CN106087953B - 一种防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法，步骤如下：1)在弃土场的底部地表开挖排水主沟和若干排水支沟，同时在整个弃土场底部铺设碎石透水层，其上再铺设土工布，渣土堆放于土工布上方；2)在所述的土工布上面每一定面积设置带孔且外包土工布的竖向排水管，将弃土场土层内部积水导流至土工布表面，并通过碎石透水层排入排水支沟或排水主沟中；3)对弃土场设置必要的支档结构和截排水设施。本发明相对于现有技术而言，从弃土场土体本身出发，利用底部透水层和竖向排水管及纵向排水沟对土体中的水分进行引流，从而增强弃土自身的粘结力，从源头抑制了泥石流的发生。本发明的方法不需要对支档结构进行加固，成本较低，施工方便。
Description
技术领域
本发明属于工程施工领域，具体涉及一种防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法。
背景技术
随着国家大中型城市改造建设和修建许多山区公路，需要设置许多大型弃土场，确保弃土场稳定和安全，避免弃碴造成人为地质灾害问题，必须从弃土场排水分析着手研究改进防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法。
现有山区大型弃土场排水设置缺少底层透水结构和竖向透水结构，容易使得大型弃土场的土层含水量达到饱和，迅速降低土层粘结力，产生向下向外推力，增加山口弃土场支档结构压力，最不利情况会使支档结构破坏，而产生泥石流灾害。根据冲量定律MV＝Ft可建立大型弃土场泥石流灾害发生时，上述公式演化为：
Q×γ×V＝F×t (1)
其中Q为泥石流总量；γ为泥石流容重；V为泥石流流速；F为泥石流冲击力；t为泥石流冲击时间。
由公式(1)可知，只有控制大型弃土场的泥石流总量Q的含水量，才能减少泥石流灾害的破坏程度。而经过申请人对弃土场的长期观测发现，降低弃土场土层的含水率，就会增加土层粘结力，减少向下向外推力，减少弃土场山口支档结构压力，保障弃土场山口支档结构稳定和安全，自然就控制了大型弃土场泥石流速度V和冲击时间t，达到防治大型弃土场泥石流灾害的目的。在此理论基础上，提出了防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法。本发明所采用的具体技术方案步骤如下：
1)在弃土场的底部地表开挖排水主沟和若干排水支沟，同时在整个弃土场底部铺设碎石透水层，其上再铺设土工布，渣土堆放于土工布上方；
2)在所述的土工布上面每一定面积设置带孔且外包土工布的竖向排水管，将弃土场土层内部积水导流至土工布表面，并通过碎石透水层排入排水支沟或排水主沟中。
3)对弃土场设置必要的支档结构和截排水设施。
上述方法中，通过在弃土场底部的地表面上设置排水沟和透水层，可以将上部渣土中蓄积的水分逐渐导流并排出。而设置竖向排水管可以形成一个更加快速的水分下渗通道，提高土壤间隙水的下渗速率，大大降低渣土含水率。而含水率的降低会使渣土之间的粘结力增加，不会出现大量泥浆状态的泥石流。弃土场内土方整体对支档结构的侧向应力减小，溃坝风险降低。应当注意的是，本发明中的竖向排水管设置的密度可根据实际试验情况而定，尽量保证所有点位的渣土中水分能够快速排出，防止出现滞留。
作为优选，进行步骤1)之前，对弃土场地表杂物进行清理，并修理地表坡度，使其向排水主沟和支沟倾斜。
作为优选，排水主沟沿弃土场设置区域的最低处开挖，可以最大程度利用地形，便于周边支沟汇水。
作为优选，排水支沟和排水主沟的施工方法为：在弃土场的地表预先开挖排水沟基础，然后浆砌排水沟底部或安装预制半园管涵底部，最后浆砌排水沟顶部或安装预制半园管涵顶部，并在排水沟外壁靠近地表处设置排水孔；所述的排水孔设置于排水沟底部至顶部总高度的3/5～4/5处，优选为2/3。申请人研究发现，弃土场中水流冲刷力较大，当其直接排入未经浆砌的排水沟时，容易对其基础进行冲刷。而弃土场的排水沟顶部又承担了较大的渣土层压力，因此很容易导致排水沟垮塌，渣土中的水流无法排出，反而在此处产生淤积，导致更大的风险。而对排水沟基础进行浆砌后，可以防止出现排水沟垮塌的情况，增加弃土场的稳定性。另外，排水孔设置的高度也会影响弃土场土方的稳定性。当雨季排水量较大时，排水孔设置过低容易导致管内水位高于排水孔高度，从而使水在该处倒流外溢，浸润周边土方，上游水流也较难顺利排出，从而产生泥石流风险。而当排水孔设置过高，也容易加大对基础的冲刷，不利于排水沟的稳定使用。因此，经过申请人的经验及大量试验，选择3/5～4/5，优选2/3的排水沟总高度作为排水孔的设置高度。在此高度下，能够使排水沟长期稳定发挥排水作用。
作为优选，所述的步骤3)中，截排水设施的设置方法为：
设置环形截水沟，沿弃土场顶部高程1m以上四周山体布置，在弃土场出口延伸接入自然边沟；
开挖临时纵向排水沟，沿弃弃土场表面中心布置，与天然沟槽相连通；临时截水沟沿弃土场纵向排水沟向弃土场顶面两侧呈树枝状布置，并与临时纵向排水沟相连通，排除弃土场填埋中间位置的表面积水；
设置顶面纵向排水沟，顶面纵向排水沟沿弃弃土场顶面中心布置，与天然沟槽相连通；设置顶面截水沟，沿弃土场顶面纵向排水沟向弃土场顶面两侧呈树枝状布置，并与顶面纵向排水沟相连通。
作为优选，所述的竖向排水管采用多节连接的形式设置，当渣土堆高接近管顶部时，在其顶部续接一节竖向排水管。一次性过高的设置竖向排水管，对管体的材料性能要求较高，不利于节省材料成本。而采用续接的方法，即可稳定发挥竖向排水管的功能，也可减少对管体性能的要求。
另外，本发明中各个技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
本发明相对于现有技术而言，从弃土场土体本身出发，利用底部透水层和竖向排水管及纵向排水沟对土体中的水分进行引流，从而增强弃土自身的粘结力，从源头抑制了泥石流的发生。本发明的方法不需要对支档结构进行加固，成本较低，施工方便。
附图说明
图1为弃土场排水与支挡结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。
如图1所示，为实施例的弃土场排水与支挡结构示意图。本实施例中，防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法具体如下：
(1)清理弃土场地表杂物和修理地表坡度，并适当向底部排水主、支沟倾斜，有利于底部水流向排水主、支沟，使得积水迅速排出弃土场。
(2)修建底部排水主、支沟；
沿山谷最低处开挖底部排水主沟基础宽1.7m、深1.2m；若干排水支沟基础宽1.2m、深0.7m；然后浆砌排水沟底部或安装预制半园管涵底部，排水主沟宽1.5m、深1.0m；若干排水支沟宽1.0m、深0.5～0.8m；有利于排水而不冲刷排水沟基础。最后浆砌排水沟顶部或安装预制半园管涵顶部，排水主沟宽1.5m、深0.5m；若干排水支沟宽1.0m、深0.5m；地表处两边排水孔间距25cm，有利于底部积水拍入排水沟。
(3)弃土场底部铺设50cm厚碎石透水层，其上再铺一层土工布，有利于弃土场底部积水排入排水沟，同时对土壤颗粒进行过滤防止堵塞。
(4)弃土场底部土工布上面每10m×10m或15m×15m设置厚5～10mm，每节长2m的PVC带孔外包土工布的竖向排水管。竖向排水管方圆一定范围内的土体水分均通过土壤间隙由排水管排至底部土工布，并通过碎石层后由排水孔进入排水沟，有利于排除弃土场土层内部积水。
(5)根据弃土场山口支档结构基础地质条件，按照规范抗滑桩或混凝土挡墙等支档结构；
(6)设置环形截水沟，沿弃土场顶部高程1m以上四周山体布置，在弃土场出口延伸接入自然边沟；
(7)开挖临时纵向排水沟，沿弃土场表面中心布置，与天然沟槽相连通；临时截水沟，沿弃土场临时纵向排水沟向弃土场顶面两侧呈树枝状布置，与临时纵向排水沟相连通；排除弃土场填埋中间位置的表面积水；
(8)设置顶面纵向排水沟，沿弃土场顶面中心布置，与天然沟槽相连通；设置顶面截水沟，沿弃土场顶面纵向排水沟向弃土场顶面两侧呈树枝状布置，与顶面纵向排水沟相连通。
上述实施例中的弃土场，目前为止已连续运行10年经过申请人的监测发现，在雨天，该弃土场比不设置底层和竖向排水系统的弃土场排水量多15～25％，晴天多5％～10％。由此可见，大量的土壤积水均通过排水沟排出，大大减少了弃土场内土壤含水率，减少了对挡坝的压力。监测结果表明，到目前为止，挡坝结构依然完好，没有产生任何风险。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种防治山区大型弃土场泥石流的排水施工方法，其特征在于，步骤如下：
1）在弃土场的底部地表开挖排水主沟和若干排水支沟，同时在整个弃土场底部铺设碎石透水层，其上再铺设土工布，渣土堆放于土工布上方；排水支沟和排水主沟的施工方法为：在弃土场的地表预先开挖排水沟基础，然后浆砌排水沟底部或安装预制半圆管涵底部，最后浆砌排水沟顶部或安装预制半圆管涵顶部，并在排水沟外壁靠近地表处设置排水孔；
2）在所述的土工布上面每一定面积设置带孔且外包土工布的竖向排水管，将弃土场土层内部积水导流至土工布表面，并通过碎石透水层排入排水支沟或排水主沟中；
3）对弃土场设置必要的支档结构和截排水设施，所述支档结构为抗滑桩或混凝土挡墙，设置于弃土场山口。
2.如权利要求1所述的排水施工方法，其特征在于，进行步骤1）之前，对弃土场地表杂物进行清理，并修理地表坡度，使其向排水主沟和支沟倾斜。
3.如权利要求1所述的排水施工方法，其特征在于，排水主沟沿弃土场设置区域的最低处开挖。
4.如权利要求1所述的排水施工方法，其特征在于，所述的排水孔设置于排水沟底部至顶部总高度的3/5~4/5处。
5.如权利要求4所述的排水施工方法，其特征在于，所述的排水孔设置于排水沟底部至顶部总高度的2/3处。
6.如权利要求1所述的排水施工方法，其特征在于，所述的步骤3）中，截排水设施的设置方法为：
设置环形截水沟，沿弃土场顶部高程1m以上四周山体布置，在弃土场出口延伸接入自然边沟；
开挖临时纵向排水沟，沿弃土场表面中心布置，与天然沟槽相连通；临时截水沟沿弃土场纵向排水沟向弃土场顶面两侧呈树枝状布置，并与临时纵向排水沟相连通，排除弃土场填埋中间位置的表面积水；
设置顶面纵向排水沟，顶面纵向排水沟沿弃弃土场顶面中心布置，与天然沟槽相连通；设置顶面截水沟，沿弃土场顶面纵向排水沟向弃土场顶面两侧呈树枝状布置，并与顶面纵向排水沟相连通。
7.如权利要求1所述的排水施工方法，其特征在于，所述的竖向排水管采用多节连接的形式设置，当渣土堆高接近管顶部时，在其顶部续接一节竖向排水管。
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