一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置及施工方法与流程

1.本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置及施工方法。


背景技术：

2.我国是一个多沙漠的国家，在我国西部地区内有大面积的沙漠，在西北地区兴建工程的过程中，采用风积沙作为工程材料是工程建设者面临的新挑战。风积沙是指被风吹，积淀的沙层，多见于沙漠、戈壁，其粒径主要分布在0.074~0.250
㎜
之间，含量高达90%以上，大于0.25
㎜
的颗粒极少，仅为0.1%，而小于0.074
㎜
的颗粒也只有不足9%，不均匀系数约为1.35。
3.近年来，随着灌区改造技术的不断进步，风积沙由于其储量大、物理性质特殊、造价低，成为西北地区灌区渠道一种常见的防冻胀材料。
4.由于风积沙属于非粘性土，自身粘聚力较差，在干性条件下，不易保持形状，因此在传统施工方法中，往往采用“水压法”，即将风积沙铺满开挖完成的渠道内部，然后往渠道内灌满水，水慢慢渗透将风积沙全部浸透使其成为湿润状态，然后用挖掘机结合人工修整，形成标准渠道断面。
5.在采用传统“水压法”施工时，风积沙浸水之后，需要采用挖掘机和人工修整边坡的方式，工序繁琐，由此带来的问题主要有：1、水在风积沙中存留的时间过长，风积沙渗透性很强，水在较短时间内将全部从风积沙层内渗走，导致风积沙含水率偏低，不易成形；2、渠道形状需人工修整，修整过程为保证渠道形状尺寸精度往往需要结合放线、铁锨拍打夯实等操作，需耗费大量人力物力；3、渠底、渠坡人工夯实的压实度不能保证。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：为了解决风积沙含水率低不易开挖成型的问题，本发明提供了一种用于沙漠地区渠道风积沙防冻胀层施工的多功能装置来解决上述问题。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，包括压实底板、两个压实侧板和两个端部封堵板，两个所述压实侧板的底部边缘通过转轴与所述压实底板的两侧边转动连接，用于开挖形成不同边坡坡度的渠道横断面，两个所述端部封堵板的底部与所述压实底板可拆卸连接，每个所述端部封堵板的两侧与两个压实侧板可拆卸连接，所述压实底板、两个压实侧板和两个端部封堵板相互连接形成内腔，所述内腔用于盛水，所述压实底板和压实侧板上均开设有外侧透水孔，所述端部封堵板上固定有用于连接挖掘机的标准接头。
8.作为优选，还包括多个阻水隔板，多个所述阻水隔板与所述压实侧板和压实底板靠内的一侧承插连接，所述阻水隔板上开设有内侧透水孔，所述内侧透水孔能够与所述外侧透水孔连通。
9.作为优选，还包括可伸缩连杆，所述可伸缩连杆上安装有锁定装置，所述可伸缩连
杆的两端可伸缩，所述可伸缩连杆的两端分别与两个压实侧板的上部边缘转动连接。
10.作为优选，所述压实底板、压实侧板和阻水隔板的边界处设置有微调槽，所述阻水隔板通过所述微调槽与所述压实底板和压实侧板承插连接。
11.作为优选，所述外侧透水孔和内侧透水孔呈梅花状分布，当外侧透水孔处于关闭状态时，所述内侧透水孔与外侧透水孔相互错开。
12.作为优选，所述外侧透水孔和内侧透水孔的直径为5mm~30mm。
13.作为优选，两个所述端部封堵板之间固定有加强连杆。
14.作为优选，所述压实底板和压实侧板的材质为强度不低于q235的c级碳素结构钢且厚度≥10mm，所述端部封堵板为不锈钢材质且厚度≥4mm。
15.作为优选，所述阻水隔板的材质为强度不低于q235的c级碳素结构钢且厚度≥5mm。
16.一种如上述的用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的施工方法，包括以下步骤：s1：根据渠道横断面，调整压实底板和压实侧板的角度，并用可伸缩连杆进行连接，连接完成后通过锁定装置对可伸缩连杆进行锁定，根据所需透水量大小调整阻水隔板的位置，装配两个端部封堵板，完成组装；s2：利用标准接头将用于沙漠地区渠道风积沙防冻胀层施工的多功能装置与市面常见的挖掘机连接；s3：在开挖完成的渠道内铺满风积沙，将挖掘机行驶至指定位置，利用微调槽调整透水量的大小，然后在内腔中注满水，内腔通过外侧透水孔和内侧透水孔往风积沙内渗水的同时，用挖掘机将风积沙开挖出标准断面，并利用内腔壁和水的自重将断面夯实，实现边开挖、边注水和边夯实。
17.本发明的有益效果是，其一，将传统的“水压法”施工的三步“浸水-开挖-人工压实”整合为一个装置、一个步骤，保证了风积沙在含水率较高的状态下施工，提高了工作效率，同时保证了断面精度；其二，利用可伸缩连杆结构，可适应多种渠道断面尺寸，通用性强；其三，采用机械夯实渠道断面，夯实效果大大提高，提高了工程质量，同时节约了人力、物力。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的最优实施例的结构示意图；图2是本发明用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的可伸缩连杆与锁定装置的结构示意图；图3是本发明用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的阻水隔板的内侧透水孔开启状态示意图；图4是本发明用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的阻水隔板的内侧透水孔关闭状态示意图；图5是本发明用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的端部封堵板的结构示意
图。
20.附图标记：1、压实底板；2、压实侧板；3、阻水隔板；4、端部封堵板；5、可伸缩连杆；6、加强连杆；7、标准接头；8、锁定装置；9、内侧透水孔；10、微调槽；11、转轴；12、外侧透水孔。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.如图1至图5所示，本发明提供了用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的实施例，包括压实底板1、两个压实侧板2和两个端部封堵板4，两个压实侧板2的底部边缘通过转轴11与压实底板1的两侧边转动连接，用于开挖形成不同边坡坡度的渠道横断面，两个端部封堵板4的底部与压实底板1可拆卸连接，每个端部封堵板4的两侧与两个压实侧板2可拆卸连接，压实底板1、两个压实侧板2和两个端部封堵板4相互连接形成内腔，内腔用于盛水，压实底板1和压实侧板2上均开设有外侧透水孔12，端部封堵板4上固定有用于连接挖掘机的标准接头7。
23.还包括可伸缩连杆5，可伸缩连杆5上安装有锁定装置8，可伸缩连杆5的两端可伸缩，可伸缩连杆5的两端分别与两个压实侧板2的上部边缘转动连接。
24.在挖掘渠道内的风积沙前，根据渠道断面的参数，调整压实底板1和压实侧板2之间的角度，使其与渠道横断面吻合，可适应多种渠道断面尺寸，通用性强，之后装配两个端部封堵板4，使端部封堵板4的边缘与压实底板1和压实侧板2承插连接进行固定，可伸缩连杆5的两端伸缩调节至适当长度，使伸缩连杆的两端始终保持与两个压实侧板2的上边缘相连接，通过锁定装置8将可伸缩连杆5锁紧，进而对压实侧板2的角度进行固定，最后将标准接头7与挖掘机连接，并将内腔中注满水，通过挖掘机带动装置整体沿渠道内移动，通过端部封堵板4将渠道内的部分风积沙推开，在风积沙上开挖出标准渠道断面，两个端部封堵板4之间固定有加强连杆6，提升端部封堵板4的连接强度，防止挖掘过程中端部封堵板4变形脱落，在挖掘的同时利用装置和水的自重，将挖出的断面夯实，并且在挖掘过程中，装置内的水能够通过外侧透水孔12渗入风积沙内，使风积沙保持湿润状态，采用机械夯实渠道断面，夯实效果大大提高，提高了工程质量，显著提高风积沙垫层的压实度保证率，同时减少了人工工作量，以便形成标准渠道断面，在挖掘过程中能够适时向内腔中注水，以保持内腔中的水位。
25.还包括多个阻水隔板3，多个阻水隔板3与压实侧板2和压实底板1靠内的一侧承插连接，阻水隔板3上开设有内侧透水孔9，内侧透水孔9能够与外侧透水孔12连通。
26.外侧透水孔12和内侧透水孔9呈梅花状分布，当外侧透水孔12处于关闭状态时，内侧透水孔9与外侧透水孔12相互错开。
27.压实底板1、压实侧板2和阻水隔板3的边界处设置有微调槽10，阻水隔板3通过微调槽10与压实底板1和压实侧板2承插连接。
28.当需要控制风积沙开挖时的含水率时，根据实际需要的透水量大小，调整阻水隔板3的位置，即通过将阻水隔板3上的微调槽10插接在压实底板1和压实侧板2上微调槽10的
不同位置，实现阻水隔板3的位置调整，使外侧透水孔12和内侧透水孔9部分连通或全部连通，进而使内腔中的水能够顺利从内侧透水孔9流入外侧透水孔12并渗透进入风积沙中。
29.外侧透水孔12和内侧透水孔9的直径为5mm~30mm。
30.压实底板1和压实侧板2的材质为强度不低于q235的c级碳素结构钢且厚度≥10mm，端部封堵板4为不锈钢材质且厚度≥4mm。
31.阻水隔板3的材质为强度不低于q235的c级碳素结构钢且厚度≥5mm。
32.一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的施工方法，包括上述的用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，还包括以下步骤：s1：根据渠道横断面，预制加工压实底板1、压实侧板2和端部封堵板4，调整压实底板1和压实侧板2的角度，使压缩侧板和压实底板1能够与渠道横断面吻合，并用可伸缩连杆5进行连接，连接完成后通过锁定装置8对可伸缩连杆5进行锁定。根据所需透水量大小调整阻水隔板3的位置，装配两个端部封堵板，完成组装。
33.s2：利用标准接头7将用于沙漠地区渠道风积沙防冻胀层施工的多功能装置与市面常见的挖掘机连接。
34.s3：在开挖完成的渠道内铺满风积沙，将挖掘机行驶至指定位置，利用微调槽10调整透水量的大小，然后在内腔中注满水，内腔通过外侧透水孔12和内侧透水孔9往风积沙内渗水的同时，用挖掘机将风积沙开挖出标准断面，并利用内腔壁和水的自重将断面夯实，实现边开挖、边注水和边夯实，施工过程中，根据内腔中的水量多少，适时向内腔中补水，直至整个渠道风积沙防冻胀层施工全部施工完成。
35.通过上述的用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置及施工方法，将传统的“水压法”施工的三步“浸水-开挖-人工压实”整合为一个装置和一个步骤，即开挖、浸水和压实同时完成，保证了风积沙在含水率较高的状态下施工，提高了工作效率，同时保证了断面精度。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

技术特征：
1.一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：包括压实底板（1）、两个压实侧板（2）和两个端部封堵板（4），两个所述压实侧板（2）的底部边缘通过转轴（11）与所述压实底板（1）的两侧边转动连接，用于开挖形成不同边坡坡度的渠道横断面，两个所述端部封堵板（4）的底部与所述压实底板（1）可拆卸连接，每个所述端部封堵板（4）的两侧与两个压实侧板（2）可拆卸连接，所述压实底板（1）、两个压实侧板（2）和两个端部封堵板（4）相互连接形成内腔，所述内腔用于盛水，所述压实底板（1）和压实侧板（2）上均开设有外侧透水孔（12），所述端部封堵板（4）上固定有用于连接挖掘机的标准接头（7）。2.如权利要求1所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：还包括多个阻水隔板（3），多个所述阻水隔板（3）与所述压实侧板（2）和压实底板（1）靠内的一侧承插连接，所述阻水隔板（3）上开设有内侧透水孔（9），所述内侧透水孔（9）能够与所述外侧透水孔（12）连通。3.如权利要求1所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：还包括可伸缩连杆（5），所述可伸缩连杆（5）上安装有锁定装置（8），所述可伸缩连杆（5）的两端可伸缩，所述可伸缩连杆（5）的两端分别与两个压实侧板（2）的上部边缘转动连接。4.如权利要求2所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：所述压实底板（1）、压实侧板（2）和阻水隔板（3）的边界处设置有微调槽（10），所述阻水隔板（3）通过所述微调槽（10）与所述压实底板（1）和压实侧板（2）承插连接。5.如权利要求4所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：所述外侧透水孔（12）和内侧透水孔（9）呈梅花状分布，当外侧透水孔（12）处于关闭状态时，所述内侧透水孔（9）与外侧透水孔（12）相互错开。6.如权利要求5所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：所述外侧透水孔（12）和内侧透水孔（9）的直径皆为5mm~30mm。7.如权利要求1所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：两个所述端部封堵板（4）之间固定有加强连杆（6）。8.如权利要求1所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：所述压实底板（1）和压实侧板（2）的材质皆为强度不低于q235的c级碳素结构钢且厚度≥10mm，所述端部封堵板（4）为不锈钢材质且厚度≥4mm。9.如权利要求2所述的一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置，其特征在于：所述阻水隔板（3）的材质为强度不低于q235的c级碳素结构钢且厚度≥5mm。10.一种如权利要求3~9中任一项所述的用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：根据渠道横断面，调整压实底板（1）和压实侧板（2）的角度，并用可伸缩连杆（5）进行连接，连接完成后通过锁定装置（8）对可伸缩连杆（5）进行锁定，根据所需透水量大小调整阻水隔板（3）的位置，装配两个端部封堵板，完成组装；s2：利用标准接头（7）将用于沙漠地区渠道风积沙防冻胀层施工的多功能装置与市面常见的挖掘机连接；s3：在开挖完成的渠道内铺满风积沙，将挖掘机行驶至指定位置，利用微调槽（10）调整透水量的大小，然后在内腔中注满水，内腔通过外侧透水孔（12）和内侧透水孔（9）往风积沙内渗水的同时，用挖掘机将风积沙开挖出标准断面，并利用内腔壁和水的自重将断面夯实，
实现边开挖、边注水和边夯实。

技术总结
本发明涉及水利工程技术领域，具体提供了一种用于沙漠渠道风积沙施工的多功能装置及施工方法，包括压实底板、压实侧板和端部封堵板，两个压实侧板的底部边缘通过转轴与压实底板的两侧边转动连接，用于开挖形成不同边坡坡度的渠道横断面，两个端部封堵板的底部与压实底板可拆卸连接，每个端部封堵板的两侧与两个压实侧板可拆卸连接，压实底板、两个压实侧板和两个端部封堵板相互连接形成内腔，内腔用于盛水，压实底板和压实侧板上均开设有外侧透水孔，封堵板上固定有用于连接挖掘机的标准接头。本发明能将沙漠地区渠道风积沙防冻胀层施工过程中的注水、开挖、夯实的流程简化，适应不同边坡坡比的渠道断面，提高了风积沙防冻胀层的施工效率。的施工效率。的施工效率。


技术研发人员：辛凤茂 田新星 杨凡 张军 孙强 张淑鹏 于茂 杨光 左文涛 张嘉琦 王永乐 乔世娇
受保护的技术使用者：中水北方勘测设计研究有限责任公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/9/22