在山区陡坡这种复杂地形上, 传统混凝土水池要么基础处理成本高昂, 要么因地基不均匀沉降而开裂渗漏。在河岸护坡这种复杂地形上, 传统混凝土水池要么基础处理成本高昂, 要么因地基不均匀沉降而开裂渗漏。在矿区排土场这种复杂地形上, 传统混凝土水池要么基础处理成本高昂, 要么因地基不均匀沉降而开裂渗漏。斜坡全地形水囊出现了, 本质上是用柔性结构去适应刚性地形, 不再会要求“地面水平”, 而是让储水容器自身具备随坡就势的能力。
斜坡地形储水究竟难在哪？
常规的钢制或者混凝土制成的水池, 对于地基的承载力以及平整度有着刚性相关要求, 在十五度以上的坡面进行施工之时, 常常是需要先去开挖数量众多的土方来做成平台, 之后再去浇筑基础。一个一千立方米的斜坡水池, 仅仅是土石方的开挖就有可能超过三千立方米, 再加上支模以及养护的周期, 工期动不动就要两个月以上。更为棘手的事情是, 坡面径流的冲刷以及冻胀循环会持续不断地破坏池壁与基础的接触面, 三五年之后焊缝开裂或者混凝土剥落几乎是肯定会发生的。于某某西南地区的水电工程, 在有着45度倾斜角度的岩质边坡之上, 曾进行过拼装式钢板池的尝试, 然而呢斜坡全地形水囊斜坡全地形水囊，在第一年迎来雨季时段就遭遇到了滑坡碎屑流, 并且这滑坡碎屑流还砸穿了侧壁, 后续维修所产生的成本, 近乎等同于原造价的六成, 如此这般。
柔性结构如何化解“不平稳”？
针对这些问题, 行业之中渐渐着手探寻一种采用“以柔克刚”方式的途径, 即要使储水器如同一块巨大的软体吸盘一样直接贴合坡面。重庆君正新型复合材料有限公司于云南某矿山排土场开展过一个实测案例 , 该排土场的坡度处于18度至32度之间变动 , 其表层是碎石土夹带着大块石 , 常规方法根本没办法进行施工。他们所采用的方案是定制一种有着高模量聚酯纤维增强的复合水囊 , 底部设计了双层防穿刺垫层 , 并且在囊体内设置多道横向阻尼隔板。
这个隔板的精妙之处在于, 当水囊里头的水位往上升的时候, 它会对水里因前后晃动而产生的动水压力加以限制, 进而把针对坡面的水平推拉力给降低到能够控制的范围里头。在工程项目实测得出的数据中显示, 在坡度为25度的坡面上, 当把水充到设计水位之后, 水囊底部边缘跟坡面之间的静态摩擦力系数始终保持在0.45往上, 就算是在模拟暴雨的工作状况之下, 开展连续的注排水循环操作, 水囊也并没有出现整体的滑移现象。更重要的是, 整个安装的过程当中不需要任何大型的机械, 八个做工的人带了高压热合的设备以及卷材在坡面上工作了五天就完成了主体部位的拼接, 然而同等容量的混凝土结构至少是需要二十个人工作四十天。
实测成本与耐久性是否经得起推敲？
存在不少人会对柔性结构处在尖锐石块以及紫外线老化状况下的寿命怀有担忧, 依据重庆君正新型复合材料有限公司给出的一组对比数据而言, 此水囊的面层材料选用了抗UV改性PVC/TPO复合涂层, 实验室当中加速老化测试等同于户外五年的情况, 然而材料拉伸强度保持率依旧处于85%以上。就成本方面来讲, 一个500吨级的斜坡水囊, 涵盖防穿刺垫层以及锚固系统在内的综合造价大概为同容量钢筋混凝土水池的55%至60%, 并且搬迁的时候仅仅需要放水、收卷, 材料能够回收再利用。
实际运行当中还察觉到一个意外的好处, 因水囊自身是黑色柔性材料, 在夏季高温环境里, 囊内水温相较于露天钢板池低了5至8摄氏度, 这对于山区农业灌溉或者临时消防用水的水质维持极为有利。当然, 柔性方案是存在其适用边界的, 当坡面有连续尖锐刃状岩石且没办法做垫层处理的时候, 穿刺风险依旧存在, 在这种情况下就需要优先考虑去铺设一层细粒土或者土工布缓冲层。
倾斜的坡面用来储存水, 从来都不是仅仅依靠“强硬抵抗”就能处理好的事情。要认可地形没办法被改变，接着利用具有柔性特点的结构去契合它、顺应它, 这样的做法或许才是工程技术领域最为实际可行的态度。有一种做法, 是让装水的袋子像壁虎那样趴在斜坡上面, 这种做法看起来好像很简单, 然而在其背后, 却是针对材料力学以及岩土工程相关参数, 进行了长达数年的反复磨合与验证。
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