一种适应冻融变形的边坡排水预制仿生构件的制作方法

本实用新型涉及一种排水沟，具体涉及一种适应冻融变形的边坡排水预制仿生构件。

背景技术：

冻土（包括多年冻土与季节性冻土）在全球广泛分布，冻土地区边坡结冰时会发生冻胀，坡面会发生轻微隆起变形，在暖季冰溶解后会发生融沉，冻胀力一般较排水结构自重大几十倍，这就导致目前的刚性排水结构很容易在冻胀力作用下发生错断、断裂破坏，失去排水效果。在多年冻土区这一问题尤为严重，常规的刚性排水沟无法抵抗冻胀变形，一个冻融循环作用下基本就完全破坏了，为了解决这一问题，现阶段区内采用干砌片石排水沟，干砌片石排水沟适应冻胀变形效果较好，但是空隙较多，容易漏水，排水效果较差，由于其采用的是干砌法施工，因此只能在地表平缓地带采用，无法作为坡面排水措施。

目前川藏高速、青藏高速、川藏铁路均处于勘察设计阶段，特别是青藏高速，大部分路段处于多年冻土区，急缺合适的边坡排水工程措施，基于此需要研制一套能适应高原缺氧、高寒的作业环境，又能适应冻胀、融沉循环变形的排水结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适应冻融变形的边坡排水预制仿生构件，类似动物关节可以转动，当冻胀或融沉发生，底板抬升或下降时，接口处跟着发生转动，但不脱离，以达到适应冻胀、融沉循环变形的目的。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种适应冻融变形的边坡排水预制仿生构件，其特征在于：

所述构件包括多节前小后大的u形槽体，依次顺接插装；

所述u形槽体包括底板和底板横向两侧与其垂直的侧板；底板为前窄后宽的等腰梯形板，横向两侧端面设置有底板纵向凸起；侧板为矩形板，底部内侧与底板纵向凸起对应的位置设置有侧板纵向槽；底板纵向凸起插入侧板纵向槽内，使底板和侧板组成前小后大的u形槽体。

底板前端的表面呈高度向前递减的弧面，形成凸弧面；

底板后端的底面呈凹弧面，形状与前端的凸弧面对应；

相邻两节u形槽体前后插接时，在后u形槽体的凸弧面位于在前u形槽体的凹弧面下方。

底板前端的凸弧面部位设置有横向贯通的底板圆孔，

侧板后端对应底板圆孔的位置设置有横向贯通的侧板圆孔；

相邻两节u形槽体前后插接时，在后u形槽体的底板圆孔对应在前u形槽体的侧板圆孔并插入钢筋棒。

钢筋棒直径小于底板圆孔和侧板圆孔1cm。

底板和侧板均为工厂模块化生产的混凝土预制块。

底板底面设置有防滑齿。

多节u形槽体依次顺接插装组成排水沟，底部设置有垫层。

垫层为15~20cm厚砂卵石垫层。

本实用新型具有以下优点：

（1）该预制构件为仿动物关节结构设计，把相邻构件像“动物关节”一样连接起来，形成排水体系。

（2）体系为柔性体系，冻胀或融沉发生时，由于是“动物关节”连接，在冻融变形过程中，连接部可以转动变形，不会被挤压破坏，可以适应冻融循环反复变形，并保持结构的稳定和排水功能。

（3）锯齿形底部可使构件与坡面垫层牢固连接，保持构件在坡面上的稳固性。

（4）采用装配化施工，不用现场浇筑混凝土，可以解决多年冻土区施工难题，在多年冻土区，零摄氏度以上开挖排水沟基槽时，冻土发生溶解，基槽侧壁会发生垮塌，零摄氏度以下施工时，混凝土无法浇筑，采用装配化施工即可解决这一问题。

（5）构件为预制构件，可集中预制，保证构件在寒冷环境下的质量和寿命。

（6）将槽体分为底板、侧板后，单个构件重量降低到50kg以下，可以采用人工搬运安装施工，施工便捷，能够适应高寒缺氧的作业环境。

（7）本实用新型可以适应的地面坡度为10-60%，可以作为急流槽、截水沟、排水沟等使用。

附图说明

图1为本实用新型后端主视图。

图2为本实用新型前端主视图。

图3为该排水沟侧板示意图。

图4为该排水沟底板示意图。

图5为该排水沟安装剖面示意图。

图6为该排水沟安装平面示意图。

图中：1-侧板、2-底板、3-侧板圆孔、4-底板圆孔、5-侧板纵向槽、6-底板纵向凸起、7-凹弧面、8-凸弧面、9-钢筋棒、10-防滑齿、11-垫层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及适应冻融变形的边坡排水预制仿生构件，所述构件包括多节前小后大的u形槽体，依次顺接插装。所述u形槽体包括底板2和底板2横向两侧与其垂直的侧板1；底板2为前窄后宽的等腰梯形板，横向两侧端面设置有底板纵向凸起6；侧板1为矩形板，底部内侧与底板纵向凸起6对应的位置设置有侧板纵向槽5；底板纵向凸起6插入侧板纵向槽5内，使底板2和侧板1组成前小后大的u形槽体。

底板2前端的表面呈高度向前递减的弧面，形成凸弧面8，为凸出的1/4圆弧型柱体；底板2后端的底面呈凹弧面7，形状与前端的凸弧面8对应，为1/4圆弧型柱的凹陷；相邻两节u形槽体前后插接时，在后u形槽体的凸弧面8位于在前u形槽体的凹弧面7下方。

底板2前端的凸弧面8部位设置有横向贯通的底板圆孔4，侧板1后端对应底板圆孔4的位置设置有横向贯通的侧板圆孔3；相邻两节u形槽体前后插接时，在后u形槽体的底板圆孔4对应在前u形槽体的侧板圆孔3并插入钢筋棒9，防止相邻两个u形槽体完全断开。钢筋棒9直径小于底板圆孔4和侧板圆孔3的直径1cm左右。由于两个u形槽体连接处为圆形接触，类似动物的关节一样，可以转动，当冻胀或融沉发生，底板抬升或下降时，接口处跟着发生转动，但不脱离，以达到适应冻胀、融沉循环变形的目的。

底板2和侧板1均为工厂模块化生产的混凝土预制块。底板2底面设置有防滑齿10。

多节u形槽体依次顺接插装组成排水沟，底部设置有垫层11。垫层11为15~20cm厚砂卵石垫层。

本实用新型采用仿动物关节的连接方式，相邻两块底板2可以转动变形，能适应冻胀、融沉变形，耐久性好。各部分具体说明如下：

（1）侧板1为矩形体，长度与宽度、高度为标准值，侧面底端上预留有一个矩形体凹槽，用于与底板2拼装。并预留有一个圆孔，用于确保相邻两个u形槽体圆形连接处连接紧密和插入钢筋棒9。

（2）底板2为梯形体，长度与宽度、高度为标准值，底板两个侧面均有一个矩形的棱柱凸起，用于插入两侧侧板1，组成u形槽体；底板2前段窄、后端宽，窄的一端厚度薄，带有一个1/4圆柱体，沿圆柱体轴向上有一个位于顶部的圆孔；宽的一端厚度大，底部有一个1/4圆柱体形凹槽。底板2底部设置锯齿状凸起，用于抗滑。

（3）底板2和侧板1上预留有圆形孔，当相邻的底板2和侧板1安装完成后，在两侧分别插入1根圆形的钢筋棒9，实现相邻两个u形槽体的连接，钢筋棒9直径较孔内径小1cm左右。

上述适应冻融变形的边坡排水预制仿生构件的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：放样、基槽开挖，铺设15~20cm厚砂卵石垫层；

步骤二：安装底板2，在底板2两侧安装侧板3，组成u形槽体，将第二块底板2插入第一块底板1下方，在第二块底板2上插入两块侧板3；在两块侧板上预留的孔中分别插入1根钢筋棒9，使连接部贴紧，并将两个u形槽体连接在一起，依次重复完成排水沟组装；

步骤三：采用砂卵石回填排水沟两侧的基坑肥槽，完成排水沟施工。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

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