CN110219285A - 一种泥石流拦挡坝防冲加固结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泥石流拦挡坝防冲加固结构，包括拦挡坝坝体、拦挡坝基础和拦挡坝溢流口；还包括拦挡坝溢流口加固单体、护坦加固单体和护坦端墙加固单体，所述拦挡坝溢流口加固单体处于所述拦挡坝溢流口底部过流面的位置处以保护所述拦挡坝溢流口的过流面；所述护坦加固单体的前端连接所述拦挡坝坝体的底部，其末端向后延伸至预设距离后连接所述护坦端墙加固单体以保护所述拦挡坝基础。本发明的有益效果是：防止泥石流冲刷快速磨损和大块石撞击形成缺口危害，达到保护薄弱位置的目的，并且该加固结构投资不大，可增长拦挡坝使用时间，大大提高治理工程的价值。
Description
技术领域
本发明涉及泥石流灾害治理工程技术领域，具体涉及一种泥石流拦挡坝防冲加固结构。
背景技术
溢流口位于拦挡坝坝体中部，护坦位于拦挡坝溢流口下游基础区，护坦端墙位于护坦下游末端。溢流口、护坦及护坦端墙为拦挡坝最薄弱易损坏区域，现有拦挡坝加固方案一般仅针对拦挡坝溢流口，虽然设计护坦工程保护拦挡坝基础，但均没有采用特殊结构加固，容易被泥石流损坏而导致拦挡坝损毁失效。现状拦挡坝溢流口加固多采用高强度混凝土加入钢纤维、将高强度石板或钢桩等嵌入溢流口的方式加强溢流口，没有形成一个结构强度较高的整体，溢流口不能抵御大石头撞击易出现破损，导致拦挡坝逐步损坏以致治理工程失效。护坦区多为抛填块石，一旦有洪水或泥石流通过，易导致抛填的块石被带走，不能起到保护拦挡坝基础的作用。护坦端墙多采用混凝土或者浆砌石结构，由于强度低、整体性差，不能抵抗泥石流冲刷和大块石的撞击易破损缺口，从而失去对拦挡坝基础的保护作用，导致拦挡坝基础被掏空、坝体失稳损毁。
发明内容
综上所述，为为解决拦挡坝溢流口、护坦及护坦端墙强度不高、整体性不强，不能抗击大型泥石流的冲刷和大块石的撞击问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种泥石流拦挡坝防冲加固结构，针对拦挡坝溢流口、护坦及护坦端墙三个薄弱易破坏位置的单体加固结构设计方案，从上游至下游形成一个组合系统达到保护拦挡坝溢流口及基础延长坝体使用寿命之目的。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种泥石流拦挡坝防冲加固结构，包括拦挡坝坝体、拦挡坝基础和拦挡坝溢流口；所述拦挡坝坝体建于拦挡坝基础之上，其顶部中间位置设有所述拦挡坝溢流口；其特征在于，还包括拦挡坝溢流口加固单体、护坦加固单体和护坦端墙加固单体，所述拦挡坝溢流口加固单体建于所述拦挡坝坝体上并与所述拦挡坝坝体形成一个整体，并且所述拦挡坝溢流口加固单体处于所述拦挡坝溢流口底部过流面的位置处以保护所述拦挡坝溢流口的过流面；所述护坦加固单体固定在所述拦挡坝坝体下游的基础区，并且所述护坦加固单体的前端连接所述拦挡坝坝体的底部，其后端连接所述护坦端墙加固单体以保护所述拦挡坝基础。
本发明的有益效果是：通过对拦挡坝溢流口、护坦及护坦端墙三个薄弱易受损区域分别采用不同加固结构形成强度较高的整体，这三个区域组合在一起可以起到加固拦挡坝，防止泥石流冲刷快速磨损和大块石撞击形成缺口危害，达到保护薄弱位置的目的，并且该加固结构投资不大，可增长拦挡坝使用时间，大大提高治理工程的价值。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的改进：
进一步，所述拦挡坝溢流口加固单体为钢架混凝土结构。
进一步，所述拦挡坝溢流口加固单体包括溢流口主筋、溢流口箍筋、溢流口钢板和第一混凝土；所述溢流口箍筋为封闭的框状结构并设有多个，其均匀纵向布置在所述拦挡坝坝体上；所述溢流口主筋为直条结构并设有多个，其均匀横向布置在所述拦挡坝坝体上，且与多个所述溢流口箍筋互相固定搭接；
所述溢流口箍筋的后端顶部为向上凸出的凸起结构，并且所述溢流口箍筋顶部对应所述凸起结构前端的位置处设有缺口结构；所述溢流口钢板为与所述凸起结构相匹配的倒U型结构并与所述溢流口箍筋对应的设有多个，其焊接在所述凸起结构上，并且所述溢流口钢板的一端处于所述缺口结构内，其另一端处于所述溢流口箍筋后侧，所述溢流口钢板、所述溢流口箍筋以及所述溢流口主筋形成第一钢架结构，所述第一混凝土现浇在所述第一钢架结构内。
进一步，所述溢流口主筋通过点焊与所述溢流口箍筋互相固定搭接；所述溢流口钢板通过多处第一连续焊接点位固定在所述溢流口箍筋的凸起结构上。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用溢流口主筋、溢流口箍筋、、高强度第一混凝土和溢流口钢板组合形成一个整体，对溢流口强度和整体性加强，使其能抵御大型泥石流冲刷及大块石的撞击，防止溢流口快速损坏导致拦挡坝快速损毁失效，增长拦挡坝的使用时间。
进一步，所述护坦端墙加固单体的两侧与所述拦挡坝坝体之间均建有护坦边墙，并且所述护坦端墙加固单体、所述拦挡坝坝体以及两个所述护坦边墙围成护坦区，所述护坦加固单体为填充在所述护坦区的石块混凝土结构。
进一步，所述护坦加固单体的上端面低于所述护坦边墙与所述护坦端墙加固单体的上端面。
进一步，所述护坦加固单体包括大石块、小石块和第二混凝土；所述大石块堆排填充在所述护坦区内，所述小石块和所述第二混凝土混合填充在所述大石块之间的间隙处；所述大石块的直径为1.5-2m，所述小石块的直径为0.1-0.5m。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过对护坦区采用高强度大石块堆排整齐后，用高强度第二混凝土和高强度小石块填充大石块之间空隙的方式加固，起到良好的防泥石流冲刷和防大块石撞击的目的，增长护坦使用时间，防止护坦快速损坏导致拦挡坝基础悬空逐步损毁失效，增长拦挡坝的使用时间。
进一步，所述护坦端墙加固单体的底部建有护坦端墙。
进一步，所述护坦端墙加固单体包括护坦主筋、护坦箍筋、护坦钢板和第三混凝土；所述护坦箍筋为倒凸型的框状结构并设有多个，其均匀纵向布置在所述护坦端墙上；所述护坦主筋为直条结构并设有多个，其均匀横向布置在所述护坦端墙上，且与多个所述护坦箍筋互相固定搭接；所述护坦钢板为与所述护坦箍筋顶部相匹配的倒U型结构，其焊接在所述护坦箍筋顶部，所述护坦钢板与所述护坦箍筋以及所述护坦主筋形成第二钢架结构，所述第三混凝土现浇在所述第二钢架结构内。
进一步，所述护坦主筋通过点焊与所述护坦箍筋互相固定搭接；所述护坦钢板通过多处第二连续焊接点位固定在所述护坦箍筋顶部。
采用上述进一步方案的有益效果是：对护坦端墙采用护坦主筋、护坦箍筋、高强度第三混凝土与护坦钢板组合成一个整体对端墙强度和整体性加强，使其能抵御大型泥石流冲刷和大块石的撞击，防止端墙快速损坏导致拦挡坝基础悬空快速损毁失效，增长拦挡坝的使用时间。
附图说明
图1为本发明的俯视示意图；
图2为沿着图1中A-A线的剖视图；
图3为沿着图1中B-B线的剖视图；
图4为沿着图1中C-C线的剖视图；
图5为沿着图1中D-D线的剖视图；
图6为溢流口加固单体结构示意图；
图7为溢流口箍筋大样图；
图8为溢流口钢板大样图；
图9为护坦加固单体结构示意图；
图10为护坦端墙加固单体结构示意图；
图11为护坦端墙加固箍筋大样图；
图12为护坦端墙加固钢板大样图。
其中，箭头表示水流的方向。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.拦挡坝溢流口加固单体，2.护坦加固单体，3.护坦端墙加固单体，4.溢流口主筋，5.溢流口箍筋，6.溢流口钢板，7.第一连续焊接点位，8.第一混凝土，9.大石块，10.第二混凝土，11.小石块，12.端墙主筋，13.端墙箍筋，14.端墙钢板，15.第二连续焊接点位，16.第三混凝土混凝土，17.拦挡坝坝体，18.拦挡坝基础，19.护坦边墙，20.护坦端墙，21.拦挡坝溢流口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-5所示，一种泥石流拦挡坝防冲加固结构，包括拦挡坝坝体17、拦挡坝基础18和拦挡坝溢流口21。所述拦挡坝坝体17建于拦挡坝基础18之上，其顶部中间位置设有所述拦挡坝溢流口21。还包括拦挡坝溢流口加固单体1、护坦加固单体2和护坦端墙加固单体3，所述拦挡坝溢流口加固单体1建于所述拦挡坝坝体17上并与所述拦挡坝坝体17形成一个整体，并且所述拦挡坝溢流口加固单体1处于所述拦挡坝溢流口21底部过流面的位置处以保护所述拦挡坝溢流口21的过流面。所述护坦加固单体2固定在所述拦挡坝坝体17下游的基础区，并且所述护坦加固单体2的前端连接所述拦挡坝坝体17的底部，其末端向后甚至预设距离后连接所述护坦端墙加固单体3以保护所述拦挡坝基础18。在部分坝体基础条件较好区，可不使用护坦加固单体2和护坦端墙加固单体3。部分工程根据现场条件采用设置副坝的方式保护拦挡坝主坝，副坝溢流口也可以采用拦挡坝主坝溢流口加固单体1的方式加固。
所述拦挡坝溢流口加固单体1为钢架混凝土结构，如图6所示，其包括溢流口主筋4、溢流口箍筋5、溢流口钢板6和第一混凝土8。如图7所示，所述溢流口箍筋5为封闭的框状结构并设有多个，其均匀纵向(平行水流的方向)布置在所述拦挡坝坝体17上。所述溢流口主筋4为直条结构并设有多个，其均匀横向(垂直水流的方向)布置在所述拦挡坝坝体17上且采用焊接将所述溢流口箍筋5固定搭接。所述溢流口箍筋5的后端顶部向上凸起结构，并且所述凸起结构靠近所述溢流口箍筋5中部的一端外侧设有缺口结构。如图8所示，所述溢流口钢板6为与所述凸起结构相匹配的倒U型结构，其焊接在所述凸起结构上，并且所述溢流口钢板6的一端处于所述缺口结构内，其另一端处于所述溢流口箍筋5后端外侧后与所述溢流口箍筋5以及所述溢流口主筋4形成第一钢架结构，所述第一混凝土8现浇在所述第一钢架结构内，从而使得拦挡坝溢流口加固单体1与拦挡坝坝体17形成一个整体，起到加固拦挡坝溢流口21过流面，防冲防撞拦挡坝溢流口21过流面的作用。所述溢流口主筋4通过点焊将所述溢流口箍筋5固定搭接。所述溢流口钢板6多处通过第一连续焊接点位7固定在所述凸起结构上，第一连续焊接点位7的长度均≥10cm。拦挡坝溢流口加固单体1的长度与拦挡坝溢流口21底面的长度一致，长度较大时向中部按1:6放坡。宽度按坝体正常溢流口宽度设计，迎水坡和背水坡坡比与坝体一致，厚度50cm。在拦挡坝溢流口21下游侧底面，与坝体下游垂直临空面交接处，采用15mm钢板与溢流口下部50cm厚的钢筋混凝土层连接成一个整体。溢流口主筋4采用直径32mm的HRB400钢筋，溢流口箍筋5采用直径20mm的HRB400钢筋，溢流口箍筋5与上部溢流口钢板6采用电焊线状连接，混凝土浇筑后，使所有钢筋、钢板及混凝土能形成一个整体。拦挡坝溢流口加固单体1上部溢流口钢板6宽度70cm，间隔100cm预留20cm×20cm的天窗，以便第一混凝土8能顺利灌入溢流口钢板6之下浇筑密实，上游方向100°转折后嵌入坝体钢筋混凝土中20cm，下游方向向下成弧形过度20cm，坝背水坡面宽40cm，使用溢流口钢板6总宽度150cm。
所述护坦端墙加固单体3的两侧与所述拦挡坝坝体17之间均建有护坦边墙19，并且所述护坦端墙加固单体3、所述拦挡坝坝体17以及两个所述护坦边墙19围成护坦区，所述护坦加固单体2为填充在所述护坦区的石块混凝土结构。所述护坦加固单体2的上端面低于所述护坦边墙19与所述护坦端墙加固单体3的上端面，进而在所述护坦区内对应所述护坦加固单体2上方的位置处形成能蓄积水流和泥石流以起到缓冲作用的凹槽。如图9所示，所述护坦加固单体2包括大石块9、小石块11和第二混凝土10。所述大石块9堆排填充在所述护坦区内，所述小石块11和所述第二混凝土10混合填充在所述大石块9之间的间隙处。所述大石块9的直径为1.5-2m，所述小石块11的直径为0.1-0.5m。在拦挡坝坝体17、护坦边墙19和护坦端墙加固单体3/护坦端墙20所围成的区域，采用1.5-2m直径高强度大石块9堆排整齐后，再采用高强度第二混凝土10和0.1-0.5m直径高强度小石块11填充大石块9之间的空隙，使护坦区形成一个整体，起到防冲和防撞击的作用。护坦加固单体2的上端面/顶面比护坦端墙3的上端面/顶面低0.5-1m在护坦区形成一凹槽结构，护坦区的凹槽结构能蓄积水流和泥石流，起到缓冲的作用。设计护坦区石块混凝土结构充填厚度2m。要求是拦挡坝坝体17、护坦端墙加固单体3/护坦端墙20及护坦边墙19建成后整平护坦区场地，再以最小间距整齐铺放高强度大石块9，后采用C20第二混凝土10和高强度小石块11充填大石块9之间的空隙，以确保石块混凝土结构的厚度和强度满足设计要求。
所述护坦端墙加固单体3的底部建有护坦端墙20，如图10所示，其包括护坦主筋12、护坦箍筋13、护坦钢板14和第三混凝土16。如图11所示，所述护坦箍筋13为倒凸型的框状结构并设有多个，其均匀纵向布置在所述护坦端墙20上。所述护坦主筋12为直条结构并设有多个，其均匀横向布置在所述护坦端墙20上且采用焊接将所述护坦箍筋13固定搭接。如图12所示，所述护坦钢板14为与所述护坦箍筋13顶部相匹配的倒U型结构，其焊接在所述护坦箍筋13顶部后与所述护坦箍筋13以及所述护坦主筋12形成第二钢架结构，所述第三混凝土16现浇在所述第二钢架结构内。所述护坦主筋12通过点焊将所述护坦箍筋13固定搭接。所述护坦钢板14多处通过第二连续焊接点位15固定在所述护坦箍筋13顶部。护坦主筋12为与护坦端墙20长度一致的直筋，其均匀放于护坦箍筋13内部采用点焊连接，护坦钢板(14)下侧采用第二连续焊接点位15方式与护坦箍筋13的顶部连接，第二连续焊接点位15的长度均≥10cm，进而使得护坦箍筋13、护坦主筋12以及护坦钢板14形成一个钢筋、钢板骨架，之后使用高强度第三混凝土16(含钢纤维)现浇使得护坦端墙加固单体3与护坦端墙端墙20形成一个整体，起到加固护坦端墙20过流面、防冲防撞的作用。护坦端墙加固单体3的长度与护坦端墙20的长度一致，长度较大时向中部按1:6放坡。宽度与护坦端墙20一致，一般按1m设计，必要时可作调整，两侧垂直。在护坦端墙20顶面和两侧，采用15mm钢板与下部1m厚的钢筋混凝土层连接成一个整体。护坦主筋12采用直径32mm的HRB400钢筋，护坦箍筋13采用直径20mm的HRB400钢筋，护坦箍筋13与护坦钢板14采用电焊线状连接，第三混凝土16浇筑后，使所有钢筋、钢板及混凝土能形成一个整体。护坦钢板14宽度80cm，中间间隔100cm预留20cm×20cm的天窗，以便第三混凝土16能顺利灌入护坦钢板14之下浇筑密实，上下游方向向下成弧形过度20cm，护墙面宽40cm，使用钢板总宽度200cm。
钢材构件加工办法：钢材构件的钢板与钢筋混凝土中的钢筋焊接时，不能采用点焊焊接，而是要成线状焊接，焊缝长大于10cm。总的原则是，要钢筋混凝土中的钢筋，与防冲加固结构表面的钢板增大接触面，增加焊缝的长度和处数，以便增大坚固性，增强防冲钢板与钢筋混凝土的整体性。防冲加固单体尺寸大，可以对钢板、钢筋分别在工厂或现场加工好后，再到坝体上组装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种泥石流拦挡坝防冲加固结构，包括拦挡坝坝体(17)、拦挡坝基础(18)和拦挡坝溢流口(21)；所述拦挡坝坝体(17)建于拦挡坝基础(18)之上，其顶部中间位置设有所述拦挡坝溢流口(21)；其特征在于，还包括拦挡坝溢流口加固单体(1)、护坦加固单体(2)和护坦端墙加固单体(3)，所述拦挡坝溢流口加固单体(1)建于所述拦挡坝坝体(17)上并与所述拦挡坝坝体(17)形成一个整体，并且所述拦挡坝溢流口加固单体(1)处于所述拦挡坝溢流口(21)底部过流面的位置处以保护所述拦挡坝溢流口(21)的过流面；所述护坦加固单体(2)固定在所述拦挡坝坝体(17)下游的基础区，并且所述护坦加固单体(2)的前端连接所述拦挡坝坝体(17)的底部，其后端连接所述护坦端墙加固单体(3)以保护所述拦挡坝基础(18)。
2.根据权利要求1所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述拦挡坝溢流口加固单体(1)为钢架混凝土结构。
3.根据权利要求2所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述拦挡坝溢流口加固单体(1)包括溢流口主筋(4)、溢流口箍筋(5)、溢流口钢板(6)和第一混凝土(8)；所述溢流口箍筋(5)为封闭的框状结构并设有多个，其均匀纵向布置在所述拦挡坝坝体(17)上；所述溢流口主筋(4)为直条结构并设有多个，其均匀横向布置在所述拦挡坝坝体(17)上，且与多个所述溢流口箍筋(5)互相固定搭接；
所述溢流口箍筋(5)的后端顶部为向上凸出的凸起结构，并且所述溢流口箍筋(5)顶部对应所述凸起结构前端的位置处设有缺口结构；所述溢流口钢板(6)为与所述凸起结构相匹配的倒U型结构并与所述溢流口箍筋(5)对应的设有多个，其焊接在所述凸起结构上，并且所述溢流口钢板(6)的一端处于所述缺口结构内，其另一端处于所述溢流口箍筋(5)后侧，所述溢流口钢板(6)、所述溢流口箍筋(5)以及所述溢流口主筋(4)形成第一钢架结构，所述第一混凝土(8)现浇在所述第一钢架结构内。
4.根据权利要求3所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述溢流口主筋(4)通过点焊与所述溢流口箍筋(5)互相固定搭接；所述溢流口钢板(6)通过多处第一连续焊接点位(7)固定在所述溢流口箍筋(5)的凸起结构上。
5.根据权利要求1所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述护坦端墙加固单体(3)的两侧与所述拦挡坝坝体(17)之间均建有护坦边墙(19)，并且所述护坦端墙加固单体(3)、所述拦挡坝坝体(17)以及两个所述护坦边墙(19)围成护坦区，所述护坦加固单体(2)为填充在所述护坦区的石块混凝土结构。
6.根据权利要求5所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述护坦加固单体(2)的上端面低于所述护坦边墙(19)与所述护坦端墙加固单体(3)的上端面。
7.根据权利要求4所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述护坦加固单体(2)包括大石块(9)、小石块(11)和第二混凝土(10)；所述大石块(9)堆排填充在所述护坦区内，所述小石块(11)和所述第二混凝土(10)混合填充在所述大石块(9)之间的间隙处；所述大石块(9)的直径为1.5-2m，所述小石块(11)的直径为0.1-0.5m。
8.根据权利要求1至7任一项所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述护坦端墙加固单体(3)的底部建有护坦端墙(20)。
9.根据权利要求8所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述护坦端墙加固单体(3)包括护坦主筋(12)、护坦箍筋(13)、护坦钢板(14)和第三混凝土(16)；所述护坦箍筋(13)为倒凸型的框状结构并设有多个，其均匀纵向布置在所述护坦端墙(20)上；所述护坦主筋(12)为直条结构并设有多个，其均匀横向布置在所述护坦端墙(20)上，且与多个所述护坦箍筋(13)互相固定搭接；所述护坦钢板(14)为与所述护坦箍筋(13)顶部相匹配的倒U型结构，其焊接在所述护坦箍筋(13)顶部，所述护坦钢板(14)与所述护坦箍筋(13)以及所述护坦主筋(12)形成第二钢架结构，所述第三混凝土(16)现浇在所述第二钢架结构内。
10.根据权利要求9所述的泥石流拦挡坝防冲加固结构，其特征在于，所述护坦主筋(12)通过点焊与所述护坦箍筋(13)互相固定搭接；所述护坦钢板(14)通过多处第二连续焊接点位(15)固定在所述护坦箍筋(13)顶部。
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