地存在，它與管道之間互相依賴，又互相制約。例如，在成型管道的時候，管道材料既沒有強度，也沒有體型，它是一種散狀物質，在基土的側限壓力作用下，它可以被夯得十分密實;當夯擊壓力大于側限壓力的時候，通過被夯材料的橫向擴張，不僅擠密了地基土壤，使之得到加固處理，并且還使管壁與基土之間處在緊密結合之中。按照文克爾基床學說，這種管道事實上是被嵌固在基土之中的。當管道開始工作的時候，管壁材料已經硬化，并達到設計強度，這時被加固處理過的基土就以被動土壓力的形式來支承管道的工作，并在管道的周圍形成一個應力圈，由于這個土壓力是在造管過程中產生的，所以，我們稱之為次生支承力。當應力圈內的基土有足夠的強度和穩定性的情況下，管道就可以達到借力的目的。根據我們在某新近沉積的軟弱土層中的初步試驗，基土中的側向應力加到0.56kg/cm²的時候，它也沒有產生明顯的壓縮變形。這就說明，天然地基土壤不僅是可以改造的，同時也是可以開發利用的。

根據以上基本原理，實施本發明的最佳方案是：首先，按照要求以溝槽的形式在地下挖出管道側壁位置上的土壤，可以人工開挖，也可以用機械開挖，如果基土太濕，還要通過晾曬等方式排除多余的水分，以改變土的狀態;其次，把拌制好的管道材料（如灰土或其它含有活性物質的相應材料），分層填入溝槽中，利用夯實機具進行強力夯實，在夯實管道側壁的同時也擠密它周圍的地基土壤，使之得到加固處理，然后，揭開地面，挖出管芯內的土壤，并在管道的底部分層填入同樣的材料進行強力夯實，以做出管道的底板;最后，以發或其它形式做出管道的頂板，如果地面有荷重要求，頂板宜做成鋼筋混凝土的。從設計上說，這種管道應埋在冰凍線以下，并且管頂距地面的距離（Z）不宜小于70cm，同時在施工時還要采取措施，防止管壁材料干裂。

依據以上方案實施的無配筋管道，是一種靠水的重力自行流動的輸水管道，它可以半管工作，也可以滿管工作，甚至還可以帶有150cm高的水頭。經過初步測算，一根用灰土材料做成的壁厚δ＝50cm，寬b＝200cm，高h＝200cm的方形管道，每米工程的材料費約為48.4元，這個數字不及同規格鋼筋混凝土管道預算價格的1/4，更重要的是它不需要鋼筋水泥就可以就地取材地得到解決;若與地面渠道相比，它不僅不占用耕地，并且還大大地減少了土方工程量，同時也解決了水的滲漏和蒸發的問題，具有很高的技術經濟效益。

附圖描述了本發明的一個實施例。

圖2是用灰土材料制作無配筋輸水管道的施工工藝圖。

圖3是無配筋輸水管道的工作原理圖。

由圖可知，管道的內壓P得到了應力圈內基土中次生支承力Rc的平衡，管壁材料在這里只承擔著傳遞壓力的作用。

這里需要說明的一點是：灰土是一種良好的防滲材料，這是一個公知的事實。但是，它的強度如何？能夠經得起水力沖刷嗎？一般說來，灰土材料的強度不是一個定值，它既不同于石灰的強度，也不同于土壤的強度，并且也不受這兩種物質所能達到的強度和性能的限制。根據我們的研究，灰土材料強度的形成是一個復雜的過程，我們用一般的粘性土壤和普通的石灰制成的灰土試塊，其28天強度最高可達30kg/cm²，三個月的強度可以達到或接近100kg/cm²，并具有良好的物理力學性能，在技術上完全可以滿足輸水的要求。同時，灰土也不是本輸水管道的唯一材料，根據本發明的工藝特點，凡是在技術上能夠滿足輸水工作的需要，如水泥或其它含有活性物質的材料都可以做為無配筋輸水管道的管壁材料，用于地下輸水工程之中。