CN103696402A

CN103696402A - 一种钢索网护底型泥石流排导槽及其应用和施工方法

Info

Publication number: CN103696402A
Application number: CN201410001804.3A
Authority: CN
Inventors: 陈晓清; 游勇; 赵万玉; 陈剑刚; 王涛; 李德基
Original assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Current assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Priority date: 2014-01-01
Filing date: 2014-01-01
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2034-01-01
Also published as: CN103696402B

Abstract

本发明公开了一种适用于很大沟床纵比降泥石流沟谷的钢索网护底型泥石流排导槽及其施工方法。所述排导槽包括若干按一定间距设置的槽底横向贯穿型肋槛及其两侧的排导槽侧墙；相邻的上下游肋槛之间设有钢索网护底，钢索网的钢索与肋槛和侧墙固定连接；钢索网上方铺设块石，铺设块石的顶面与下游肋槛的顶面平齐。与现有技术相比，本发明充分利用相邻肋槛间填充的块石与泥石流相互作用来消耗部分泥石流运动动能，调控泥石流流速，并利用钢索网减少泥石流与槽底地基土体交换，从而控制泥石流对排导槽槽底的冲刷，保障正常排导功能发挥，减少后期维护费用。

Description

一种钢索网护底型泥石流排导槽及其应用和施工方法

技术领域

本发明涉及一种泥石流防治技术，特别是涉及一种适用于很大沟床纵比降泥石流沟的钢索网护底型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。

在汶川地震后，大量的崩塌滑坡为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源，出现了大量的特小流域泥石流和坡面泥石流，这类泥石流的沟床纵比降很大，一般超过0.15，甚至达到0.50。针对沟床比降很大的泥石流，如果使用目前常用的全衬砌型泥石流排导槽（俗称V型槽）来排导泥石流，会出现因泥石流在槽中运动速度太大而强烈磨蚀槽底，导致大大降低排导槽的使用寿命、增加运行期的维护费用。针对沟床比降很大的泥石流，如果使用目前常用的肋槛软基消能型泥石流排导槽（俗称东川槽）来排导泥石流，当肋槛间距较大时，会出现泥石流跌落高差过大，与槽底土体强烈作用而冲刷槽底，威胁肋槛安全，导致排导槽整体破坏；当肋槛间距较小时，不但会大大增加工程投资，也不能很好保障肋槛的安全。针对沟床比降很大的泥石流，如果使用箱体衬砌式泥石流排导槽（ZL201110380681.5）来排导泥石流，针对低频泥石流的防治效果较好，但针对高频泥石流，由于箱体壁的抗磨蚀能力和抗冲击能力有限，容易出现箱体壁被破坏而大大降低对泥石流的调控效果。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，针对沟床纵比降很大情况下泥石流强烈的磨蚀和冲刷作用常造成排导槽槽底严重破坏、无法正常使用、后期维护费用高昂的情况，提供一种安全性高、后期维护费用少、适用于很大沟床纵比降泥石流沟的钢索网护底型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：

本发明提出的一种钢索网护底型泥石流排导槽，包括若干按一定间距设置的槽底横向贯穿型肋槛及其两侧的排导槽侧墙；相邻的上下游肋槛之间设有钢索网护底，钢索网的钢索与肋槛和侧墙固定连接；钢索网上方铺设块石，铺设块石的顶面与下游肋槛的顶面平齐。所述肋槛的主要功能是稳定沟床；所述块石充填于上下游肋槛、侧墙和钢索网所包围的空间，其与泥石流相互作用来消耗部分泥石流运动动能，实现调控泥石流流速、控制泥石流对槽底冲刷和对肋槛磨蚀的目的；所述钢索网可以减少泥石流与槽底地基土体的交换，特别是控制地基土体参与泥石流活动，从而控制泥石流对排导槽槽底的冲刷，保障正常排导功能发挥，减少后期维护费用。为了使泥石流顺畅下泄，铺设块石的顶面与下游肋槛的顶面平齐。

钢索网的钢索与肋槛和侧墙固定连接的方式可以是：钢索网的钢索与肋槛和侧墙的钢筋焊接或绑扎连接，或钢索网的钢索与肋槛和侧墙上预留的挂钩连接。钢索网的钢索直径一般为0.005-0.01m，根据肋槛悬空高度h₂（即肋槛间间距L乘以沟床纵比降i）来规划；当肋槛悬空高度h₂较大时，钢索直径取大值，当肋槛悬空高度h₂较小时，钢索直径取小值。钢索网的网孔大小一般为0.1m×0.1m-0.3m×0.3m，根据泥石流容重来规划；当泥石流容重较小时，网孔取小值，当泥石流容重较大时，网孔取大值。

所述块石的粒径不小于0.2m，一般为0.2-0.5m，根据泥石流容重和沟床纵比降i来规划；当泥石流容重较小、沟床纵比降i较小时，块石粒径取小值，当泥石流容重较大、沟床纵比降i较大时，块石粒径取大值。铺设块石的厚度h₁一般为0.5-1.0m，根据肋槛悬空高度h₂来规划；当肋槛悬空高度h₂较小时，铺设厚度取小值，当肋槛悬空高度h₂较大时，铺设厚度取大值。

上下游肋槛间间距L主要根据排导槽槽底宽度B和沟床纵比降i来规划，上下游肋槛间间距L一般为4.0-10.0m；当沟床纵比降i较大时，肋槛间间距L取小值，当沟床纵比降i较小时，肋槛间间距L取大值。肋槛的结构尺寸根据肋槛间间距L、沟床纵比降i和铺设块石的厚度h₁来规划；肋槛沿纵坡方向宽度b一般为1.0-2.0m；肋槛高度h=L×i＋h₁＋h₀=h₂＋h₁＋h₀，式中h₂=L×i为肋槛悬空高度，L为肋槛间间距，i为沟床纵比降，i取值一般为0.15-0.35，h₁为铺设块石的厚度，h₀为钢索网下肋槛埋深，h₀取值一般为0.3-0.8m。肋槛采用混凝土或钢筋混凝土结构，混凝土一般为C30或C25或C20，钢筋混凝土的配筋率一般为0.5-1.5%；为了保障肋槛的抗磨蚀能力，肋槛顶部0.1-0.2m可设置为钢纤维混凝土，钢纤维的体积含量为0.8-1.5%，或者肋槛顶部采用钢板护面。

为了更适合沟床纵比降很大情况下均衡排泄泥石流，避免出现强烈冲刷和淤积的情况，排导槽槽底宽度B和排导槽深度H（即侧墙有效高度）之比大于等于2.0，即B/H≥2.0。本发明提出的钢索网护底型泥石流排导槽特别适用于沟床纵比降i为0.15-0.35的泥石流排导。

所述钢索网护底型泥石流排导槽在施工前，首先根据泥石流区域的实际情况规划设计排导槽，包括排导槽槽底宽度B、排导槽深度H、肋槛间间距L、肋槛悬空高度h₂；根据泥石流容重、肋槛悬空高度h₂和槽底沟床纵比降i来规划钢索网的钢索直径和网孔大小、铺设块石的厚度h₁和粒径；最后，规划肋槛的结构尺寸，包括肋槛沿纵坡方向宽度b和肋槛高度h。所述钢索网护底型泥石流排导槽的施工方法具体步骤如下：

A.根据规划的钢索直径和网孔大小制作钢索网，按照设计地基开挖线开挖排导槽的地基，然后施工排导槽侧墙和排导槽槽底的横向贯穿型肋槛，将肋槛与侧墙连为一体。

B.在相邻的上下游肋槛之间，将钢索网的钢索与肋槛和侧墙的钢筋焊接或绑扎连接；或在肋槛和侧墙上预留挂钩，然后将钢索网的钢索固定连接在预留挂钩上。

C.在钢索网上方，上下游肋槛、侧墙和钢索网所包围的空间内铺设块石，铺设块石的顶面与下游肋槛的顶面平齐。这样就形成完整的钢索网护底型泥石流排导槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：充分利用相邻肋槛间填充的块石与泥石流相互作用来消耗部分泥石流运动动能，调控泥石流流速，并利用钢索网减少泥石流与槽底地基土体交换，从而控制泥石流对排导槽槽底的冲刷，保障正常排导功能发挥，减少后期维护费用；与全衬砌型排导槽相比，在陡坡条件下排导泥石流更安全，后期维护费用降低50～80%，与肋槛软基消能型排导槽相比，工程可靠性大幅度提高，后期维护费用降低30～50%，与箱体衬砌式排导槽相比，后期维护费用降低20～40%。

附图说明

图1是钢索网的构造示意图。

图2是钢索网护底型泥石流排导槽的俯视示意图。

图3是钢索网护底型泥石流排导槽的纵剖面示意图。

图中标号如下：

1 肋槛 2 侧墙

3 钢索网 4 块石

L 肋槛间间距 i 沟床纵比降

h₁ 铺设块石的厚度 b 肋槛沿纵坡方向宽度

h₀ 钢索网下肋槛埋深 h 肋槛高度

B 槽底宽度 H 排导槽深度

h₂ 肋槛悬空高度

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所示。某泥石流沟流域面积1.86km²，为了控制泥石流灾害，规划在流域中部设置拦砂坝2座、堆积扇上修建排导槽400m。针对排导槽，槽底沟床纵比降i为0.35，排泄泥石流流量98m³/s、容重21kN/m³，为了控制泥石流强烈的磨蚀和冲刷作用采用钢索网护底型泥石流排导槽。钢索网护底型泥石流排导槽包括按一定间距设置的槽底横向贯穿型肋槛1及其两侧的排导槽侧墙2，相邻的上下游肋槛1之间设有钢索网3护底，钢索网3的钢索与肋槛1和侧墙2固定连接；钢索网3上方铺设块石4，铺设块石4的顶面与下游肋槛1的顶面平齐。

根据泥石流区域的实际情况——排泄泥石流流量98m³/s、容重21kN/m³，规划设计排导槽槽底宽度B为8.0m、排导槽深度H为2.5m、肋槛1间间距L为4.0m，肋槛1悬空高度h₂=L×i=4.0×0.35=1.4m。然后，根据肋槛1悬空高度h₂来规划钢索网3的钢索直径为0.01m；根据泥石流容重来规划钢索网3的网孔大小为0.3m×0.3m；根据泥石流容重和沟床纵比降i来规划铺设块石4的粒径为0.5m；根据肋槛1悬空高度h₂来规划铺设块石4的厚度h₁为1.0m。再根据沟床纵比降i，确定钢索网3下肋槛1埋深h₀为0.8m，进而计算出肋槛1高度h=h₂＋h₁＋h₀=1.4+1.0+0.8=3.2m；肋槛1沿纵坡方向宽度b取2.0m。

所述钢索网护底型泥石流排导槽按以下步骤进行施工：

第一步，根据规划的钢索直径0.01m和网孔大小0.3m×0.3m制作钢索网3，每张钢索网3长8.0m、宽2.0m，按照设计地基开挖线开挖排导槽的地基，然后施工排导槽侧墙2和排导槽槽底的横向贯穿型肋槛1，肋槛1沿纵坡方向宽度b为2.0m、高度h为3.2m、采用配筋率1.5%的C30钢筋混凝土结构、顶部采用厚度为10mm的钢板护面，将肋槛1与侧墙2连为一体。

第二步，在相邻的上下游肋槛1之间，将钢索网3的钢索与肋槛1和侧墙2的钢筋焊接连接。

第三步，在钢索网3上方，上下游肋槛1、侧墙2和钢索网3所包围的空间内铺设块石4，块石4粒径0.5m、铺设厚度1.0m，铺设块石4的顶面与下游肋槛1的顶面平齐。这样就形成完整的钢索网护底型泥石流排导槽。

实施例二

如图1、图2、图3所示。某泥石流沟流域面积9.52km²，为了控制泥石流灾害，规划在流域中部设置拦砂坝4座、堆积扇上修建排导槽560m。针对排导槽，槽底沟床纵比降i为0.15，排泄泥石流流量278m³/s、容重16kN/m³，为了控制泥石流强烈的磨蚀和冲刷作用采用钢索网护底型泥石流排导槽。钢索网护底型泥石流排导槽包括按一定间距设置的槽底横向贯穿型肋槛1及其两侧的排导槽侧墙2，相邻的上下游肋槛1之间设有钢索网3护底，钢索网3的钢索与肋槛1和侧墙2固定连接；钢索网3上方铺设块石4，铺设块石4的顶面与下游肋槛1的顶面平齐。

根据泥石流区域的实际情况——排泄泥石流流量278m³/s、容重16kN/m³，规划设计排导槽槽底宽度B为10.0m、排导槽深度H为5.0m、肋槛1间间距L为10.0m，肋槛1悬空高度h₂=L×i=10.0×0.15=1.5m。然后，根据肋槛1悬空高度h₂来规划钢索网3的钢索直径为0.005m；根据泥石流容重来规划钢索网3的网孔大小为0.1m×0.1m；根据泥石流容重和沟床纵比降i来规划铺设块石4的粒径为0.2m；根据肋槛1悬空高度h₂来规划铺设块石4的厚度h₁为0.5m。再根据沟床纵比降i，确定钢索网3下肋槛1埋深h₀为0.3m，进而计算出肋槛1高度h=h₂＋h₁＋h₀=1.5+0.5+0.3=2.3m；肋槛1沿纵坡方向宽度b取1.0m。

所述钢索网护底型泥石流排导槽按以下步骤进行施工：

第一步，根据规划的钢索直径0.005m和网孔大小0.1m×0.1m制作钢索网3，每张钢索网3长10.0m、宽9.0m，按照设计地基开挖线开挖排导槽的地基，然后施工排导槽侧墙2和排导槽槽底的横向贯穿型肋槛1，肋槛1沿纵坡方向宽度b为1.0m、高度h为2.3m、采用配筋率0.5%的C20钢筋混凝土结构、顶部设置0.1m钢纤维混凝土、钢纤维的体积含量为0.8%，将肋槛1与侧墙2连为一体。

第二步，在相邻的上下游肋槛1之间，将钢索网3的钢索与肋槛1和侧墙2的钢筋绑扎连接。

第三步，在钢索网3上方，上下游肋槛1、侧墙2和钢索网3所包围的空间内铺设块石4，块石4粒径0.2m、铺设厚度0.5m，铺设块石4的顶面与下游肋槛1的顶面平齐。这样就形成完整的钢索网护底型泥石流排导槽。

Claims

1.一种钢索网护底型泥石流排导槽，包括若干按一定间距设置的槽底横向贯穿型肋槛（1）及其两侧的排导槽侧墙（2），其特征在于：相邻的上下游肋槛（1）之间设有钢索网（3）护底，钢索网（3）的钢索与肋槛（1）和侧墙（2）固定连接；钢索网（3）上方铺设块石（4），铺设块石（4）的顶面与下游肋槛（1）的顶面平齐。

2.根据权利要求1所述的钢索网护底型泥石流排导槽，其特征在于：钢索网（3）的钢索与肋槛（1）和侧墙（2）的钢筋焊接或绑扎连接，或钢索网（3）的钢索与肋槛（1）和侧墙（2）上预留的挂钩连接。

3.根据权利要求1或2所述的钢索网护底型泥石流排导槽，其特征在于：钢索网（3）的钢索直径为0.005-0.01m，钢索网（3）的网孔大小为0.1m×0.1m-0.3m×0.3m；块石（4）的粒径为0.2-0.5m，铺设块石（4）的厚度h₁为0.5-1.0m。

4.根据权利要求3所述的钢索网护底型泥石流排导槽，其特征在于：上下游肋槛（1）间间距L为4.0-10.0m，肋槛（1）沿纵坡方向宽度b为1.0-2.0m；肋槛（1）高度h=L×i＋h₁＋h₀，式中L为肋槛（1）间间距，i为沟床纵比降、取值0.15-0.35，h₁为铺设块石（4）的厚度，h₀为钢索网（3）下肋槛（1）埋深、取值0.3-0.8m。

5.根据权利要求4所述的钢索网护底型泥石流排导槽，其特征在于：肋槛（1）为混凝土或钢筋混凝土结构；肋槛（1）顶部0.1-0.2m为钢纤维混凝土，或肋槛（1）顶部采用钢板护面。

6.根据权利要求1或2所述的钢索网护底型泥石流排导槽，其特征在于：排导槽槽底宽度B和排导槽深度H之比大于等于2.0。

7.如权利要求1所述的钢索网护底型泥石流排导槽的应用，其特征在于：适用于沟床纵比降i为0.15-0.35的泥石流排导。

8.如权利要求1所述的钢索网护底型泥石流排导槽的施工方法，其特征在于：所述钢索网护底型泥石流排导槽的施工方法，具体步骤如下：

A.按照设计地基开挖线开挖排导槽的地基，然后施工排导槽侧墙（2）和排导槽槽底的横向贯穿型肋槛（1），将肋槛（1）与侧墙（2）连为一体；

B.在相邻的上下游肋槛（1）之间，将钢索网（3）的钢索与肋槛（1）和侧墙（2）的钢筋焊接或绑扎连接；或在肋槛（1）和侧墙（2）上预留挂钩，然后将钢索网（3）的钢索固定连接在预留挂钩上；

C.在钢索网（3）上方，上下游肋槛（1）、侧墙（2）和钢索网（3）所包围的空间内铺设块石（4），铺设块石（4）的顶面与下游肋槛（1）的顶面平齐。