CN110952506A - 自传送水石分离式排洪渡槽及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种自传送水石分离式排洪渡槽及施工方法，属于岩土工程灾害防治技术领域，包括渡槽进口、渡槽出口、自传送槽身、基础、支撑柱和出水管，自传送槽身由双层U形渠、水轮机、主动轮、从动轮、皮带和输送带组成，双层U形渠的上层层底中间为滚筒，两端为托辊，托辊嵌套从动轮，水轮机安装于双层U形渠的下层并嵌固主动轮，皮带连接主动轮和从动轮，滚筒和托辊上套输送带；在沟壑与公路交汇处修筑基础，基础上修筑支撑柱并架设自传送槽身与渡槽进口和渡槽出口相接，出水管引导水流至流水沟；本发明将泥石流的水和石块大量分离，并利用水的动能带动输送带传送石块，防止渡槽内石块沉降，堵塞渡槽使泥石流满溢，影响线路的正常使用，保护行人和车辆安全。

Description

自传送水石分离式排洪渡槽及施工方法

技术领域

本发明具体涉及自传送水石分离式排洪渡槽施工技术，属于岩土工程防灾技术领域。

背景技术

我国交通基础设施建设项目数量不断增多，大量的山区公路、铁路等基础设施开工建设，一般的山区交通线路都沿沟谷布线，因此傍山线路在山区交通线路中占有相当大的比重。傍山线路沿沟谷修建，经常会遇到与山体沟壑交会的情况，而山体沟壑是降雨时山体排水的唯一通道，山体表面的破碎岩石和植被覆盖率较低的土壤都会汇集到山体沟壑，沿山体沟壑流入山区线路。在雨季，特别是岩体风化严重、植被覆盖率较低的山体所在沟壑经常会出现一定规模的泥石流，威胁线路与沟壑交汇处行人和车辆的安全，影响傍山线路的正常使用，每次降雨后对沟壑与线路交汇处清理，工程量大，造价高。

现有傍山线路与山体沟壑交汇处大都使用排洪渡槽的形式将雨季沟壑处的泥石流排泄至傍山线路另一侧的宽阔地或沟谷中，防止山体沟壑的泥石流对傍山线路运营的影响，使傍山线路能够在雨季正常使用。然而，在实际使用过程中，沟壑泥石流由于在渡槽处坡度变缓，流速下降，部分石块沉降堵塞渡槽，导致渡槽内的泥石流漫溢，大量的石块和流水落至线路上，严重影响线路上的行车安全和正常使用。因此，迫切需要一种自传送排洪渡槽，解决普通渡槽堵塞漫溢致使线路落实和漫水的问题。

发明内容

针对现有傍山线路和山体沟壑交会处普通排洪渡槽功能的不足，基于绿色、环保和节约的设计理念，提出一种自传送水石分离式排洪渡槽及施工方法，解决目前普通渡槽在遭遇沟壑泥石流时部分石块沉降，堵塞渡槽，石块和流水漫溢线路的问题。

本发明是一种自传送水石分离式排洪渡槽及施工方法，自传送水石分离式排洪渡槽，包括渡槽进口、渡槽出口、自传送槽身、基础、支撑柱和出水管；渡槽进口由上下两层渐缩性U形渠组成，上层渐缩性U形渠的底板上设有梅花形布置的漏水孔并铺有缓冲垫；渡槽出口为前段底部设有底座的单层渐扩性U形渠；自传送槽身由双层U形渠、水轮机、主动轮、从动轮和皮带组成，双层U形渠的上层层底由输送带、滚筒和托辊组成，滚筒均匀布设形成板状，并依次垂直插入上层侧壁上，在滚筒布设位置的首端和末端平行于滚筒分别设置两端头伸至上层侧壁外侧的托辊，滚筒和托辊上套输送带形成闭合的环路，在伸出上层侧壁外侧的托辊上嵌套从动轮，双层U形渠的下层层底末段设有出水口，水轮机两端头分别穿过下层侧壁布设在托辊的侧下方，穿出下层侧壁的水轮机两端头嵌固主动轮，主动轮和从动轮通过皮带连接；在沟壑与线路交汇处修筑素混凝土基础，基础上修筑钢筋混凝土支撑柱，支撑柱上架设自传送槽身分别与渡槽进口末端和渡槽出口前端相接，出水口下接出水管至流水沟。

本发明的自传送水石分离式排洪渡槽的施工方法，其步骤为：

（1）预制构件：根据山体风化程度、坡度和当地降水情况，设计渡槽进口、渡槽出口和自传送槽身的尺寸及出水管直径，预制缓冲垫、水轮机、主动齿轮、从动齿轮、皮带、输送带、滚筒和托辊；

（2）基础施工：在沟壑和线路交叉处的线路两侧分别修筑稳定的素混凝土基础；

（3）支撑柱施工：在基础上绑扎钢筋，支模版，浇筑钢筋混凝土支撑柱；

（4）渡槽主体施工和安装：支撑柱上绑扎钢筋、支模板，浇筑渡槽进口、双层U形渠和渡槽出口，在预定位置安装缓冲垫、水轮机、滚筒和托辊并套上输送带，嵌套主动轮和从动轮，将主动轮和从动轮通过皮带相连接；

（5）出水管施工：根据流水沟和自传送槽身的相对位置及出水口的大小，安装圆形出水管，将出水管从自传送槽身引至流水沟处。

本发明的有益效果：本发明结构简单，环保节能，实用性强，其主要优点为：（1）渡槽进口上层底板的缓冲垫可以减轻泥石流对排洪渡槽的冲击，同时输送带上的漏水孔的采用能够实现了大部分泥石流的水石分离，将水通过出水管直接排入公路旁的流水沟，减轻了泥石流的破坏能力，降低了水沟内泥沙及石块的含量；（2）充分利用泥石流水石分离后水流的动能，将其转化为传送动力，不但降低了水流的冲刷破坏，而且可以将泥石流中大量的石块传送至渡槽出口，防止石块在渡槽内沉积造成渡槽的堵塞和泥石流的漫溢，增强排洪效率，节约能源的同时解决了普通渡槽堵塞问题。

附图说明

图1为本发明结构的空间布置示意图；图2为渡槽进口示意图；图3为自传送槽身示意图；图4自传送槽身内部示意图；图5为水轮机示意图；图6为托辊示意图；图7为渡槽出口示意图；附图标记说明：渡槽进口1、渡槽出口2、自传送槽身3、基础4、支撑柱5、出水管6、上层底板7、漏水孔8、缓冲垫9、双层U形渠10、水轮机11、主动轮12、从动轮13、皮带14、输送带15、滚筒16、托辊17、上层侧壁18、出水口19、下层侧壁20、沟壑21、线路22、流水沟23、底座24、轮机轴25、叶片26、矩形槽27、皮带槽28。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限制本发明。在本发明原则内，所做的修改、等同替换和改进都属于本发明的保护范围。

如图1~图7所示，本发明提供一种自传送水石分离式排洪渡槽，包括渡槽进口1、渡槽出口2、自传送槽身3、基础4、支撑柱5和出水管6；渡槽进口1由上下两层渐缩性U形渠组成，上层渐缩性U形渠的底板7上设有梅花形布置的漏水孔8并铺有缓冲垫9；渡槽出口2为前段底部设有底座24的单层渐扩性U形渠；自传送槽身3由双层U形渠10、水轮机11、主动轮12、从动轮13和皮带14组成，双层U形渠10的上层层底由输送带15、滚筒16和托辊17组成，滚筒16均匀布设形成板状，并依次垂直插入上层侧壁18上，在滚筒16布设位置的首端和末端平行于滚筒16分别设置两端头伸至上层侧壁18外侧的托辊17，滚筒16和托辊17上套输送带15形成闭合的环路，在伸出上层侧壁18外侧的托辊17上嵌套从动轮（13），双层U形渠10的下层层底末段设有出水口19，水轮机11两端头分别穿过下层侧壁20布设在托辊17的侧下方，穿出下层侧壁20的水轮机11两端头嵌固主动轮12，主动轮12和从动轮13通过皮带14连接；在沟壑21与线路22交汇处修筑素混凝土基础4，基础4上修筑钢筋混凝土支撑柱5，支撑柱5上架设自传送槽身3分别与渡槽进口1末端和渡槽出口2前端相接，泥石流中的水流经漏水孔8流入双层U形渠10的下层带动水轮机11和输送带15转动，输送带15传送泥石流中的石块至渡槽出口2，出水口19下接出水管6至流水沟23。

如图1和图2所示，缓冲垫9是厚度为2-5cm的可压缩橡胶材料，其上设有与上层底板7相同的漏水孔8。

如图1和图7所示，底座24的宽度与双层U形渠10相同，高度与双层U形渠10的下层层高相同。

如图1、图4和图5所示，水轮机11由轮机轴25和叶片26组成，叶片26为拱形曲面薄壁钢板，轮机轴25的中部焊接叶片26，两侧末端分别设置1-2cm长的矩形槽27。

如图1、图3和图4所示，主动轮12内腔直径和轮机轴25相同，腔壁上设有与矩形槽27相匹配凸起，外侧设有皮带槽28。

如图1、图4和图6所示，托辊17两侧末段的尺寸和形状与轮机轴25两侧相同，中部是与滚筒16直径相同的钢管。

如图1、图3和图4所示，从动轮13的内腔直径和托辊17两侧末端相同，腔壁上设有与托辊17两侧末端相匹配的凸起，外侧设有与主动轮12相同的皮带槽28。

如图1、图3和图4所示，输送带15可紧密的贴于滚筒16和托辊17上形成环形，并设有与上层底板7相同规格的漏水孔8。

本发明施工顺序宜采用顺作法，其步骤为：

（1）预制构件：根据山体风化程度、坡度和当地降水情况，设计渡槽进口1、渡槽出口2和自传送槽身3的尺寸及出水管6直径，预制缓冲垫9、水轮机11、主动齿轮12、从动齿轮13、皮带14、输送带15、滚筒16和托辊17；

（2）基础4施工：在沟壑21和线路22交叉处的线路22两侧分别修筑稳定的素混凝土基础4；

（3）支撑柱5施工：在基础4上绑扎钢筋，支模版，浇筑钢筋混凝土支撑柱5，使柱顶的连线形成15%-30%的纵坡；

（4）渡槽主体施工和安装：支撑柱4上绑扎钢筋、支模板，浇筑渡槽进口1、双层U形渠10和渡槽出口2，在预定位置安装缓冲垫9、水轮机11、滚筒16和托辊17并套上输送带15，嵌套主动轮12和从动轮13，将主动轮12和从动轮13通过皮带14相连接；

（5）出水管19施工：根据流水沟23和自传送槽身3的相对位置及出水口19的大小，安装圆形出水管6，将出水管6从自传送槽身3引至流水沟23处。

本发明的主要工作原理为：（1）水石分流原理：在渡槽的进口末端和双层渡槽传送带上设有漏水孔，使泥石流中的大部分水流流入渡槽第二层，降低泥石流的破坏能力，减少上层泥石流量。（2）自传送原理：利用泥石流中洪水的动能带动底层水轮机转动，水轮机转动时带动主动轮转动，主动齿轮通过皮带带动从动轮和托辊转动，从而使输送带转动，实现将水的动能转化为输送带转动的机械能，使渡槽在遇到泥石流时能够自传送，消除普通排洪渡槽在槽身石块沉降引起的渡槽堵塞，解决石块和洪水在线路上漫溢的问题。

Claims (9)

1.自传送水石分离式排洪渡槽，包括渡槽进口（1）、渡槽出口（2）、自传送槽身（3）、基础（4）、支撑柱（5）和出水管（6），其特征在于渡槽进口（1）由上下两层渐缩性U形渠组成，上层渐缩性U形渠的底板（7）上设有梅花形布置的漏水孔（8）并铺有缓冲垫（9）；渡槽出口（2）为前段底部设有底座（24）的单层渐扩性U形渠；自传送槽身（3）由双层U形渠（10）、水轮机（11）、主动轮（12）、从动轮（13）和皮带（14）组成，双层U形渠（10）的上层层底由输送带（15）、滚筒（16）和托辊（17）组成，滚筒（16）均匀布设形成板状，并依次垂直插入上层侧壁（18）上，在滚筒（16）布设位置的首端和末端平行于滚筒（16）分别设置两端头伸至上层侧壁（18）外侧的托辊（17），滚筒（16）和托辊（17）上套输送带（15）形成闭合的环路，在伸出上层侧壁（18）外侧的托辊（17）上嵌套从动轮（13），双层U形渠（10）的下层层底末段设有出水口（19），水轮机（11）两端头分别穿过下层侧壁（20）布设在托辊（17）的侧下方，穿出下层侧壁（20）的水轮机（11）两端头嵌固主动轮（12），主动轮（12）和从动轮（13）通过皮带（14）连接；在沟壑（21）与线路（22）交汇处修筑素混凝土基础（4），基础（4）上修筑钢筋混凝土支撑柱（5），支撑柱（5）上架设自传送槽身（3）分别与渡槽进口（1）末端和渡槽出口（2）前端相接，出水口（19）下接出水管（6）至流水沟（23）。

2.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述的缓冲垫（9）为可压缩橡胶材料，其上设置有与上层底板（7）相对应的漏水孔（8）。

3.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述底座（24）的宽度与双层U形渠（10）相同，高度与双层U形渠（10）的下层层高相同。

4.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述的水轮机（11）由轮机轴（25）和叶片（26）组成，叶片（26）为拱形曲面薄壁板，轮机轴（25）的中部焊接叶片（26），两侧末段分别设置矩形槽（27）。

5.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述的主动轮（12）内腔直径和轮机轴（25）相同，腔壁上设有与矩形槽（27）相匹配凸起，外侧设有皮带槽（28）。

6.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述的托辊（17）两侧末段的尺寸和形状与轮机轴（25）两侧相同，中部是与滚筒（16）直径相同的钢管。

7.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述的从动轮（13）的内腔直径和托辊（17）两侧末端相同，腔壁上设有与托辊（17）两侧末端相匹配的凸起，外侧设有与主动轮（12）相同的皮带槽（28）。

8.根据权利要求1所述的自传送水石分离式排洪渡槽，其特征在于：所述的输送带（15）可紧密的贴于滚筒（16）和托辊（17）上形成环形，并设有与上层底板（7）相同规格的漏水孔（8）。

9.自传送水石分离式公路排洪渡槽的施工方法，其特征在于，其步骤为：

（1）预制构件：根据山体风化程度、坡度和当地降水情况，设计渡槽进口（1）、渡槽出口（2）和自传送槽身（3）的尺寸及出水管（6）直径，预制缓冲垫（9）、水轮机（11）、主动齿轮（12）、从动齿轮（13）、皮带（14）、输送带（15）、滚筒（15）和托辊（16）；

（2）基础（4）施工：在沟壑（21）和线路（22）交叉处的线路（22）两侧分别修筑稳定的素混凝土基础（4）；

（3）支撑柱（5）施工：在基础（4）上绑扎钢筋，支模版，浇筑钢筋混凝土支撑柱（5）；

（4）渡槽主体施工和安装：支撑柱（4）上绑扎钢筋、支模板，浇筑渡槽进口（1）、双层U形渠（10）和渡槽出口（2），在预定位置安装缓冲垫（9）、水轮机（11）、滚筒（16）和托辊（17）并套上输送带（15），嵌套主动轮（12）和从动轮（13），将主动轮（12）和从动轮（13）通过皮带（14）相连接；

（5）出水管（19）施工：根据流水沟（23）和自传送槽身（3）的相对位置及出水口（19）的大小，安装圆形出水管（6），将出水管（6）从自传送槽身（3）引至流水沟（23）处。

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