一种用于解决坎儿井冻融循环破坏方法

摘要

本发明提出了一种用于解决坎儿井冻融循环破坏的方法，包括以下步骤：1）、清除竖井口及周边地面的松土，挖10-20cm深的圆形凹槽；2）、清除竖井内壁的松土，朝竖井径向挖10-20cm的环形凹槽；3）、在环形凹槽内贴上粘土砖层，并分别用粘土砖设置一圈凸出的上支撑环和下支撑环，在粘土砖层的外表面涂上一层沙浆保护层；4）、等沙浆晾干，在下支撑环上放置一个下井盖，下井盖的下表面为圆锥形，在上支撑环上放置一个上井盖；5）、往圆形凹槽内填上地面土，直到与地面水平。本发明一方面对坎儿井的竖井进行了加固，另一方面又有效的防止冻融循环对坎儿井造成破坏，有效的保护了坎儿井。

说明书

技术领域

本发明涉及坎儿井保护领域，特别涉及一种用于解决坎儿井冻融循环破坏的方法。

背景技术

新疆坎儿井至今已有2000多年的历史，是当地劳动人民利用地面坡度，将渗入地下的天山雪水不用任何动力引出地表用于生产、生活的古老水利设施。

新疆地区有水坎儿井有500多条，仍浇灌着大片绿洲良田，发挥着极大的社会效益和经济效益，2006年新疆坎儿井被列为全国重点文物保护单位。

新疆有水的坎儿井数量从1949年的1473条，到2010年第三次全国文物普查时统计的618条。这61年时间里有水坎儿井数量减少了855条，以平均每年14条的速度减少，坎儿井衰退速度之快令人震惊。

如图1，坎儿井由暗渠1、竖井2、明渠3、涝坝四部分组成。其中，在地面以下的暗渠常年空气温度、湿度比较稳定（温度20℃左右、湿度90%左右），而竖井口（竖井与地面的交汇处）则是暴露在新疆戈壁环境中，这种环境的季节性及昼夜温差非常大（夏季地表温度达60℃、冬季气温则会降至-25℃，湿度小于30%）。

例如在冬季，由于温差、湿差作用，暗渠内的湿热水汽将沿竖井上升并从竖井井口飘出，由于竖井井口附近内外极短距离内存在巨大的温湿度差，湿热水汽在竖井口快速冷凝，使井壁四周土体的含水率持续上升。此外受地下水毛细上升作用的影响，竖井口土体的温湿度也会升高。冬季新疆戈壁极端最低温度可达零下二三十度，冻结作用使土体中毛细水向冷端迁移，进而又会增大竖井井口段土层中湿度，零下低温使土体中毛细水冻结成冰，导致竖井井口周围土体发生膨胀。

当冬季过去气温升高土体冻结融化，应力释放，结构松弛。春夏季节竖井口附近土体中水含量蒸发，土体失水收缩出现表面裂纹，这样周而复始的作用，使土体结构破坏，凝聚力丧失，导致土体破坏。竖井口段土层先是底部片状剥落破坏，然后随塑性区扩展发展成块状剥落破坏，最后形成大面积坍塌破坏。竖井口土体坍塌，坍塌体坠入暗渠导致暗渠淤积后使水流堵塞，暗渠水流堵塞后暗渠水位上升侵泡暗渠渠壁土体，导致暗渠土体坍塌，最后整个坎儿井破坏干涸。

发明内容

本发明提出了一种用于解决坎儿井冻融循环破坏的方法，解决了现有技术中坎儿井的竖井受冻融循环影响后易坍塌破坏，坍塌体坠入暗渠导致暗渠淤积，最终破坏整个坎儿井的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于解决坎儿井冻融循环破坏的方法，包括以下步骤：

1）、以坎儿井的竖井口为中心，清除竖井口及周边地面的松土，挖10-20cm深的圆形凹槽，整平压实圆形凹槽表面；

2）、清除竖井内壁的松土，朝竖井径向挖10-20cm的环形凹槽，并整平压实；

3）、在环形凹槽内贴上粘土砖层，在环形凹槽上端和在距离地面以下1.5m处，分别用粘土砖设置一圈凸出的上支撑环和下支撑环，在粘土砖层的外表面涂上一层沙浆保护层；

4）、等沙浆晾干，在下支撑环上放置一个下井盖，下井盖的下表面为圆锥形，在上支撑环上放置一个上井盖；

5）、往圆形凹槽内填上地面土，直到与地面水平。

进一步，所述上井盖为木质上井盖。

进一步，所述下井盖为PVC上井盖。

本发明的有益效果：

1、清除竖井口及周边地面的松土，挖10-20cm深的圆形凹槽，整平压实圆形凹槽表面，可以使竖井口更牢固，防止竖井口坍塌；

2、清除了竖井内壁的松土，防止松土剥落，导致暗渠淤积，并为后面的粘土砖加固提供坚实的竖井内壁；

3、环形凹槽内贴上粘土砖，粘土砖外涂有沙浆保护层，一方面起到支撑、加固竖井的作用，防止竖井内壁原土松动剥落，导致暗渠淤积；另一方面也使竖井内壁免受冻融循环的破坏；

4、下井盖主要起到阻断湿热水汽，设在地面下1.5米处，是新疆地区最大冻深位置，使暗渠中的湿热水汽上升到下井盖底部时，水汽会凝结成水珠滴回到暗渠中，保证竖井口土体的干燥，避免冻融循环；下井盖底部设计成圆锥形的形状，使凝结的水珠在井盖底部的中间位置下滴，保证水珠直接滴入暗渠，不会滴在竖井内壁；

5、上井盖可以阻隔地表的沙土进入坎儿井的竖井，防止堵塞竖井和暗渠，盖上地面土可以有效的保护上井盖，采用木质材料，经济环保，便于开启，下井盖使用PVC材质，保证在高湿度环境中的耐久性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有坎儿井的结构示意图；

图2为采用本发明方法处理后的坎儿井的竖井的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于解决坎儿井冻融循环破坏的方法，包括以下步骤：

1）、以坎儿井的竖井口4为中心，清除竖井口4及周边地面12的松土，挖10-20cm深的圆形凹槽5，整平压实圆形凹槽5表面；

2）、清除竖井内壁的松土，朝竖井径向挖10-20cm的环形凹槽，并整平压实；

3）、在环形凹槽内贴上粘土砖层6，在环形凹槽上端和在地面12以下1.5m处，分别用粘土砖设置一圈凸出的上支撑环7和下支撑环8，在粘土砖层6的外表面涂上一层沙浆保护层9；

4）、等沙浆晾干，在下支撑环8上放置一个下井盖10，下井盖10的下表面为圆锥形，在上支撑环7上放置一个上井盖11；

5）、往圆形凹槽内填上地面土，直到与地面12水平。

进一步，所述上井盖11为木质上井盖。

进一步，所述下井盖10为PVC上井盖。

清除竖井口4及周边地面12的松土，挖10-20cm深的圆形凹槽5，整平压实圆形凹槽5表面，可以使竖井口4更牢固，防止竖井口4坍塌。清除了竖井内壁的松土，挖10-20cm的环形凹槽，防止松土剥落，导致暗渠淤积，并为后面的粘土砖层6提供坚实的础基。环形凹槽内贴上粘土砖层6，粘土砖层6外涂有沙浆保护层9，一方面起到支撑、加固竖井2的作用，防止竖井内壁原土松动剥落，导致暗渠淤积；另一方面也使竖井内壁免受冻融循环的破坏。下井盖10主要起到阻断湿热水汽，设在地面12下1.5m处，是新疆地区最大冻深位置，使暗渠1中的湿热水汽上升到下井盖10底部时，水汽会凝结成水珠滴回到暗渠中，保证竖井口4土体的干燥，避免冻融循环；下井盖10底部设计成圆锥形的形状，使凝结的水珠在下井盖10底部的中间位置下滴，保证水珠直接滴入暗渠，不会滴在竖井内壁。上井盖11可以阻隔地表的沙土进入坎儿井的竖井2，防止堵塞竖井2和暗渠1，盖上地面土可以有效的保护上井盖11，采用木质材料，经济环保，便于开启，下井盖10使用PVC材质，保证在高湿度环境中的耐久性。

挖10-20cm深的圆形凹槽5和挖10-20cm的环形凹槽，深度不深，不会破坏竖井2的原状，又能清理掉松土，防止松土剥落，导致暗渠1淤积或竖井2坍塌。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。