CN107938612A - 一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群 - Google Patents

一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，包括至少两个重力式拦挡坝，每个重力式拦挡坝由若干个集装箱相互平行或垂直的方式堆叠构成，每个集装箱的箱顶被切割去除；若干个集装箱相互组合构成底部带多个泄流洞的组合结构设置于泥石流沟壁两侧之间，各集装箱空腔内装满填料，各泄流洞的迎流侧设置挡石栅栏或闸门，由此构成重力式拦挡坝群。本发明拦挡坝由废旧集装箱改造而成，强度大、结构牢，施工简单方便，施工速度快，能承受较大的泥石流冲击能量；沿泥石流流动方向的各拦挡坝泄流洞使用的挡石栅栏的孔洞尺寸逐渐减小，使得泥石流夹带的石块按照尺寸类别依次被挡石栅栏拦下，石块逐渐被分离出水流，降低了泥石流的冲击能量。

Description

一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群
技术领域：
本发明涉及泥石流拦挡坝群，尤其涉及一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群。
背景技术：
泥石流灾害是我国山区地质灾害的主要类型之一，往往产生较大的人员伤亡与财产损失。对泥石流的防治多采用重力式实体拦挡坝，重力式实体拦挡坝可以采用毛石砌筑，也可以采用素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成，其主要依靠拦挡坝的自重和刚度来泥石流的冲击力。《泥石流灾害防治工程设计规范》中对重力式实体拦挡坝有详细描述。但传统的重力式实体拦挡坝，在泥石流冲击下其排水孔很容易被泥沙或石块堵塞而丧失排水作用，泥石流多次通过后堆积物容易把拦挡坝库存区域充满，使拦挡坝的拦蓄功能丧失。由毛石砌筑、素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成拦挡坝，其抵抗巨石冲击能力差，与巨石直接接触处易损坏，坝基容易受到泥石流的冲刷与掏空作用而发生损坏。
而另一方面，我国是集装箱的生产与使用大国，全球94％的集装箱由我国制造，同时，我国也是集装箱的淘汰大国，国内每年淘汰出运输业的废旧集装箱达30多万个。而废旧集装箱翻修成本很高，当作废品简单的回炉炼钢既浪费且不环保，目前仅有少量的集装箱被改造成房屋、灾后临建房、流动展馆等。可见，还有待对数量庞大的废旧集装箱进行改造与利用，发掘其更大的潜在价值。
集装箱是一种用钢材造成供货物运输的设备，主要构件包括顶梁、底梁、门框架、侧壁、端壁、箱顶、角柱、角件等，其强度大、结构牢、焊接性高、水密性好，集装箱的外形如图1所示。若能够把废旧集装箱用于制作泥石流拦挡坝及坝群，一方面可以降低泥石流拦挡坝的造价与施工难度、提高拦挡坝的强度与稳定性，另一方面也为废旧集装箱的再利用提供新途径，显然符合资源再利用的发展需求。
可见，有必要探讨利用废旧集装箱制作泥石流重力式拦挡坝群，促进现有技术的革新与进步。
发明内容：
为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其整体重量大、施工简便，抗泥石流冲击能力强，坝群具备良好的拦蓄、调节功能。
本发明的技术方案如下：
基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，包括至少两个重力式拦挡坝，其特征在于，所述重力式拦挡坝由若干个去除箱顶的集装箱相互平行或垂直的方式堆叠构成；若干个集装箱相互组合构成底部带多个泄流洞的组合结构设置于泥石流沟壁两侧之间，各集装箱空腔内装满填料，各泄流洞的迎流侧设置挡石栅栏或闸门，由此构成重力式拦挡坝群。
所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述若干个集装箱的规格型号相同，组合结构中各集装箱相邻角件用角件连接器固定相连，各相邻集装箱之间用多道连接板焊接相连构成稳定整体。
所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述由若干个集装箱构成组合结构底部位置处的泥石流沟沟床上设置钢筋混凝土底板，钢筋混凝土底板厚度不小于50cm。
所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述拦挡坝各泄流洞的迎流侧设置过流式的挡石栅栏或封闭式的闸门，挡石栅栏采用垂直与间隔相交的工字钢焊接构成；闸门采用挡石栅栏的迎流侧焊接钢板构成，挡石栅栏与闸门的高度与宽度均大于泄流洞的高度与宽度；
当拦挡坝群的泄流洞使用挡石栅栏时，沿泥石流流动方向各拦挡坝泄流洞使用的挡石栅栏的孔洞尺寸逐渐依次减小；当拦挡坝群的泄流洞混合使用挡石栅栏与闸门时，仅在沿泥石流流动方向下游最后一座拦挡坝的所有泄流洞使用闸门。
所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述拦挡坝群沿泥石流流动方向的非首座拦挡坝的坝顶铺设便道，便道两侧设置扶手，便道可供行人或牲畜由泥石流沟的一侧通行到另一侧。
所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述集装箱施工前应进行防锈处理，且在集装箱的底板上均匀、对称的钻设有供填料中水排出的多排孔洞。
所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述填料为泥石流沟附近挖取的岩土体，集装箱的底板上铺设一层厚度不小于15cm的细沙或中砂。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明拦挡坝由废旧集装箱简单改造加工而成，有效利用了集装箱强度大、结构牢、空间体积大的特点，施工简单方便，施工速度快，为废旧集装箱的资源再利用提供了一种新途径；
2、本发明集装箱的空间体积大，集装箱及填料的总重量较大(单个集装箱装满碎石填料后总重量超过50t)，整体稳定性好，能承受较大的泥石流冲击能量，后期维护简单；
3、本发明拦挡坝各泄流洞的迎流侧可设置过流式的挡石栅栏，挡石栅栏由工字钢焊接而成，具有较大的强度与刚度，且方便移动与更换；沿泥石流流动方向的各拦挡坝泄流洞使用的挡石栅栏的孔洞尺寸逐渐依次减小，使得泥石流夹带的石块按照尺寸类别依次被挡石栅栏拦下，石块逐渐被分离出水流，从而降低了泥石流的冲击能量；也可在最后一级拦挡坝的泄流洞设置闸门，阻止或延缓泥石流的下泄，降低泥石流的灾害强度；
4、本发明可在拦挡坝群沿泥石流流动方向的非首座拦挡坝的坝顶铺设便道，便道两侧设置扶手，便道可供行人或牲畜由泥石流沟的一侧通行到另一侧，方便山区的交通；
5、本发明泥石流过后，清理泄流洞前挡石栅栏及闸门处的沉积物，拦蓄库容可再次重复利用。
附图说明：
图1为集装箱结构示意图。
图2为本发明去除箱顶后的集装箱结构示意图。
图3为本发明实施例1的集装箱布置示意图一。
图4为本发明实施例1的泥石流拦挡坝立体结构示意图一。
图5为本发明实施例1的集装箱布置示意图二。
图6为本发明实施例1的泥石流拦挡坝立体结构示意图二。
图7为本发明实施例1的泥石流拦挡坝坝群示意图。
图8为本发明实施例2的泥石流拦挡坝设置闸门示意图。
图9为本发明实施例2的泥石流拦挡坝坝群示意图。
图10为本发明实施例3的集装箱布置示意图一。
图11为本发明实施例3的泥石流拦挡坝立体结构示意图一。
图12为本发明实施例3的集装箱布置示意图二。
图13为本发明实施例3的泥石流拦挡坝立体结构示意图二。
图14为本发明实施例3的泥石流拦挡坝坝群示意图。
图15为本发明实施例4的泥石流拦挡坝立体结构示意图一。
图16为本发明实施例4的泥石流拦挡坝立体结构示意图二。
图17为本发明实施例4的泥石流拦挡坝坝群示意图一。
图18为本发明实施例4的泥石流拦挡坝坝群示意图二。
附图标记说明：1、集装箱；2、箱顶；3、角件；4、连接板；5、填料；6、挡石栅栏；7、沟壁；8、便道；9、扶手；10、闸门。（图中箭头表示泥石流来流方向）
具体实施方式：
基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，包括至少两个重力式拦挡坝，其特征在于，所述拦挡坝由若干个集装箱1相互平行或垂直的方式堆叠而成，集装箱1的箱顶被切割去除；若干个集装箱1相互组合形成底部带多个泄流洞的组合结构设置于两侧泥石流沟壁7之间，各集装箱1的空腔内装满填料5，各泄流洞的迎流侧设置挡石栅栏6或闸门10，由此构成重力式拦挡坝群。
可根据需要采用不同的集装箱数量与排列方式，形成不同的实施方式。下面介绍几种实施例。
实施例1：如图3~图7所示，拦挡坝群包括至少两个拦挡坝，拦挡坝高度方向采用两排废旧集装箱1，各集装箱1的规格型号相同。底部一排集装箱1的长边与泥石流沟壁7相互平行布置，且相互均匀间隔排列；上部一排中部两行平行集装箱1的长边与泥石流沟壁7相互垂直布置、集装箱的两端搭在底部一排集装箱1上；上部一排两端的两个集装箱1的长边与泥石流沟壁7相互平行布置，其一半搭在底部一排两端的集装箱1上，另一半搭在泥石流沟壁7的岩土体上。集装箱在迎流侧相互对齐形成平整的平面。
组合结构中各集装箱的相邻角件3用角件连接器固定相连，各相邻集装箱1之间用多道连接板4焊接相连形成稳定的整体。由若干个集装箱1形成组合结构底部位置处的泥石流沟沟床上设置钢筋混凝土底板，底板厚度不小于50cm。
集装箱1的空腔内填满填料5。集装箱1施工前应进行防锈处理，且在集装箱1的底板上均匀、对称的钻设多排孔洞，供填料5中水的排出。填料5为泥石流沟附近挖取的岩土体，集装箱1的底板上铺设一层厚度不小于15cm的细沙或中砂，便于填料5中的水从集装箱1底板的孔洞中排出；诸如块石、砾石、片石、碎石之类的重度较大的填料5应填筑于集装箱1的中下部，集装箱1的中上部填筑重度相对较小的填料5。
拦挡坝各泄流洞的迎流侧设置过流式的挡石栅栏6，挡石栅栏6由垂直与间隔相交的工字钢焊接而成，挡石栅栏6高度与宽度均大于泄流洞的高度与宽度；沿泥石流流动方向的各拦挡坝泄流洞使用的挡石栅栏6的孔洞尺寸逐渐依次减小，使得泥石流夹带的石块按照尺寸类别依次被挡石栅栏拦下，石块逐渐被分离出水流，从而降低了泥石流的冲击能量。
以常见的20GP规格集装箱为例，其外部尺寸为6.058m×2.438m×2.591m，空腔体积为33.1 m3，皮重2.3t。假设填料5的重度取1.7t/ m3，则单个集装箱的填料5重量为33.1×1.7=56.2t，单个集装箱的总重量(含皮重)可达到58t。集装箱及填料的总重量较大，整体稳定性好，能承受较大的泥石流冲击能量。
以常见的20GP规格集装箱为例，本实施例中泄流洞的高度与宽度分别为2.438m与3.62m，挡石栅栏6高度与宽度可取3.5m与5.8m
可按照下列步骤对基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群进行施工：
第一步、根据泥石流沟沟宽、废旧集装箱尺寸、泥石流的流速与流量等参数设计拦挡坝的具体设置位置及数量。把集装箱1的箱顶切割、去除，如图2所示。对集装箱1进行防锈处理，且在集装箱1的底板上均匀、对称的钻设多排孔洞，供填料5中水的排出。
第二步、平整拦挡坝具体设置位置处的泥石流沟床，并铺设钢筋混凝土底板，底板厚度不小于50cm。
第三步、把底部一排集装箱1置于钢筋混凝土底板上，集装箱1的摆放姿态与设计方案一致。
第四步、在底部一排集装箱1的底板上铺设一层厚度不小于15cm的细沙或中砂，便于填料5中的水从集装箱1底板的孔洞中排出。向集装箱的空腔内抛入填料，诸如块石、砾石、片石、碎石之类的重度较大的填料5应填筑于集装箱1的中下部，集装箱1的中上部填筑重度相对较小的填料5。填料5应填满集装箱的空腔，并分层填筑与压实。
第五步、把上部一排集装箱1置于底部一排集装箱1上，集装箱1的摆放姿态与设计方案一致。各集装箱的相邻角件3用角件连接器固定相连，各相邻集装箱1之间用多道连接板4焊接相连形成稳定的整体。
第六步、按前述同样方法对上部一排集装箱1的空腔内填入填料5。填料5应填满集装箱的空腔，最上部集装箱的填料5甚至可以进行一定的堆高。
第七步、把挡石栅栏6设置于各泄流洞的迎流侧，沿泥石流流动方向各拦挡坝的挡石栅栏6的孔洞尺寸逐渐依次减小，使得泥石流夹带的石块按照尺寸类别依次被挡石栅栏拦下。
实施例2：如图8与图9所示，在沿泥石流流动方向的下游最后一座拦挡坝的所有泄流洞前设置闸门10，其余情况均与实施例1相同。封闭式的闸门可阻止或延缓泥石流的下泄，降低泥石流的灾害强度。
实施例3：如图10~图14所示，拦挡坝高度方向采用三排废旧集装箱1，其中最底部一排集装箱与实施例1相同，第二排集装箱与最底部一排集装箱的布置方式相同，最上部一排集装箱与实施例1上部一排集装箱相同。其余情况均与实施例1相同。
以常见的20GP规格集装箱为例，本实施例中泄流洞的高度与宽度分别为4.87m与3.62m，挡石栅栏6高度与宽度可取5.5m与5.8m
实施例4：如图15~图18所示，拦挡坝群中除沿泥石流流动方向的下游最后一座拦挡坝外，其余拦挡坝均与实施例3相同。
拦挡坝群中沿泥石流流动方向的下游最后一座拦挡坝的坝顶铺设便道8，便道8两侧设置扶手9，便道8可供行人或牲畜由泥石流沟的一侧通行到另一侧。该拦挡坝的高度应足够大，以便能够联系泥石流沟的两侧，方便山区的交通。
其余情况均与实施例1相同。
附图中仅展示了集装箱之间的若干种组合方式，按照所提思路，可以变更废旧集装箱的数量、废旧集装箱的排列与堆叠方式，形成其它组合方式的拦挡坝构型，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，包括至少两个重力式拦挡坝，其特征在于，所述重力式拦挡坝由若干个去除箱顶的集装箱相互平行或垂直的方式堆叠构成；若干个集装箱相互组合构成底部带多个泄流洞的组合结构设置于泥石流沟壁两侧之间，各集装箱空腔内装满填料，各泄流洞的迎流侧设置挡石栅栏或闸门，由此构成重力式拦挡坝群。
2.根据权利要求1所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述若干个集装箱的规格型号相同，组合结构中各集装箱相邻角件用角件连接器固定相连，各相邻集装箱之间用多道连接板焊接相连构成稳定整体。
3.根据权利要求1所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述由若干个集装箱构成组合结构底部位置处的泥石流沟沟床上设置钢筋混凝土底板，钢筋混凝土底板厚度不小于50cm。
4.根据权利要求1所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述拦挡坝各泄流洞的迎流侧设置过流式的挡石栅栏或封闭式的闸门，挡石栅栏采用垂直与间隔相交的工字钢焊接构成；闸门采用挡石栅栏的迎流侧焊接钢板构成，挡石栅栏与闸门的高度与宽度均大于泄流洞的高度与宽度；
当拦挡坝群的泄流洞使用挡石栅栏时，沿泥石流流动方向各拦挡坝泄流洞使用的挡石栅栏的孔洞尺寸逐渐依次减小；当拦挡坝群的泄流洞混合使用挡石栅栏与闸门时，仅在沿泥石流流动方向下游最后一座拦挡坝的所有泄流洞使用闸门。
5.根据权利要求1所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述拦挡坝群沿泥石流流动方向的非首座拦挡坝的坝顶铺设便道，便道两侧设置扶手，便道可供行人或牲畜由泥石流沟的一侧通行到另一侧。
6.根据权利要求1所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述集装箱施工前应进行防锈处理，且在集装箱的底板上均匀、对称的钻设有供填料中水排出的多排孔洞。
7.根据权利要求1所述的基于废旧集装箱改造的泥石流重力式拦挡坝群，其特征在于，所述填料为泥石流沟附近挖取的岩土体，集装箱的底板上铺设一层厚度不小于15cm的细沙或中砂。
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