CN102174803B - 一种组装式泥石流排导槽及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组装式泥石流排导槽及其施工方法。所述排导槽包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，排导槽侧墙包括侧墙基础和设于侧墙基础之上的侧墙主体，若干预制好的钢筋混凝土长方箱体纵横相连、沿排导槽方向呈单列分布、构成所述侧墙主体，长方箱体顶面开敞、其余五面封闭、内部装填土体。与现有技术相比，本发明利用长方箱体的快速组装特点，可将长方箱体在远离排导槽的场地预先制备，与排导槽侧墙基础和排导槽槽底的施工同时进行，既能缩短施工周期，又能减小对排导槽现场周边环境的影响；利用长方箱体可直接装填沟内现存土体，从而解决施工材料大量运输的问题；与传统排导槽相比，可节省工程投资20～50％，节省施工期20～80％。

Description

一种组装式泥石流排导槽及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种泥石流防治技术，特别是涉及一种基于长方箱体快速装配侧墙的组装式泥石流排导槽及其施工方法。

背景技术

泥石流灾害是我国地质灾害的主要类型之一。随着山区经济的发展、西部大开发的深化，泥石流工程治理需求越来越旺盛。排导槽作为泥石流防治工程的主要类型之一，在泥石流治理中大量使用。

目前，泥石流排导槽主要采用浆砌石结构或混凝土结构，其次采用钢筋混凝土结构，其施工方法还是现场施工。现有结构的排导槽及其施工方法存在如下缺陷：第一，由于地基开挖、材料堆放、混凝土拌和等，易于造成施工现场环境破坏严重。第二，受施工场地限制，往往施工周期较长，而排导槽的施工对季节要求较高，一般在旱季施工、不能在雨季施工，需要对工序作周密的规划，否则某一环节出现拖延，则将导致整个工程受影响；当沟谷内有常流水时，导水处理的辅助工程费用较大，而且对常规施工影响很大。第三，现场施工对材料要求较高，一般的粘性含量太高、砾石强度偏低的土体不能用做浆砌石和混凝土材料，如果沟内缺乏浆砌石的石料和混凝土的骨料而需要从外面运入，则将导致工程投资大幅度增加。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，针对现有排导槽施工时对现场环境破坏较大、施工材料运输难、施工期长且易受施工季节影响的情况，提供一种施工快速、对现场破坏较小、可充分利用任何沟谷现存土体材料的组装式泥石流排导槽及其施工方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明提出的一种组装式泥石流排导槽，包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所述排导槽侧墙包括侧墙基础和设于侧墙基础之上的侧墙主体；若干预制好的钢筋混凝土长方箱体纵横相连、沿排导槽方向呈单列分布、构成所述侧墙主体(即侧墙主体包括若干层，每一层仅有一列长方箱体、沿排导槽走向分布，上下两层的长方箱体间呈纵向相连，同一层相邻的两个长方箱体间呈横向相连)；长方箱体顶面开敞、其余五面封闭、内部装填土体。构成侧墙主体的长方箱体为事先预制，不仅能缩短排导槽的施工周期，而且能减小对排导槽周边环境的影响。所述长方箱体为顶面开敞、其余五面封闭的结构，不仅便于长方箱体之间的纵横相连，以及往长方箱体内部装填土体，而且利用这种结构的长方箱体组装的排导槽侧墙能依靠长方箱体自身的重力具有较高抗压强度和较高稳定性，也才能有效抵抗来自排导槽内的泥石流冲击。

所述长方箱体的几何尺寸根据排导槽侧墙的空间尺寸进行规划，而排导槽侧墙的空间尺寸根据泥石流区域的实际情况进行规划。所述长方箱体的几何尺寸可以如下原则取值：①排导槽的侧墙高度H为长方箱体高度h的整数倍，即h＝H/n1，其中n1为倍数；限于长方箱体垂直方向的抗压强度，侧墙高度H一般小于等于8.0m；长方箱体高度h一般取0.8-1.5m，以保证长方箱体的稳定性。②排导槽的侧墙宽度B等于长方箱体短边边长b；长方箱体短边边长b一般取1.0-1.5m。③为了利用长方箱体尽量填充侧墙主体空间，长方箱体在平面上可以横向交错以加强平面稳定性(所述平面是指排导槽侧墙的侧壁，也即所有长方箱体沿排导槽方向形成的平面，参照图5所示)，长方箱体长边边长a可以考虑两种尺寸，取a’或2a’；a’的确定可以依据长方箱体重量控制在2500KG以内来估算，即长方箱体重量小于等于2500KG，一般a’取1.0-1.5m，因此长方箱体长边边长a一般取1.0-1.5m或2.0-3.0m。控制长方箱体重量的目的在于方便在交通不便的沟内运输以及可使用简易方法吊装。

为了保证排导槽侧墙的稳定性，所述排导槽侧墙可采用背斜式(即排导槽侧墙向排导槽外侧倾斜)。当侧墙高度H小于等于4.0m时，排导槽侧墙也可采用直墙式，即可以是背斜式或直墙式。为了防止泥石流从排导槽侧墙上方漫流，所述排导槽侧墙还可设有侧墙顶，侧墙顶设于所述侧墙主体的上部，为浆砌石或混凝土封闭顶面。

一般来说，构成侧墙主体的同一层长方箱体高度h相等，因此为了保证在同一层长方箱体之间的平面整体性，预制时在长方箱体短边侧壁上设有供长方箱体间横向相连的水平向连接孔(即同一层相邻的两个长方箱体间通过长方箱体短边侧壁呈横向相连)，所述水平向连接孔可采用螺栓进行连接；水平向连接孔为2-4个，水平向连接孔的位置要便于同一层长方箱体间前后横向连接，水平向连接孔的直径一般为0.02-0.03m。为了减小水重量对长方箱体的压力以及排导槽内侧边坡水压力对侧墙的水平推力，预制时在长方箱体底板和长方箱体侧壁下部设有排水孔，充分排泄长方箱体内的水；长方箱体短边侧壁上的排水孔为2-4个，长方箱体长边侧壁上的排水孔为2-8个，长方箱体底板上的排水孔为2-4个；排水孔为圆孔，直径一般为0.03-0.06m。为了增加长方箱体上下两层之间的连接，预制时在长方箱体底板的四个角分别设有供长方箱体间纵向相连的竖向连接孔(当长方箱体内设有横隔时，长方箱体被分隔成2个小箱体，分隔后的每个小箱体底板的四个角均可分别设有竖向连接孔)，连接方式可以是将钢筋穿过竖向连接孔焊接在上下层长方箱体侧壁伸出的钢筋上；竖向连接孔的大小为0.03×0.03m²-0.04×0.04m²。为了吊装方便，在长方箱体的两端内侧壁上可预留吊装挂钩各1个。

所述的预制长方箱体为不封顶的敞口薄壁长方体，当长方箱体长边边长a为2.0-3.0m时，长方箱体内增加1个与长方箱体短边平行的横隔；增加横隔的目的是增加长方箱体的强度。长方箱体侧壁厚度t₁按照能够承受其上方长方箱体压力和泥石流的冲击力设计，一般取0.08-0.12m，长方箱体底板厚度、横隔厚度t₂一般取0.06m。所述长方箱体采用钢筋混凝土结构，长方箱体侧壁为单面或双面配筋，长方箱体底板和横隔为单面配筋，总体体积配筋率为0.5-2.0％，钢筋直径为0.006-0.012m，混凝土一般为C35、C30、C25。所述长方箱体内部装填土体，尽量利用沟道内堆积土体材料。长方箱体内部装填土体的最大粒径需要根据长方箱体短边边长b来确定，一般为长方箱体短边边长b的二分之一(即b/2)，即筛除最大粒径以上土体颗粒再装填。为了保证侧墙主体强度，对装填的土体进行夯实或振捣密实。

所述组装式泥石流排导槽的施工方法，具体步骤如下：

A.根据泥石流区域的实际情况规划设计排导槽，包括排导槽侧墙的空间尺寸(包括侧墙高度H、侧墙宽度B等)；根据排导槽侧墙的空间尺寸规划预制长方箱体的几何尺寸(包括长方箱体高度h、长方箱体短边边长b和长方箱体长边边长a)；从立面上规划预制长方箱体在排导槽侧墙中的充填空间位置，即规划每一个长方箱体在排导槽侧墙中的具体位置等。

B.按照设计地基开挖线开挖排导槽的地基，利用钢筋混凝土或混凝土或浆砌石处理地基两侧底部形成侧墙基础，利用钢筋混凝土或混凝土或浆砌石处理两侧侧墙基础之间的地基部分为排导槽槽底，同时将规划的长方箱体在远离排导槽的场地预先制备。

C.将预制好的钢筋混凝土长方箱体从侧墙基础开始从下往上逐层依次吊装，然后将长方箱体进行纵横方向的连接处理(即将每个长方箱体与其前后同一层的长方箱体横向相连，并与其上下层的长方箱体纵向相连)，同时每吊装一层就在长方箱体内装填开挖地基时挖出的沟道内土体，并将土体夯实或振捣密实，形成侧墙主体。

D.在长方箱体安装达到可能填充侧墙主体最大空间后，对侧墙主体与沟床横断面线之间的空间填土(如果设有侧墙顶，填土之后在侧墙主体上部采用浆砌石或混凝土封闭顶面形成侧墙顶)，最终形成组装式泥石流排导槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：充分利用长方箱体的快速组装特点，可将长方箱体的制备与排导槽侧墙基础和排导槽槽底的施工同时进行，大大缩短了施工周期；长方箱体可在远离排导槽的场地预先制备，减小了排导槽侧墙施工对排导槽现场周边环境的影响；对于沟道内缺乏建筑材料的场地，利用长方箱体可直接装填沟内现存土体，从而解决施工材料大量运输的问题；与传统排导槽相比，可节省工程投资20～50％，节省施工期20～80％。

附图说明

图1是当长方箱体长边边长a取1.0-1.5m时的长方箱体示意图。

图2是当长方箱体长边边长a取2.0-3.0m时的长方箱体示意图。

图3是排导槽槽底为横向贯穿型肋槛、排导槽侧墙为直墙式的组装式泥石流排导槽的横断面示意图。

图4是排导槽槽底为全衬砌底板、排导槽侧墙为背斜式的组装式泥石流排导槽的横断面示意图。

图5是组装式泥石流排导槽侧墙的纵断面示意图。

图中标号如下：

1  长方箱体                2  侧墙基础

3  横向贯穿型肋槛          4  全衬砌底板

5  水平向连接孔            6  排水孔

7  竖向连接孔              8  横隔

a  长方箱体长边边长        b  长方箱体短边边长

h  长方箱体高度            H  侧墙高度

B  侧墙宽度                t₁ 长方箱体侧壁厚度

t₂ 横隔厚度

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。

实施例一

如图1、图2、图3、图5所示。某泥石流沟流域面积5.6km²，为了控制泥石流灾害，规划在流域中部设置谷坊5座、拦砂坝1座、排导槽700m。针对排导槽，采用如下施工方法进行：

第一步，根据泥石流沟流域情况规划设计槽底为横向贯穿型肋槛3、直墙式侧墙的泥石流排导槽，排导槽的侧墙高度H为3.0m，排导槽侧墙宽度B为1.0m。由于该排导槽的侧墙高度H≤8.0m，拟采用本发明的组装式泥石流排导槽。所述组装式泥石流排导槽包括若干预制好的钢筋混凝土长方箱体1纵横相连、沿排导槽方向呈单列分布、构成排导槽侧墙主体，长方箱体1顶面开敞、其余五面封闭。根据规划的排导槽侧墙的空间尺寸，规划预制长方箱体1的几何尺寸：

①按照排导槽的侧墙高度H为长方箱体1高度h的整数倍n1，初步拟定n1取2，得长方箱体1高度h＝3.0/2＝1.5m；②按照排导槽的侧墙宽度B等于长方箱体1短边边长b，得长方箱体1短边边长b＝1.0m；③长方箱体1长边边长a分别取两种尺寸，取长方箱体1长边边长a＝1.5m、3.0m(分别如图1、图2所示)。

从规划的排导槽侧墙立面上，规划上述两种规格的长方箱体1每一个在排导槽侧墙中的充填空间位置，如图3、图5所示。

第二步，按照规划的排导槽的设计地基开挖线开挖排导槽的地基，利用C20混凝土处理地基两侧底部形成侧墙基础2，利用C20混凝土处理两侧侧墙基础2之间的地基部分为横向贯穿型肋槛3，在开挖、处理地基的同时在远离排导槽的场地进行第一步中规划的两种规格长方箱体1的预先制备。

预制时，对长边边长a＝3.0m的长方箱体1内增加1个与长方箱体1短边平行的横隔8。长方箱体1侧壁厚度t₁为0.08m；长方箱体1底板厚度、横隔8厚度t₂分别为0.06m。两种尺寸的长方箱体1均采用钢筋混凝土结构，长方箱体1侧壁、底板和横隔8均为单面配筋，总体体积配筋率为0.5％，钢筋直径为0.006m，混凝土为C25。这样两种规格的长方箱体1重量均不超过2500KG，便于利用中小型拖拉机通过沟内机耕道运输且便于人工简易设备吊装。

预制时在长方箱体1短边侧壁上设有供长方箱体1间采用螺栓进行横向相连的水平向连接孔5，水平向连接孔5为2个，水平向连接孔5的直径为0.02m。长方箱体1底板和长方箱体1侧壁上设有排水孔6，长方箱体1短边侧壁和底板上的排水孔6分别为2个，两种尺寸的长方箱体1长边侧壁上的排水孔6分别为2、4个，排水孔6是直径为0.03m的圆孔。长方箱体1底板的四个角分别设有供长方箱体1间纵向相连的竖向连接孔7(对其内设有横隔8的长方箱体1，长方箱体1被分隔成2个小箱体，分隔后的每个小箱体底板的四个角均有竖向连接孔7)，连接方式是将钢筋穿过竖向连接孔7焊接在上下层长方箱体1侧壁伸出的钢筋上，竖向连接孔7的大小为0.03×0.03m²。

第三步，将第二步中预制好的钢筋混凝土长方箱体1从侧墙基础2开始从下往上逐层依次吊装，然后通过水平向连接孔5和竖向连接孔7将长方箱体1进行纵横方向的连接处理，同时每吊装一层就在长方箱体1内装填开挖地基时挖出的沟道内土体，并将土体夯实或振捣密实，形成排导槽侧墙主体。长方箱体1内部装填土体的最大粒径为0.5m。

第四步，在长方箱体1安装达到能填充侧墙主体最大空间后，对侧墙主体与沟床横断面线之间的空间填土，最终形成组装式泥石流排导槽。其结构为预制好的钢筋混凝土长方箱体1纵横相连、沿排导槽方向呈单列分布、构成侧墙主体，长方箱体1顶面开敞、其余五面封闭、内部装填土体；所述侧墙主体设于侧墙基础2之上；侧墙主体和侧墙基础2共同构成排导槽槽底两侧的排导槽侧墙。

实施例二

如图1、图2、图4、图5所示。与实施例一相同之处不在赘述，不同之处在于：

第一步，针对泥石流沟流域面积20.0km²，规划设计槽底为全衬砌底板4、背斜式侧墙的泥石流排导槽，排导槽的侧墙高度H为8.0m，排导槽侧墙顶宽B为1.5m。由于该排导槽的侧墙高度H≤8.0m，拟采用本发明的组装式泥石流排导槽。根据规划的排导槽侧墙的空间尺寸，规划预制长方箱体1的几何尺寸：

①按照排导槽的侧墙高度H为长方箱体1高度h的整数倍n1，初步拟定n1取10，得长方箱体1高度h＝8.0/10＝0.8m；②按照排导槽的侧墙宽度B等于长方箱体1短边边长b，得长方箱体1短边边长b＝1.5m；③长方箱体1长边边长a分别取两种尺寸，取长方箱体1长边边长a＝1.0m、2.0m(分别如图1、图2所示)。

从规划的排导槽侧墙立面上，规划上述两种规格的长方箱体1每一个在排导槽侧墙中的充填空间位置，如图4、图5所示。

第二步，利用浆砌石处理地基两侧底部形成侧墙基础2，利用浆砌石处理两侧侧墙基础2之间的地基部分为全衬砌底板4。

长方箱体1侧壁厚度t₁为0.12m。两种尺寸的长方箱体1均采用钢筋混凝土结构，长方箱体1侧壁为双面配筋，长方箱体1底板和横隔8均为单面配筋，总体体积配筋率为2.0％，钢筋直径为0.012m，混凝土为C35。

水平向连接孔5为4个，水平向连接孔5的直径为0.03m。长方箱体1短边侧壁和底板上的排水孔6分别为4个，两种尺寸的长方箱体1长边侧壁上的排水孔6分别为4、8个，排水孔6是直径为0.06m的圆孔。竖向连接孔7的大小为0.04×0.04m²。

第三步，长方箱体1内部装填土体的最大粒径为0.75m。

第四步，在长方箱体1安装达到能填充侧墙主体最大空间后，对侧墙主体与沟床横断面线之间的空间填土，最终形成组装式泥石流排导槽，侧墙主体和侧墙基础2共同构成排导槽槽底两侧的排导槽侧墙；还可填土之后在侧墙主体上部采用浆砌石封闭顶面形成侧墙顶，最终形成组装式泥石流排导槽，侧墙顶、侧墙主体和侧墙基础2共同构成排导槽槽底两侧的排导槽侧墙。

Claims (10)

1.一种组装式泥石流排导槽，包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所述排导槽侧墙包括侧墙基础(2)和设于侧墙基础(2)之上的侧墙主体，其特征在于：若干预制好的钢筋混凝土长方箱体(1)纵横相连、沿排导槽方向呈单列分布、构成所述侧墙主体，长方箱体(1)顶面开敞、其余五面封闭、内部装填土体。

2.根据权利要求1所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：排导槽的侧墙高度H为长方箱体(1)高度h的整数倍，排导槽的侧墙宽度B等于长方箱体(1)短边边长b。

3.根据权利要求2所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：侧墙高度H小于等于8.0m；长方箱体(1)高度h为0.8-1.5m；长方箱体(1)短边边长b为1.0-1.5m；长方箱体(1)长边边长a为1.0-1.5m或2.0-3.0m；长方箱体(1)重量小于等于2500KG。

4.根据权利要求3所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：当侧墙高度H大于4.0m时，排导槽侧墙为背斜式；当侧墙高度H小于等于4.0m时，排导槽侧墙为背斜式或直墙式。

5.根据权利要求2所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：长方箱体(1)短边侧壁上设有供长方箱体(1)间横向相连的水平向连接孔(5)，长方箱体(1)底板和长方箱体(1)侧壁上设有排水孔(6)，长方箱体(1)底板的四个角分别设有供长方箱体(1)间纵向相连的竖向连接孔(7)。

6.根据权利要求5所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：水平向连接孔(5)为2-4个，直径为0.02-0.03m；长方箱体(1)短边侧壁上的排水孔(6)为2-4个，长方箱体(1)长边侧壁上的排水孔(6)为2-8个，排水孔(6)直径为0.03-0.06m；竖向连接孔(7)的大小为0.03×0.03m²-0.04×0.04m²。

7.根据权利要求1-6任一所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：侧墙顶设于所述侧墙主体的上部，为浆砌石或混凝土封闭顶面。

8.根据权利要求3所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：当长方箱体(1)长边边长a为2.0-3.0m时，长方箱体(1)内增加1个与长方箱体(1)短边平行的横隔(8)；长方箱体(1)侧壁厚度t₁为0.08-0.12m，长方箱体(1)底板厚度、横隔(8)厚度t₂为0.06m。

9.根据权利要求8所述的组装式泥石流排导槽，其特征在于：长方箱体(1)侧壁为单面或双面配筋，长方箱体(1)底板和横隔(8)为单面配筋，总体体积配筋率为0.5-2.0％，钢筋直径为0.006-0.012m；长方箱体(1)内部装填土体的最大粒径为长方箱体(1)短边边长b的二分之一。

10.如权利要求1所述的组装式泥石流排导槽的施工方法，其特征在于：所述组装式泥石流排导槽的施工方法，具体步骤如下：

A.根据排导槽侧墙的空间尺寸规划预制长方箱体(1)的几何尺寸；从立面上规划预制长方箱体(1)在排导槽侧墙中的充填空间位置；

B.按照设计地基开挖线开挖排导槽的地基，利用钢筋混凝土或混凝土或浆砌石处理地基两侧底部形成侧墙基础(2)，利用钢筋混凝土或混凝土或浆砌石处理两侧侧墙基础(2)之间的地基部分为排导槽槽底，同时将规划的长方箱体(1)在远离排导槽的场地预先制备；

C.将预制好的钢筋混凝土长方箱体(1)从侧墙基础(2)开始从下往上逐层依次吊装，然后将长方箱体(1)进行纵横方向的连接处理，同时每吊装一层就在长方箱体(1)内装填开挖地基时挖出的沟道内土体，并将土体夯实或振捣密实，形成侧墙主体；

D.对侧墙主体与沟床横断面线之间的空间填土，最终形成组装式泥石流排导槽。

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