CN107090804B - 一种柔性网泥石流拦砂坝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性网泥石流拦砂坝及其施工方法，拦砂坝包括若干用于将宽阔的泥石流沟道分割为若干柔性网适合的宽度范围的混凝土支墩，混凝土支墩呈台阶型上升并由下至上依次设置为第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯；每个混凝土支墩在具有相邻混凝土支墩的那一侧纵向中部均设置有侧向齿槛；混凝土支墩的底部设置有水平承台，水平承台底部设置有防滑齿槛和若干钢管桩。本发明结构施工简单、节约投资，可用于大型宽阔沟道的泥石流拦挡中。泥石流来临时泥石流由混凝土支墩分为多股，然后在相邻第一级阶梯之间的柔性网拦挡作用下堆积，随着堆积高度超过本段柔性网，泥石流依次在更高水平柔性网拦挡作用下堆积，实现对泥石流的治理。

Description

一种柔性网泥石流拦砂坝及其施工方法

技术领域

本发明涉及泥石流沟道治理工程领域，具体涉及一种柔性网泥石流拦砂坝及其施工方法。

背景技术

泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。

泥石流是暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流，它的面积、体积和流量都较大，而滑坡是经稀释土质山体小面积的区域，典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透流水山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。通常泥石流爆发突然、来势凶猛，可携带巨大的石块。因其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。因此，治理与防护泥石流有着不言而喻的重要性。

在泥石流沟道中，一般采用混凝土拦砂坝，并在坝身上设置***孔、坝顶上设置溢流口。一方面，大体积混凝土拦砂坝对于沟谷岸坡基础要求较高，基坑开挖大，增加了固体物源量；另一方面混凝土坝基础易发生变形且施工周期长、造价高。因此有必要设计一种简单实用的拦砂坝结构对泥石流沟道进行治理。

泥石流柔性网防护结构广泛应用于西方国家的泥石流治理工程中，具有节约投资，景观性好，便于安装等特点。但由于柔性网易于变形，结构不稳定，限制了其使用的宽度，柔性网强度也限制了拦挡高度。因此，如何改进柔性网扩大其使用范围，将柔性网应用于宽阔泥石流沟道对泥石流防治工程类型选择具有一定参考价值。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种柔性网泥石流拦砂坝及其施工方法将柔性网应用于泥石流治理工程中，结构设计简便、施工便捷不会对原沟道底床产生大量破坏，为泥石流的治理提供了良好的解决方案。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种柔性网泥石流拦砂坝，其包括若干用于将泥石流沟道分割为适合柔性网宽度范围的混凝土支墩，混凝土支墩呈台阶型上升，且由下至上依次设置为第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯；相邻两个混凝土支墩之间的第一级阶梯中部两侧设置有使混凝土支墩在泥石流堆积过程中更加稳固的侧向齿槛；相邻两个混凝土支墩的第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯之间均布设有柔性网；

混凝土支墩的底部设置有水平承台，水平承台下游底部设置有防滑齿槛；水平承台的上游底部设置有若干钢管桩。

进一步地，混凝土支墩的第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯内均设置有从底部贯通到顶部的若干配筋；配筋包括若干直径为20mm的钢筋和若干直径为12mm的箍筋，相邻两根钢筋的间距为20cm，相邻两根箍筋的间距为40cm。

进一步地，相邻两个第一级阶梯和第二级阶梯之间的柔性网均布设在下游侧，相邻两个第三级阶梯之间的柔性网均布设在上游侧。

进一步地，每个水平承台的横向长度为8m，纵向长度为13m，高度为2m。

进一步地，每个防滑齿槛均设置成梯形，防滑齿槛两底面的纵向长度分别为1.5m和2.5m，防滑齿槛的高度为2m，横向长度为8m。

进一步地，若干钢管桩设置成梅花形，每根钢管桩内均填充有水泥浆；两两相邻钢管桩的间距为0.8m，每根钢管桩的长度为10m，公称直径为10cm，壁厚4mm；每根钢管桩上均设置有若干孔距为50cm、孔径为10mm的开孔。

进一步地，每组相邻混凝土支墩的间距为20m；每个混凝土支墩的第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯内均设置有从底部到顶部的若干配筋。

进一步地，每个第一级阶梯的纵向长度为4.5m，高度为5m，横向长度为5m；每个第二级阶梯的纵向长度为1m，高度为5m，横向长度为5m；每个第三级阶梯的纵向长度为3.5米，高度为5m，横向长度为5m；

第一级阶梯内配筋的横向长度为5m，纵向长度为2m，高度为5m；第二级阶梯内配筋的横向长度为5m，纵向长度为1.5m，高度为10m；第三级阶梯内配筋的横向长度为5m，纵向长度为1.5m，高度为15m。

进一步地，每个侧向齿槛均设置成梯形，侧向齿槛两底面的纵向长度分别为1m和1.5m，横向长度为1.5m。

提供一种柔性网泥石流拦砂坝的施工方法，其包括以下步骤：

S1、在若干长度为10m、直径为10cm的钢管桩(3)上设置若干间距为10cm、直径为1cm的开孔，将钢管桩(3)以两两间距为0.8m的规格呈梅花形深入基底2-3m，并向每根钢管桩(3)内填充水泥浆；

S2、在钢管桩上浇筑水平承台和防滑齿槛，并按照钢筋间距20cm、箍筋间距40cm的规格在水平承台上设置配筋；

S3、在水平承台凝固至设计强度后，由下至上依次在水平承台上浇筑第一级阶梯、第二级阶梯和第三级阶梯，形成混凝土支墩，并在相邻两个混凝土支墩之间的第一级阶梯中部两侧设置纵向长度分别为1m和1.5m、横向长度为1.5m的梯形侧向齿槛；

S4、在相邻的两个第一级阶梯、相邻的两个第二级阶梯和相邻的两个第三级阶梯之间各布置一层柔性网。

本发明的有益效果为：

1、本发明将连续式的拦砂坝坝体改进为由数个规则的支墩结构，并且在相邻的支墩间设置柔性防护网成为含有过滤***的透水体，这样在施工本发明所述的拦砂坝时便可以减少对沟谷、沟道基础的开挖量。

2、通过布设混凝土支墩，使相邻两个混凝土支墩的间隔小于单个泥石流柔性网宽度的使用范围，在高度方向柔性网布设呈阶梯上升，突破了单个柔性网宽度的使用限制，使现有柔性网强度符合实际需求。本发明结构施工简单、节约投资，可用于大型宽阔沟道的泥石流拦挡中。泥石流来临时泥石流由混凝土支墩分为多股，然后在相邻第一级阶梯之间的柔性网拦挡作用下堆积，随着堆积高度超过本段柔性网，泥石流依次在更高水平柔性网拦挡作用下堆积，实现对泥石流的治理。

3、本发明所述的混凝土支墩对沟谷、沟道基础要求相对较低，而且不会对原沟道基础产生大量破坏，施工周期较短且节约投资。在加上两相邻支墩间含有过滤***的柔性网，既满足了拦挡固体物质的要求，又能透水和过流，结构设计简单且减少了工程风险，是一种安全可靠的泥石流沟道治理工程，特别适应于大型宽阔沟道的泥石流拦挡中。

4、防滑齿槛可以限制钢筋混凝土支墩沿沟道方向的位移。

5、侧向齿槛使得钢筋混凝土支墩在泥石流堆积过程中侧向更加的稳固。

6、在混凝土中进行配筋，可以增加混凝土的强度和刚度。纵向受力钢筋的主要作用是承受外力作用下梁内产生的拉力。架立钢筋的主要作用是固定箍筋保证其正确位置，并形成一定刚度的钢筋骨架。同时，架立钢筋还能承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力，防止裂缝产生。箍筋的主要作用是承受剪力。此外，箍筋与其他钢筋通过绑扎或焊接形成一个整体性良好的空间骨架。

7、梅花形布置的承载支撑点呈多角形分布，因而桩基的稳定性好，不均匀沉降小，不会随时间倾斜或者有裂缝。

8、钢管桩上设置的若干开孔便于水泥浆与周围底层固结为一体，提高钢管桩的固定效果。

9、钢管桩可以防止水平承台下部土层被冲刷，提高本发明的耐用稳固性。

附图说明

图1为本发明设置三个混凝土支墩的立体结构示意图。

其中：1、混凝土支墩；2、水平承台；3、钢管桩；4、防滑齿槛；5、柔性网；6、侧向齿槛；7、第一级阶梯；8、第二级阶梯；9、第三级阶梯。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示(本发明具有延续性，图中仅画出了3个水平承台2以及对应的其他部件，若需要将水平承台2设置为其他数量，只需在图1的基础上向两侧增加水平承台2以及对应的其他部件即可)，该柔性网泥石流拦砂坝包括若干用于将泥石流沟道分割为适合柔性网5宽度范围的混凝土支墩1，混凝土支墩1呈台阶型上升，且由下至上依次设置为第一级阶梯7、第二级阶梯8和第三级阶梯9；相邻两个混凝土支墩1之间的第一级阶梯7中部两侧设置有使混凝土支墩1在泥石流堆积过程中更加稳固的侧向齿槛6；相邻两个混凝土支墩1的第一级阶梯7、第二级阶梯8和第三级阶梯9之间均布设有柔性网5；

混凝土支墩1的底部设置有水平承台2，水平承台2下游底部设置有防滑齿槛4；水平承台2的上游底部设置有若干钢管桩3。

混凝土支墩1的第一级阶梯7、第二级阶梯8和第三级阶梯9内均设置有从底部贯通到顶部的若干配筋。

相邻两个第一级阶梯7和第二级阶梯8之间的柔性网5均布设在下游侧，相邻两个第三级阶梯9之间的柔性网5均布设在上游侧。

每个水平承台2的横向长度为8m，纵向长度为13m，高度为2m。

每个防滑齿槛4均设置成梯形，防滑齿槛4两底面的纵向长度分别为1.5m和2.5m，防滑齿槛4的高度为2m，横向长度为8m。

若干钢管桩3设置成梅花形，每根钢管桩3内均填充有水泥浆；两两相邻钢管桩3的间距为0.8m，每根钢管桩3的长度为10m，公称直径为10cm，壁厚4mm；每根钢管桩3上均设置有若干孔距为50cm、孔径为10mm的开孔。

每组相邻混凝土支墩1的间距为20m；每个混凝土支墩1的第一级阶梯7、第二级阶梯8和第三级阶梯9内均设置有从底部到顶部的若干配筋。

每个第一级阶梯7的纵向长度为4.5m，高度为5m，横向长度为5m；每个第二级阶梯8的纵向长度为1m，高度为5m，横向长度为5m；每个第三级阶梯9的纵向长度为3.5米，高度为5m，横向长度为5m。

配筋设置为三组并分别设置在第一级阶梯7、第二级阶梯8和第三级阶梯9内；第一级阶梯7内配筋的横向长度为5m，纵向长度为2m，高度为5m；第二级阶梯8内配筋的横向长度为5m，纵向长度为1.5m，高度为10m(第二级阶梯8内的配筋已部分进入第三级阶梯9中)；第三级阶梯9内配筋的横向长度为5m，纵向长度为1.5m，高度为15m；配筋包括若干直径为20mm的二级钢筋和若干直径为12mm的二级箍筋，相邻两根钢筋的间距为20cm，相邻两根箍筋的间距为40cm。

每个侧向齿槛6均设置成梯形，侧向齿槛6两底面的纵向长度分别为1m和1.5m，横向长度为1.5m。

该柔性网泥石流拦砂坝的施工方法包括以下步骤：

S1、基底的开挖：根据拟建拦砂坝的基底应力和坝基天然地基承载力等要求来设计开挖基坑至所需高程；

S2、钢管桩3的布设：结合拦砂坝所处的地形条件，将直径为10cm的钢管桩3打入基底以下2-3米，呈梅花形布置，间距为0.8m。钢管桩3内注入水泥浆，使得钢管与管内水泥浆结合为一体，构成复合钢管桩基；

S3、防滑齿槛4的布设：防滑齿槛4布设在水平承台2的坡脚处，深度2-5米，长度与宽度和水平承台2尺寸保持一致；

S4、钢筋混凝土水平承台2的施工：水平承台2的施工要与钢管桩3和防滑齿槛4衔接牢固，按照设计要求选定相应的混凝土标号和钢筋规格；

S5、钢筋混凝土支墩1的施工：根据工程勘察报告，确定土体内摩擦角、粘聚力等土力学参数，考虑拦砂坝在不同运行情况下的受力状态，进行拦砂坝支墩的抗滑、抗倾覆稳定性计算。以水平承台2为基础，当水平承台2达到设计强度后，开始由下往上逐级分层施工支墩阶梯直到完成整个支墩的施工工作，混凝土标号采用C20，主筋采用直径20mm二级钢筋，钢筋间距20cm，箍筋采用12mm二级钢筋，间距40cm；

S6、侧向齿槛6的施工：施工支墩最底部阶梯的同时，在支墩的外侧面一并进行梯形侧向齿槛6的施工，侧向齿槛6两底面的纵向长度分别为1m和1.5m，横向长度为1.5m；

S7、柔性网5的布设：在两相邻的支墩间布设多个柔性防护网，且柔性防护网在水平方向随着高度增高依次向上游布置。下游、中间部分柔性防护网布置于支墩第一、二级阶梯的下游侧，最上游端柔性防护网布置于支墩第三级的上游侧。

在本发明的一个实施例中，柔性网5的设置层数可以根据泥石流规模、沟道的深度等需要进行取舍。

本发明通过布设混凝土支墩1，使相邻两个混凝土支墩1的间隔小于单个泥石流柔性网5长度的使用范围，在高度方向柔性网5布设呈阶梯上升，使现有柔性网5高度符合实际需求。本发明结构施工简单、节约投资，可用于大型宽阔沟道的泥石流拦挡中。泥石流来临时泥石流由混凝土支墩1分为多股，然后在相邻第一级阶梯7之间的柔性网5拦挡作用下堆积，随着堆积高度超过本段柔性网5，泥石流依次在更高水平柔性网5拦挡作用下堆积，实现对泥石流的治理。

Claims (10)

1.一种柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：包括若干用于将泥石流沟道分割为适合柔性网(5)宽度范围的混凝土支墩(1)，所述混凝土支墩(1)呈台阶型上升，且由下至上依次设置为第一级阶梯(7)、第二级阶梯(8)和第三级阶梯(9)；相邻两个所述混凝土支墩(1)之间的第一级阶梯(7)中部两侧设置有使所述混凝土支墩(1)在泥石流堆积过程中更加稳固的侧向齿槛(6)；相邻两个所述混凝土支墩(1)的第一级阶梯(7)、第二级阶梯(8)和第三级阶梯(9)之间均布设有所述柔性网(5)；

所述混凝土支墩(1)的底部设置有水平承台(2)，所述水平承台(2)下游底部设置有防滑齿槛(4)；所述水平承台(2)的上游底部设置有若干钢管桩(3)。

2.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：所述混凝土支墩(1)的第一级阶梯(7)、第二级阶梯(8)和第三级阶梯(9)内均设置有从底部贯通到顶部的若干配筋；所述配筋包括若干直径为20mm的钢筋和若干直径为12mm的箍筋，相邻两根所述钢筋的间距为20cm，相邻两根所述箍筋的间距为40cm。

3.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：相邻两个第一级阶梯(7)和第二级阶梯(8)之间的柔性网(5)均布设在下游侧，相邻两个第三级阶梯(9)之间的柔性网(5)均布设在上游侧。

4.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：每个所述水平承台(2)的横向长度为8m，纵向长度为13m，高度为2m。

5.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：每个所述防滑齿槛(4)均设置成梯形，防滑齿槛(4)两底面的纵向长度分别为1.5m和2.5m，防滑齿槛(4)的高度为2m，横向长度为8m。

6.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：若干所述钢管桩(3)设置成梅花形，每根所述钢管桩(3)内均填充有水泥浆；两两相邻所述钢管桩(3)的间距为0.8m，每根所述钢管桩(3)的长度为10m，公称直径为10cm，壁厚4mm；每根所述钢管桩(3)上均设置有若干孔距为50cm、孔径为10mm的开孔。

7.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：每组相邻混凝土支墩(1)的间距为20m。

8.根据权利要求2所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：每个所述第一级阶梯(7)的纵向长度为4.5m，高度为5m，横向长度为5m；每个所述第二级阶梯(8)的纵向长度为1m，高度为5m，横向长度为5m；每个所述第三级阶梯(9)的纵向长度为3.5米，高度为5m，横向长度为5m；

所述第一级阶梯(7)内配筋的横向长度为5m，纵向长度为2m，高度为5m；所述第二级阶梯(8)内配筋的横向长度为5m，纵向长度为1.5m，高度为10m；所述第三级阶梯(9)内配筋的横向长度为5m，纵向长度为1.5m，高度为15m。

9.根据权利要求1所述的柔性网泥石流拦砂坝，其特征在于：每个所述侧向齿槛(6)均设置成梯形，侧向齿槛(6)两底面的纵向长度分别为1m和1.5m，横向长度为1.5m。

10.一种柔性网泥石流拦砂坝的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在若干长度为10m、直径为10cm的钢管桩(3)上设置若干间距为10cm、直径为1cm的开孔，将钢管桩(3)以两两间距为0.8m的规格呈梅花形深入基底2-3m，并向每根钢管桩(3)内填充水泥浆；

S2、在钢管桩(3)上浇筑水平承台(2)和防滑齿槛(4)，并按照钢筋间距20cm、箍筋间距40cm的规格在水平承台(2)上设置配筋；

S3、在水平承台(2)凝固至设计强度后，由下至上依次在水平承台(2)上浇筑第一级阶梯(7)、第二级阶梯(8)和第三级阶梯(9)，形成混凝土支墩(1)，并在相邻两个混凝土支墩(1)之间的第一级阶梯(7)中部两侧设置纵向长度分别为1m和1.5m、横向长度为1.5m的梯形侧向齿槛(6)；

S4、在相邻的两个第一级阶梯(7)、相邻的两个第二级阶梯(8)和相邻的两个第三级阶梯(9)之间各布置一层柔性网(5)。