CN112854140A - 一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝及其施工方法。其中拦截桁架坝，设置有多根钢管，多根钢管纵横垂直交错形成桁架，且纵向任意相邻的两个钢管之间间隔2‑3m，横向任意相邻的两个钢管之间间隔2‑3m；桁架设置多组，多组桁架平行排列设置，任意相邻两组桁架通过桁架单体连接钢管连接；横向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管通过横向斜拉钢管对角线连接，纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管通过竖向斜拉钢管对角线连接。本发明的拦截桁架坝可以针对性拦截泥石流沟道中上游的树木枝干，将石块、泥浆等排放到下游。

Description

一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝及其施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝及其施工方法。

背景技术

在山区，泥石流灾害高发并造成大量的人员伤亡及财产损失。尤其是中国西部山区，松散的坡体在强降雨诱发下成灾。工程治理是针对泥石流灾害的重要手段之一，常见的防治工程包括排导槽、拦挡坝、谷坊坝等结构。

其中拦挡坝在坝体上开2-5排不等的泄水孔，孔的尺寸从0.5-2.0m不等，目的是将泥石流浆体中的小颗粒排走，拦截大颗粒，从而有效的利用设计库容。由于泥石流的组成成分包括了块石、泥沙、水及树木枝干，在有些区域泥石流也被称为泥石木流。其中的树枝在拦挡坝泄水孔处，由于较长无法通过，形成了横向的支撑，很快就会堵住泄水孔。拦挡坝无法实现拦粗排细，拦挡坝库容快速填满，极大的影响了泥石流防治工程的有效性。

因而，专利CN205794015U公开了一种拦挡坝，具体涉及一种利用拦砂坝拦挡树木的装置，包括左右支墩，左右支墩之间设有一组单个坝体；左右支墩和每个单个坝体顶部均设有拦挡结构梁，拦挡结构梁与左右支墩或单个坝体之间设有拦挡支柱，拦挡结构梁与一组拦挡横梁连接，拦挡横梁两端经侧向拉索与左右支墩连接。该专利在拦砂坝上增加拦砂坝的拦挡树木装置，可以阻止树木从拦砂坝坝顶翻过，同时不影响拦砂坝对泥石流的拦截，使泥石流带来的漂木，通过拦截装置拦截下来，同时方便清淤，防止造成下游堵塞，以提高拦砂坝对泥石流的处理效果。

专利CN106013006B公开了一种利用泄水洞拦挡树木的方法及装置，在泄水洞前构筑一段明渠，并在明渠两侧构筑漂木停淤场，然后在明渠上方设置拦挡梁板，拦挡梁板前端为锥形，通过锥形的导向作用将漂木引导至明渠两侧的漂木停淤场，防止漂木堵塞泄水洞，影响泄水洞对泥石流的排导效果。

由此可知，现有技术都是在例如排水槽、拦挡坝等结构的基础上进行改进，基础结构还是由混凝土浇筑的坝体，这种结构的拦截坝施工周期长，并且由于要浇筑一定形状的坝体，施工工艺复杂，对于在泥石流上游的区域施工就非常不方便。

并且，专利CN205794015U的拦挡结构设置在坝体上部，坝体下部为梳齿坝，只有在泥石流足够大，并且已经满库的情况下，才能拦挡树枝，此时拦挡坝主体已经满库失效了。而大部分时候，泥石流泥深是低于拦挡坝溢流口的，这个拦挡结构用不上；专利CN106013006B的结构前段一个楔形体，导致过流断面很窄。而泥石流浆体中有很多粒径大于0.5-1.0m的块石，峰值流量可以达到50m³/s以上，这种结构的拦截效果非常不好。

综上所述，现有技术中的拦截泥石木流的拦截坝施工工艺复杂、施工周期长，并且对泥石流中树木枝干的拦截效果差。

发明内容

本发明提供了一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝及其施工方法。本发明的拦截桁架坝直接采用大直径钢管制成复式桁架，将复式桁架嵌入沟道下部的基坑以及沟道岸坡的坝肩槽内，并在大直径钢管内灌注混凝土以增加强度。本发明的拦截桁架坝可以针对性拦截泥石流沟道中上游的树木枝干，将石块、泥浆等排放到下游，并且容易施工、施工周期短，对泥石木流的拦截效果好，非常适于广泛应用。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，包括复式桁架以及沟道底部基坑、沟道岸坡坝肩槽；

复式桁架包括至少2个桁架单体以及桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管；

所述桁架单体包括至少为两横两竖纵横垂直交错的钢管组成的钢管架，且纵向任意相邻的两个钢管之间间隔2-3m，横向任意相邻的两个钢管之间间隔2-3m；本发明正是因为对钢管间隔进行了大间距的设置，使其能够有效拦截漂木。

所述桁架单体之间平行排列设置，任意相邻两组桁架单体通过桁架单体连接钢管连接；水平方向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管通过横向斜拉钢管对角线连接，纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管通过竖向斜拉钢管对角线连接；

所述复式桁架的竖向钢管埋入沟道底部基坑，所述复式桁架的横向钢管插入沟道岸坡坝肩槽。

进一步地，所述桁架单体中的钢管、桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管内均灌注有混凝土。

进一步地，所述桁架单体中的钢管、桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管上均设置有预留孔。

进一步地，所述桁架单体中的钢管、桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管的直径大于150mm。

进一步地，仅在一组水平方向位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管之间设置横向斜拉钢管。

进一步地，每组纵向位于同一平面上的桁架单体连接钢管中均只在任意相邻两个桁架单体连接钢管之间设置竖向斜拉钢管。

进一步地，所述复式桁架的横向钢管插入连接坑的深度大于1.5m。

一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝的施工方法，包括如下步骤：

A：在沟道的松散堆积层下挖设多排基坑，并在沟道两端的坝肩上挖坝肩槽；

B：在基坑内竖向埋入钢管，后浇筑混凝土；

C：在一排竖向钢管上垂直连接多根横向钢管形成一个桁架单体；将横向钢管的两端放入坝肩的连接坑内，并灌注混凝土；

D：重复步骤C，形成至少2个桁架单体；所述桁架单体的横向设置的钢管中任意相邻两根钢管间隔2-3m，且桁架单体的竖向设置的钢管中任意相邻两根钢管间隔2-3m；

E：在纵横连接的钢管形成的连接点处，用桁架单体连接钢管将相邻的桁架单体连接在一起；

F：用横向斜拉钢管将水平方向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管对角线连接；用竖向斜拉钢管将纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管通过对角线连接。

进一步地，对桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管灌注混凝土。

进一步地，所述桁架单体中的钢管、桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管的连接方式包括焊接和螺钉连接。

采用上述技术方案，本发明具有如下优点：

1、本发明的拦截桁架坝可以针对性拦截泥石流沟道中上游的树木枝干，将石块、泥浆等排放到下游。

2、泥石流沟道的中上游，属于施工较难的区域。材料搬运等较为困难。桁架坝所用材料均是钢管，属于轻型结构，搬运方便，且可以现场焊接或者组装。施工方便简单，并且施工周期短。

3、本发明中桁架单体中的钢管、桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管内均灌注有混凝土能够增加整个桁架拦挡坝的强度，避免损坏。

5、本发明桁架单体中的钢管、桁架单体连接钢管、竖向斜拉钢管和横向斜拉钢管上均设置有预留孔，预留孔能够用于灌注混凝土；在实际使用过程中，可在将整个桁架拦挡坝安装好后再进行混凝土的罐装，便于运输。

6、泥石流沟道中上游交通条件差，搬运困难。相较于弓形钢，钢管属于轻型材料，搬运方便；泥石流浆体中存在较大的块石粒径(>0.5m甚至1m)，冲击力较强，150mm以上的钢管能防止冲击破坏。

7、本发明中仅在一组水平方向上位于同一平面上的桁架单体连接钢管中任意相邻两个桁架单体连接钢管之间设置横向斜拉钢管就能达到加固的效果，具有节约材料，降低成本的优点。

8、本发明每组纵向位于同一平面上的桁架单体连接钢管中均只在任意相邻两个桁架单体连接钢管之间设置竖向斜拉钢管就能达到加固的效果，具有节约材料，降低成本的优点。

9、本发明桁架至少设置2组就能达到拦截桁架坝可以针对性拦截树木枝干，将石块、泥浆等排放到下游的效果，具有具有节约材料，降低成本的优点。

10、本发明的拦截桁架坝直接采用大直径钢管制成复式桁架，将复式桁架嵌入沟道下部的基坑以及沟道岸坡坝肩槽内，并在大直径钢管内灌注混凝土以增加强度。本发明的拦截桁架坝可以针对性拦截泥石流沟道中上游的树木枝干，将石块、泥浆等排放到下游，并且容易施工、施工周期短，非常适于广泛应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明桁架的结构示意图；

图3为本发明复式桁架的结构示意图；

附图中：1、钢管，2、桁架单体连接钢管，3、竖向斜拉钢管，4、横向斜拉钢管，5、桁架单体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本实施例提供了一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，包括复式桁架以及沟道底部基坑、沟道侧部连接坑；

如图3所示，复式桁架包括至少2个桁架单体5以及桁架单体连接钢管2、竖向斜拉钢管3和横向斜拉钢管4；

所述桁架单体5包括至少为两横两竖纵横垂直交错的钢管1组成的钢管架，且纵向任意相邻的两个钢管1之间间隔2-3m，横向任意相邻的两个钢管1之间间隔2-3m；(可以理解为：横向设置多根平行的钢管1，且任意两根钢管1之间的间隔为2-3m；纵向设置多根平行的钢管1，且任意两根钢管1之间的间隔为2-3m；横向设置的钢管1与纵向设置的钢管1垂直连接)；连接形成的桁架中的纵向设置的钢管1可以位于同一平面有可以不位于同一平面，即纵向设置的钢管1分别位于横向设置的钢管1形成的平面的两侧，此时横向设置的钢管1需保证位于同一平面上；同理也可纵向设置的钢管1保证位于同一平面上，横向设置的钢管1分别位于纵向设置的钢管1形成的平面的两侧；

桁架单体5之间平行排列设置，任意相邻两组桁架单体5通过桁架单体连接钢管2连接；水平方向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管2中任意相邻两个桁架单体连接钢管2通过横向斜拉钢管4对角线连接，纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管2中任意相邻两个桁架单体连接钢管2通过竖向斜拉钢管3对角线连接；

所述复式桁架的竖向钢管1埋入沟道底部基坑，复式桁架的横向钢管1嵌入沟道岸坡坝肩槽。

桁架单体5中的钢管1、桁架单体连接钢管2、竖向斜拉钢管3和横向斜拉钢管4内均灌注有混凝土。钢管1经过水流的长期冲刷容易损坏且钢管1在水中长时间浸泡也会锈蚀损坏，而灌注了混凝土的钢管1，不仅具有更高的强度，避免钢管1损坏，提高使用寿命；而且计算在钢管1局部损坏后，灌注的混凝土对损坏的钢管1具有一定的支撑，使钢管1在损坏后还能够继续使用。

进一步地，所述桁架单体5中的钢管1、桁架单体连接钢管2、竖向斜拉钢管3和横向斜拉钢管4上均设置有预留孔。

进一步地，所述钢管1直径大于150mm。

进一步地，仅在一组水平方向位于同一平面上的桁架单体连接钢管2中任意相邻两个桁架单体连接钢管2之间设置横向斜拉钢管4。

进一步地，每组纵向位于同一平面上的桁架单体连接钢管2中均只在任意相邻两个桁架单体连接钢管2之间设置竖向斜拉钢管3。

进一步地，复式桁架的横向钢管1插入连接坑的深度大于1.5m。

本实施例提供了一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝的施工方法，包括如下步骤：

A：在沟道的松散堆积层下挖设多排基坑，由于松散堆积层具有一定的流动性，所以需要在松散堆积层下挖基坑；并在沟道两端的坝肩上挖坝肩槽；所述连接坑的深度大于1.5m(即钢管1嵌入坝肩的深度大于1.5m)，钢管1嵌入坝肩的深度大1.5m，保证坝体整体稳定性，并防止泥石流从侧面冲蚀破坏。

B：在基坑内竖向放入钢管1，后浇筑混凝土；

C：在一排竖向钢管1上垂直连接多根横向钢管1形成桁架单体5；将横向钢管1的两端放入坝肩的坝肩槽内，并浇筑混凝土；

D：重复步骤C，形成多组桁架单体5；桁架单体5的横向设置的钢管1中任意相邻两根钢管1间隔2-3m，且桁架单体5的竖向设置的钢管1中任意相邻两根钢管1间隔2-3m；

E：在纵横连接的钢管1形成的连接点处，用桁架单体连接钢管2将相邻的桁架单体5连接在一起；

F：用横向斜拉钢管4将横向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管2中任意相邻两个桁架单体连接钢管2对角线连接；用竖向斜拉钢管3纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管2中任意相邻两个桁架单体连接钢管2通过对角线连接。

进一步地，对桁架单体5中的钢管1、桁架单体连接钢管2、竖向斜拉钢管3和横向斜拉钢管4灌注混凝土。

进一步地，桁架单体5中的钢管1、桁架单体连接钢管2、竖向斜拉钢管3和横向斜拉钢管4的连接方式包括焊接和螺钉连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其特征在于：包括复式桁架以及沟道底部基坑、沟道岸坡坝肩槽；

复式桁架包括至少2个桁架单体(5)以及桁架单体连接钢管(2)、竖向斜拉钢管(3)和横向斜拉钢管(4)；

所述桁架单体(5)包括至少为两横两竖纵横垂直交错的钢管(1)组成的钢管架，且纵向任意相邻的两个钢管(1)之间间隔2-3m，横向任意相邻的两个钢管(1)之间间隔2-3m；

所述桁架单体(5)之间平行排列设置，任意相邻两组桁架单体(5)通过桁架单体连接钢管(2)连接；水平方向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管(2)中任意相邻两个桁架单体连接钢管(2)通过横向斜拉钢管(4)对角线连接，纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管(2)中任意相邻两个桁架单体连接钢管(2)通过竖向斜拉钢管(3)对角线连接；

所述复式桁架的竖向钢管(1)埋入沟道底部基坑，所述复式桁架的横向钢管(1)嵌入沟道岸坡坝肩槽。

2.如权利要求1所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其特征在于：所述桁架单体(5)中的钢管(1)、桁架单体连接钢管(2)、竖向斜拉钢管(3)和横向斜拉钢管(4)内均灌注有混凝土。

3.如权利要求1或2所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其体特征在于：所述桁架单体(5)中的钢管(1)、桁架单体连接钢管(2)、竖向斜拉钢管(3)和横向斜拉钢管(4)上均设置有预留孔。

4.如权利要求1所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其特征在于：所述桁架单体(5)中的钢管(1)、桁架单体连接钢管(2)、竖向斜拉钢管(3)和横向斜拉钢管(4)的直径大于150mm。

5.如权利要求1所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其特征在于：仅在一组水平方向位于同一平面上的桁架单体连接钢管(2)中任意相邻两个桁架单体连接钢管(2)之间设置横向斜拉钢管(4)。

6.如权利要求1或5所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其特征在于：每组纵向位于同一平面上的桁架单体连接钢管(2)中均只在任意相邻两个桁架单体连接钢管(2)之间设置竖向斜拉钢管(3)。

7.如权利要求1所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝，其特征在于：所述复式桁架的横向钢管(1)插入连接坑的深度大于1.5m。

8.一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

A：在沟道的松散堆积层下挖设多排基坑，并在沟道两端的坝肩上挖坝肩槽；

B：在基坑内竖向放入钢管(1)，后浇筑混凝土；

C：在一排竖向钢管(1)上垂直连接多根横向钢管(1)形成一个桁架单体(5)；将横向钢管(1)的两端嵌入坝肩的坝肩槽内，并灌注混凝土；

D：重复步骤C，形成至少2个桁架单体(5)；所述桁架单体(5)的横向设置的钢管(1)中任意相邻两根钢管(1)间隔2-3m，且桁架单体(5)的竖向设置的钢管(1)中任意相邻两根钢管(1)间隔2-3m；

E：在纵横连接的钢管(1)形成的连接点处，用桁架单体连接钢管(2)将相邻的桁架单体(5)连接在一起；

F：用横向斜拉钢管(4)将水平方向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管(2)中任意相邻两个桁架单体连接钢管(2)对角线连接；用竖向斜拉钢管(3)将纵向且位于同一平面上的桁架单体连接钢管(2)中任意相邻两个桁架单体连接钢管(2)通过对角线连接。

9.如权利要求8所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝的施工方法，其特征在于：对桁架单体连接钢管(2)、竖向斜拉钢管(3)和横向斜拉钢管(4)灌注混凝土。

10.如权利要求8所述的一种用于泥石流沟道中上游的拦截桁架坝的施工方法，其特征在于：所述桁架单体(5)中的钢管(1)、桁架单体连接钢管(2)、竖向斜拉钢管(3)和横向斜拉钢管(4)的连接方式包括焊接和螺钉连接。

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