CN107938613A - 一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙及其施工方法，该泥石流防护挡墙包括前重力式挡墙、前重力式挡墙、带弹簧支撑和防水盖板；带弹簧支撑包括内管结构，内管结构由尺寸不同，交错嵌套连接的第一内管和第二内管组成，内管结构的外侧套有交错布置的外套管和弹簧，弹簧的两端分别固定在两个相邻的外套管上；前重力式挡墙和后重力式挡墙之间填充砂石填料；整个挡墙的上部和两侧覆盖有防水盖板；采用内管、弹簧、外套管组成的新型支撑相较于传统支撑，更容易在承受冲击荷载时保证稳定。经此设计的泥石流防护挡墙相较于传统的重力式挡墙，可以更有效的拦挡泥石流，柔性的结构使得挡墙承受更少动力冲击，具有可靠的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及泥石流安全防护领域，特别是涉及一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙及其施工方法。
背景技术
泥石流浆体的动压力和块石的撞击力是典型的冲击荷载，其特点是作用时间很短(多以毫秒、微秒甚至纳秒来计)，但会产生极大的压力，最终引起介质运动、材料破坏以及整个结构的破坏。在复杂地质环境条件下，传统重力式挡墙承受特殊多变的荷载作用，一旦在泥石流暴发过程中发生垮坝破坏，不但不能起到预期的防治效果，而且坝体及所拦挡的固体物质也将成为泥石流的松散固体物质来源，直接参与泥石流运动，增大泥石流的流量和破坏性，甚至可能造成更加意想不到的灾害损失。
发明内容
本发明的目的在于针对现有泥石流防护挡墙的不足，提供一种泥石流拦挡效果好、具有可靠的稳定性、耐久性好的新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙及其施工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，包括前重力式挡墙、后重力式挡墙、带弹簧支撑和防水盖板；所述前重力式挡墙位于整个防护挡墙的最外部(泥石流冲击面侧)；所述后重力式挡墙位于整个防护挡墙的最内侧；所述前重力式挡墙和后重力式挡墙之间分层固定若干带弹簧支撑；所述带弹簧支撑包括内管结构，所述内管结构由尺寸不同，交错嵌套连接的第一内管和第二内管组成，内管结构的外侧套有交错布置的外套管和弹簧，弹簧的两端分别固定在两个相邻的外套管上；带弹簧支撑两端的外套管分别锚固在前重力式挡墙、后重力式挡墙内部；内管结构的两端分别锚固在前重力式挡墙、后重力式挡墙内部；前重力式挡墙和后重力式挡墙之间填充砂石填料；整个挡墙的上部和两侧覆盖有防水盖板。
进一步地，所述带弹簧支撑两端的外套管与内管结构固定连接，中间的外套管只与弹簧连接，不与内管结构相连，保证中间段的第一内管和第二内管之间可以相互错动。
进一步地，所述带弹簧支撑的第一内管和第二内管的管壁厚度一致，具体厚度根据估算的泥石流冲击力确定；所述第一内管的内径比第二内管的内径大两倍的内管壁厚，第一内管、第二内管、外套管和弹簧的内径不小于40mm。
进一步地，所述前重力式挡墙由强度大于或等于C40的混凝土制成，后重力式挡墙由强度大于或等于C20的混凝土制成；并且前重力式挡墙内侧和后重力式挡墙内侧之间的水平距离不大于900mm，优选为在700mm内。
进一步地，所述防水盖板内侧具有一层粘土填料，保证雨水不渗入带弹簧支撑中，确保带弹簧支撑的耐久性。
一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙的施工方法，包括以下步骤：
(1)测量放线，土方开挖；
(2)前后重力式挡墙的垫层施工，垫层混凝土强度为C20；
(3)垫层达到设计强度后，采用沿挡墙高度方向分段安装的形式安装前后重力式挡墙的混凝土模板，具体为：先沿前后重力式挡墙高度方向安装一段混凝土模板和两侧的防水盖板，并绑扎前后重力式挡墙的钢筋；然后在前后重力式挡墙之间安装带弹簧支撑；在需要安装带弹簧支撑的混凝土模板处开一个孔洞，放入带弹簧支撑，并用止水环卡紧；然后填入砂石填料并人工碾压密实；并于两侧防水盖板内侧填放不小于20cm厚的粘土填料并人工碾压密实；本段高度内带弹簧支撑安装完毕，且砂石填好后，再向上安装下一段混凝土模板、两侧的防水盖板和带弹簧支撑；
(4)重复步骤(3)，将所有带弹簧支撑安装好，并确保砂石填料和粘土填料的密实；安装到前后重力式挡墙顶部标高时，填放厚度不小于20cm的粘土填料并进行人工碾压，确保粘土层密实之后，安装顶部防水盖板。
进一步地，当前后重力式挡墙的高度过高的时候，需要在前后重力式挡墙模板处设置钢支撑，支撑的设置方法采用建筑结构中剪力墙模板支撑的设置方法；所述高度过高是指按照主动土压力计算公式计算所得的模板底部的剪力和弯矩大于设计承载力的情况。
进一步地，当前后重力式挡墙的高度过高而又不方便设置模板支撑的时候，可以采用分段浇筑混凝土的方法，具体为：先浇筑下段前后重力式挡墙的混凝土，待混凝土的强度达到设计强度的70％以后，再重复步骤(3)。
本发明的有益效果是：本发明中的带弹簧支撑是经过特殊设计的，带弹簧支撑包括内管、弹簧、外套管，内管有两种内径的规格以方便连接。整个支撑两端与前后挡墙连接处，内管与外管采用焊接的方式可靠的连接。除了支撑两端，其余部分外套管只与弹簧采用焊接的方式可靠的连接，而不与内管相连，保证中间段不同内径的内管之间可以相互错动。这样设计的带弹簧支撑，在受到泥石流冲击力作用时，可以使弹簧先承受冲击荷载。随着弹簧被压缩，内管逐渐接触。冲击荷载经过弹簧的缓冲后将由内管、弹簧、外套管3部分共同来承受。经此设计的带弹簧支撑，相比与传统支撑，具有更好的弹性支撑能力，能在承受泥石流冲击荷载时，保证整个支撑的稳定性，使得支撑在受冲击荷载作用时，不会发生屈曲，最大限度的发挥支撑中弹簧的作用。通过合理的限制两种内管、外套管和弹簧的最小内径和前后重力式挡墙内侧的水平向最大距离，从而限制了带弹簧支撑的长细比，进一步的保证了在承受泥石流冲击荷载时，带弹簧支撑的稳定性。前重力式挡墙采用高强混凝土建造，可以保证在承受泥石流冲击时，可靠的将冲击力传递给带弹簧支撑。而防水盖板与粘土填料的组合可以起到很好的防水作用，保证了带弹簧支撑的耐久性。前后重力式挡墙之间采用砂石作为填料，有助于将少量渗透进来的水快速的排出。经此设计的新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙具有很好抗冲击性能，有效解决了普通泥石流拦挡坝在大块石冲击下易被破坏的问题，具有可靠的稳定性。
附图说明
图1是本发明泥石流防护挡墙的侧视剖面图；
图2是本发明泥石流防护挡墙的1-1剖面图；
图3是本发明带弹簧支撑的正视图；
图4是本发明带弹簧支撑的弹簧位置示意图；
图5是本发明带弹簧支撑的内管与外套管连接示意图；
图中，前重力式挡墙1、后重力式挡墙2、带弹簧支撑3、防水盖板4、砂石填料5、粘土填料6、第一内管7、弹簧8、外套管9、第二内管10。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例提供的一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，包括前重力式挡墙1、后重力式挡墙2、带弹簧支撑3和防水盖板4；所述前重力式挡墙1位于整个防护挡墙的最外部(泥石流冲击面侧)，采用强度等级大于等于C40的混凝土制成；所述后重力式挡墙2位于整个防护挡墙的最内侧，采用强度大于等于C20的混凝土制成；所述前重力式挡墙1和后重力式挡墙2之间分层固定若干带弹簧支撑3；前重力式挡墙1和后重力式挡墙2之间填充砂石填料5。
如图1、2所示，整个挡墙的上部和两侧覆盖有防水盖板4，所述防水盖板4内侧具有一层粘土填料6。
如图3-5所示，所述带弹簧支撑3包括内管结构，所述内管结构由尺寸不同，交错嵌套连接的第一内管7和第二内管10组成，一般来说，第一内管7和第二内管10的管壁厚度一致，具体厚度根据估算的泥石流冲击力确定，第一内管7的内径比第二内管10的内径大两倍的内管壁厚，这样可以使相邻内管可靠的连接，第一内管7、第二内管10、外套管9和弹簧8的内径不小于40mm。内管结构的外侧套有交错布置的外套管9和弹簧8，弹簧8的两端分别固定在两个相邻的外套管9上；第一内管7、第二内管10和外套管9的材质为高强钢材；所述带弹簧支撑3两端的外套管9与内管结构固定连接，中间的外套管9只与弹簧8连接，不与内管结构相连，保证中间段的第一内管7和第二内管10之间可以相互错动；带弹簧支撑3两端的外套管9分别锚固在前重力式挡墙1、后重力式挡墙2内部；内管结构的两端分别锚固在前重力式挡墙1、后重力式挡墙2内部；一般来说，前重力式挡墙1内侧和后重力式挡墙2内侧之间的水平距离不大于900mm，优选为在700mm内。
装置工作时，泥石流从正面冲击前重力式挡墙1，前重力式挡墙1将承受的冲击力传递给带弹簧支撑3，带弹簧支撑3发生弹性变形，减少整个结构的动力响应，从而保证了新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙整体的稳定性。通过特殊设计的带弹簧支撑3，在受到泥石流冲击力作用时，可以使弹簧8先承受冲击荷载，随着弹簧8被压缩，第一内管7和第二内管10逐渐接触。冲击荷载经过弹簧8的缓冲后将由内管、弹簧8、外套管9部分共同来承受。经此设计的带弹簧支撑3相比与传统支撑，具有更好的弹性支撑能力，能在承受泥石流冲击荷载时，保证支撑的整体稳定性，最大限度的发挥支撑中弹簧的作用，从而保证整个新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙。同时，因为减小了结构的动力响应，带弹簧支撑3能更好地防止冲击荷载作用下的结构过早发生塑性变形。通过合理的限制第一内管7、第二内管10、外套管9和弹簧8的最小内径和前后重力式挡墙内侧的水平向最大距离，从而限制了带弹簧支撑3的长细比，进一步的保证了在承受泥石流冲击荷载时，带弹簧支撑的稳定性。经此设计泥石流防护挡墙与普通重力式拦挡坝相比，可以大大的减少结构在承受泥石流冲击作用时的动力响应，显著提高防护挡墙的整体稳定性，可以起到很好的泥石流防护作用，具有突出的稳定性。
本实施例提供的一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙的施工方法，包括以下步骤：
(1)测量放线，土方开挖；
(2)前后重力式挡墙的垫层施工，垫层混凝土强度为C20；
(3)垫层达到设计强度后，采用沿挡墙高度方向分段安装的形式安装前后重力式挡墙的混凝土模板，具体为：先安装前后重力式挡墙沿高度方向80cm的混凝土模板和两侧的防水盖板，并绑扎前后重力式挡墙的钢筋；然后在前后重力式挡墙之间安装带弹簧支撑；在需要安装带弹簧支撑的混凝土模板处开一个孔洞，放入带弹簧支撑，并用止水环卡紧；然后填入砂石填料并人工碾压密实；并于两侧防水盖板内侧填放不小于20cm厚的粘土填料并人工碾压密实；本段高度内带弹簧支撑安装完毕，且砂石填好后，再向上安装前后重力式挡墙沿高度方向80cm的混凝土模板和两侧的防水盖板，并绑扎前后重力式挡墙的钢筋，然后在前后重力式挡墙之间安装带弹簧支撑；在需要安装带弹簧支撑的混凝土模板处开一个孔洞，放入带弹簧支撑，并用止水环卡紧；然后填入砂石填料并人工碾压密实；并于两侧防水盖板内侧填放不小于20cm厚的粘土填料并人工碾压密实；
(4)重复步骤(3)，将所有带弹簧支撑安装好，并确保砂石填料和粘土填料的密实；
(5)当前后重力式挡墙的高度过高的时候，需要在前后重力式挡墙模板处设置钢支撑，支撑的设置方法可以参考建筑结构中剪力墙模板支撑的设置方法；所述高度过高是指按照主动土压力计算公式计算所得的模板底部的剪力和弯矩大于设计承载力的情况；
(6)当前后重力式挡墙的高度过高而又不方便设置模板支撑的时候，可以采用分段浇筑混凝土的方法，具体为：先浇筑下段前后重力式挡墙的混凝土，待混凝土的强度达到设计强度的70％以后，再重复步骤(3)；
(7)安装到前后重力式挡墙顶部标高时，填放厚度不小于20cm的粘土填料并进行人工碾压，确保粘土层密实之后，安装顶部防水盖板。
通过上述的施工方法，可以确保带弹簧支撑安装能在狭小的空间内如是的按照设计的位置进行安装，同时也可以确保砂石填料可以充分的密实。同时，通过设置额外的模板支撑或是分段浇筑混凝土的方式，确保了分段施工新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙的安全性和可靠性。通过这样的施工方法，可以保质保量的完成新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙的制造。
Claims (8)
1.一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，其特征在于，包括前重力式挡墙(1)、后重力式挡墙(2)、带弹簧支撑(3)和防水盖板(4)；所述前重力式挡墙(1)位于整个防护挡墙的最外部；所述后重力式挡墙(2)位于整个防护挡墙的最内侧；所述前重力式挡墙(1)和后重力式挡墙(2)之间分层固定若干带弹簧支撑(3)；所述带弹簧支撑(3)包括内管结构，所述内管结构由尺寸不同，交错嵌套连接的第一内管(7)和第二内管(10)组成，内管结构的外侧套有交错布置的外套管(9)和弹簧(8)，弹簧(8)的两端分别固定在两个相邻的外套管(9)上；带弹簧支撑(3)两端的外套管(9)分别锚固在前重力式挡墙(1)、后重力式挡墙(2)内部；内管结构的两端分别锚固在前重力式挡墙(1)、后重力式挡墙(2)内部；前重力式挡墙(1)和后重力式挡墙(2)之间填充砂石填料(5)；整个挡墙的上部和两侧覆盖有防水盖板(4)。
2.根据权利要求1所述的一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，其特征在于，所述带弹簧支撑(3)两端的外套管(9)与内管结构固定连接，中间的外套管(9)只与弹簧(8)连接，不与内管结构相连，保证中间段的第一内管(7)和第二内管(10)之间可以相互错动。
3.根据权利要求1所述的一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，其特征在于，所述带弹簧支撑(2)的第一内管(7)和第二内管(10)的管壁厚度一致；所述第一内管(7)的内径比第二内管(10)的内径大两倍的内管壁厚，第一内管(7)、第二内管(10)、外套管(9)和弹簧(8)的内径不小于40mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，其特征在于，所述前重力式挡墙(1)由强度大于或等于C40的混凝土制成，后重力式挡墙(2)由强度大于或等于C20的混凝土制成；并且前重力式挡墙(1)内侧和后重力式挡墙(2)内侧之间的水平距离不大于900mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙，其特征在于，所述防水盖板(4)内侧具有一层粘土填料(6)。
6.一种新型带弹簧支撑泥石流防护挡墙的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测量放线，土方开挖；
(2)前后重力式挡墙的垫层施工，垫层混凝土强度为C20；
(3)垫层达到设计强度后，采用沿挡墙高度方向分段安装的形式安装前后重力式挡墙的混凝土模板，具体为：先沿前后重力式挡墙高度方向安装一段混凝土模板和两侧的防水盖板，并绑扎前后重力式挡墙的钢筋；然后在前后重力式挡墙之间安装带弹簧支撑；在需要安装带弹簧支撑的混凝土模板处开一个孔洞，放入带弹簧支撑，并用止水环卡紧；然后填入砂石填料并人工碾压密实；并于两侧防水盖板内侧填放不小于20cm厚的粘土填料并人工碾压密实；本段高度内带弹簧支撑安装完毕，且砂石填好后，再向上安装下一段混凝土模板、两侧的防水盖板和带弹簧支撑；
(4)重复步骤(3)，将所有带弹簧支撑安装好，并确保砂石填料和粘土填料的密实；安装到前后重力式挡墙顶部标高时，填放厚度不小于20cm的粘土填料并进行人工碾压，确保粘土层密实之后，安装顶部防水盖板。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当前后重力式挡墙的高度过高的时候，需要在前后重力式挡墙模板处设置钢支撑，支撑的设置方法采用建筑结构中剪力墙模板支撑的设置方法；所述高度过高是指按照主动土压力计算公式计算所得的模板底部的剪力和弯矩大于设计承载力的情况。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当前后重力式挡墙的高度过高而又不方便设置模板支撑的时候，可以采用分段浇筑混凝土的方法，具体为：先浇筑下段前后重力式挡墙的混凝土，待混凝土的强度达到设计强度的70％以后，再重复步骤(3)。
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