CN112942412A

CN112942412A - 一种多层缓冲泥石流防护挡墙及其建造方法

Info

Publication number: CN112942412A
Application number: CN202110167833.7A
Authority: CN
Inventors: 乔峰; 杨耿超; 杨奎坚; 姚清河
Original assignee: Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University
Priority date: 2021-02-07
Filing date: 2021-02-07
Publication date: 2021-06-11

Abstract

本发明公开了一种多层缓冲的泥石流防护挡墙，包括混凝土墙体、金属消能缓冲层和填石笼缓冲层。混凝土墙体设有朝向山体的迎坡面，金属消能缓冲层设于混凝土墙体的迎坡面一侧，填石笼缓冲层设于金属消能缓冲层朝向山体一侧。金属消能缓冲层由金属管构成；填石笼缓冲层由金属丝笼构成。本发明还公开了该防护挡墙的建造方法。首先测量放线、土方开挖；接着建造混凝土墙体；再安装填石笼缓冲层，最后安装金属消能缓冲层，并且将混凝土墙体和缓冲层相互固定。本发明的优点是：金属消能缓冲层和填石笼缓冲层通过自身结构的变形消耗泥石流的冲击能量，有利于延长混凝土墙体的使用寿命；缓冲层与混凝土墙体分层建造，有利于缓冲层的安装、更换、维护。

Description

一种多层缓冲泥石流防护挡墙及其建造方法

技术领域

本发明涉及泥石流防护技术领域，尤其是涉及一种多层缓冲的泥石流防护挡墙及其建造方法。

背景技术

在我国，山区地形占我国陆地国土面积的2/3，当降雨频繁或气候异常时，泥石流灾害在山区地区频发，对当地居民的生命和财产安全造成严重的威胁。因此，对泥石流灾害采取相应防护手段显得尤为必要。

泥石流防护挡墙为防治泥石流灾害的手段之一。现有技术的泥石流防护挡墙大部分由防护挡墙墙体以及缓冲装置构成，缓冲装置在受到泥石流的作用下将泥石流的大部分冲击力转移到墙体上。而因泥石流具有突然性、流速快，流量大和破坏力强等特点，现有技术的泥石流防护墙一旦受到破坏力极强的泥石流的冲击，缓冲装置将达不到很好的缓冲效果。而墙体非但不能起到相应地防护作用，还会遭到严重的破坏,大大降低了防护墙的使用寿命。且在泥石流结束后，对防护墙的维修、更换将提高了使用成本。

发明内容

为解决上述背景技术存在的问题，本发明提供一种功能为多层缓冲的泥石流防护挡墙，还提供了该泥石流防护挡墙的建造方法。

为实现上述目的，本发明提供如下的多层缓冲的泥石流防护挡墙。

一种多层缓冲的泥石流防护挡墙，包括混凝土墙体和缓冲层；缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层；混凝土墙体设有朝向山体的迎坡面；第一缓冲层设于混凝土墙体的迎坡面一侧；第二缓冲层设于第一缓冲层朝向山体的一侧。

进一步地，第一缓冲层为金属消能缓冲层，第二缓冲层为填石笼缓冲层；金属消能缓冲层设于混凝土墙体的迎坡面一侧；填石笼缓冲层设于金属消能缓冲层朝向山体一侧。

进一步地，混凝土挡墙厚度为0.5至2m，第一缓冲层厚度为0.5至1m，第二缓冲层厚度为0.5至1m。

进一步地，金属消能缓冲层由至少两个金属管构成，金属管均设于混凝土墙体的迎坡面一侧；填石笼缓冲层由至少两个金属丝笼构成，金属丝笼均设于金属消能缓冲层朝向山体一侧。

进一步地，混凝土墙体使用的混凝土强度等级大于或等于C40。

进一步地，金属管由两个正六边形管和两个薄板组成，两个正六边形管之间通过两个薄板相互连接；正六边形管的轴向长度L与金属管径向横截面长度A满足L>A的数量关系；正六边形管的径向截面为正六边形，径向截面的边长a与正六边形管的管壁厚度t满足a/t>5 的数量关系；金属管的径向横截面长度A与两个正六边形管的距离B满足B/A＝0.43-0.8的数量关系，两个薄板设为相互平行，两个薄板间距h与正六边形边长a满足h/a＝0-0.3的数量关系。

进一步地，金属丝笼内填充石料，每个金属丝笼填充的石料重量为16-19KN/mm³；所述石料的抗压强度等级大于30兆帕；填充所用的所述石料的粒径包含小于160mm、在160mm至300mm之间的两种，所述石料的粒径小于160mm的比例不超过30％。

本发明还提供前文所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙的建造方法，包括以下步骤：

S1、在需要建造泥石流防护墙的山体处测量放线，土方开挖；

S2、在山体斜坡与山体泥石流防护区之间浇筑混凝土墙体，混凝土墙体朝向山体的一侧为迎坡面；

S3、在混凝土墙体迎坡面一侧为金属消能缓冲层预留厚度0.5至1m厚度的区域，然后在该区域靠山体斜坡的一侧构筑填有石料的金属丝笼，再通过螺栓等连接方式将其固定以形成填石笼缓冲层；

S4、将金属管逐个安装在混凝土墙体、填石笼缓冲层之间，并通过螺栓、焊接等连接方式将其固定以形成金属消能缓冲层；再通过螺栓、焊接等连接方式将混凝土墙体、填石笼缓冲层和金属消能缓冲层之间相互连接以形成多层缓冲的泥石流防护挡墙。

进一步地，混凝土墙体的厚度为0.5m-2m；填石笼缓冲层的厚度为0.5m-1m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：填石笼缓冲层在受到泥石流的冲击下，石料通过重组或者破碎等行为消耗了冲击能量，达到缓解冲击的效果；金属消能缓冲层由金属管构成，由于金属管为空心结构，在受到泥石流的间接冲击下，金属管的结构发生变形，进而达到缓解冲击的效果；在金属在双重缓冲层的缓冲效果下，有利于保证混凝土墙体的安全性及延长混凝土墙体使用寿命；缓冲层分层建造的方法，有利于缓冲层的安装、更换、维护；且岩石块、金属管的成本低，有利于降低成本。

附图说明

图1为本发明其中一种多层缓冲的泥石流防护挡墙实施方式的示意图；

图2为图1多层缓冲的泥石流防护挡墙的金属消能缓冲层的示意图；

图3为图2金属消能缓冲层的金属管截面的示意图；

图4为图2金属消能缓冲层的金属管的示意图；

图5为图1多层缓冲的泥石流防护挡墙的建造流程示意图；

在图1-4中，1.混凝土墙体，2.金属消能缓冲层，3.填石笼缓冲层，4.混凝土墙体朝向山体一侧的迎坡面，21.金属管，31.岩石块，32.钢丝笼。

具体实施方式

附图仅用于示例说明，不能理解为对本专利的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，属于“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是机械连接，也可以是通过中间媒介简介连接。对于本领域的普通技术人员来说，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图1至附图4对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施方式的多层缓冲的泥石流防护挡墙，包括混凝土墙体1、金属消能缓冲层2和填石笼缓冲层3。其中，金属消能缓冲层2为第一缓冲层，填石笼缓冲层3为第二缓冲层。混凝土墙体1、金属消能缓冲层2和填石笼缓冲层3的建造厚度分别对应在0.5m-2m、0.5m-1m和0.5m-1m的区间内。选取混凝土墙体1更具体的厚度为2m，金属消能缓冲层2更具体的厚度为1m，填石笼缓冲层3更具体的的厚度为1m。

混凝土墙体1采用混凝土强度等级为C42的混凝土浇筑而成，此外，也可以采用强度等级大于或等于C40的混凝土。如图2所示，在混凝土墙体1设有朝向山体的迎坡面4。

如图1所示，选取钢丝笼32为金属丝笼，岩石块31为石料。填石笼缓冲层3通过螺栓带或其他紧固方式将其设于金属消能缓冲层2朝向山体的一侧。填石笼缓冲层3由多个钢丝笼32 构成。每个钢丝笼32内填充材料为岩石块31的石料。为有效缓解泥石流的冲击，每个钢丝笼32填充的岩石块31重量为16-19KN/mm³，选取每个钢丝笼32填充的岩石块31重量更具体为为18KN/mm³；岩石块31的抗压强度等级大于30兆帕；填充时所用的岩石块31的粒径包含小于160mm和在160mm至300mm之间的两种，选取岩石块31的粒径小于160mm的比例不超过30％。此外，钢丝笼32内也可填充满足要求的石料。在受到泥石流的冲击时，钢丝笼32内的岩石块31或其他石料发生重组、破碎等行进为而削弱了泥石流冲击，使金属消能缓冲层2和混凝土墙体1不会受到泥石流的直接冲击而损坏，提高了金属消能缓冲层2和混凝土墙体1的使用寿命。

如图2所示，金属消能缓冲层2包括金属管21。如图3和图4所示，金属管21由两个正六边形管和两个薄壁管构成，两个正六边形管之间通过两个薄板相互连接。正六边形管的轴向长度L与金属管21径向横截面长度A满足L>A的数量关系；正六边形管的径向截面为正六边形，径向截面的边长a与正六边形管的管壁厚度t满足a/t>5的数量关系；金属管21 的径向横截面长度A与两个正六边形的距离B满足B/A＝0.43-0.8的数量关系，两个薄板设为相互平行，两个薄板间距h与正六边形边长a满足h/a＝0-0.3的数量关系。选用的金属管 21满足上述尺寸关系即可。金属管21之间可以通过焊接或者其他固定方式相互固定，进而构成整个金属消能缓冲层2。本实施方式的金属消能缓冲层2在泥石流的间接冲击下，通过金属管21的吸热、变形等行为吸收了泥石流的冲击，进一步降低了对混凝土墙体1的冲击，提高了混凝土墙体1的使用寿命。金属消能缓冲层2可以通过螺栓连接或其他方式设于混凝土墙体1的迎坡面4一侧。此外，在金属消能缓冲层2和填石笼缓冲层3受到泥石流破坏后可将其拆卸，再进行更换，进而可重新提高缓冲层的缓冲效果，延长混凝土墙体1的使用寿命，同时也降低了两个缓冲层的整体使用成本。

在图5中，为多层缓冲的泥石流防护挡墙的建造流程，其建造方法为：

第一步，在需要建造泥石流防护挡墙的山体处测量放线，土方开挖；

第二步，在山体斜坡与山体泥石流防护区之间浇筑混凝土墙体1，混凝土墙体1的厚度为0.5m-2m，混凝土墙体1厚度更具体选为2m；混凝土墙体1朝向山体的一侧为迎坡面4；

第三步，选用抗压强度为30兆帕、粒径包含小于160mm、在160mm至300mm之间的两种的岩石块31；在混凝土墙体1迎坡面一侧为金属消能缓冲层2预留厚度0.5至1m厚度的区域，金属消能缓冲层2的厚度更具体选为1m，在该区域靠山体斜坡的一侧构筑填有该岩石料31的钢丝笼32，且每个钢丝笼32填充的岩石块31重量为16-19KN/mm³；再通过螺栓等连接方式将其固定以形成填石笼缓冲层3；填石笼缓冲层3的厚度为0.5m-1m，石笼缓冲层3 的厚度更具体选为1m；

第四步，将金属管21逐个安装到混凝土墙体1和填石笼缓冲层3之间，金属管21通过螺栓或焊接等固定方式相互固定，完成金属消能缓冲层2的建造；金属消能缓冲层2与混凝土墙体1、填石笼缓冲层3之间通过金属丝或焊接等连接方式相互固定，形成泥石流防护挡墙。

与现有技术相比，本实施例的优点在于：金属丝笼32内填充有岩石块31，在受到泥石流的冲击下，岩石块31块通过重组或者破碎等行为消耗了冲击能量，达到缓解冲击的效果；金属消能缓冲层2由金属管21构成，由于金属管21为空心结构，在受到泥石流的间接冲击下，金属管21结构发生变形，进而达到缓解冲击的效果；在金属消能缓冲层2、填石笼缓冲层3的双重缓冲效果下，有利于保证混凝土墙体1的安全性、提高混凝土墙体1的使用寿命；缓冲层与混凝土墙体1分层建造，有利于缓冲层的安装、更换、维护，且岩石块31、金属管 21的成本低，有利于降低成本。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的权利要求书的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：包括混凝土墙体和缓冲层；所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层；所述混凝土墙体设有朝向山体的迎坡面；所述第一缓冲层设于所述混凝土墙体的迎坡面一侧；所述第二缓冲层设于所述第一缓冲层朝向山体的一侧。

2.根据权利要求1所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：所述第一缓冲层为金属消能缓冲层，所述第二缓冲层为填石笼缓冲层。

3.根据权利要求2所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：所述混凝土挡墙厚度为0.5至2m，所述第一缓冲层厚度为0.5至1m，所述第二缓冲层厚度为0.5至1m。

4.根据权利要求3所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：所述金属消能缓冲层由至少两个金属管构成；所述填石笼缓冲层由至少两个金属丝笼构成。

5.根据权利要求4所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：所述混凝土墙体使用的混凝土强度等级大于或等于C40。

6.根据权利要求4所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：所述金属管由两个正六边形管和两个薄板构成；所述两个正六边形管之间通过两个薄板相互连接；正六边形管的轴向长度L与金属管径向横截面长度A满足L>A的数量关系；正六边形管的径向截面为正六边形，径向截面的边长a与正六边形管的管壁厚度t满足a/t>5的数量关系；金属管径向横截面长度A与两个正六边形管的距离B满足B/A＝0.43-0.8的数量关系；两个薄板设为相互平行，两个薄板之间的间距h与正六边形管的边长a满足h/a＝0-0.3的数量关系。

7.根据权利要求4所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙，其特征在于：所述金属丝笼内填充有石料，每个金属丝笼填充的石料重量为16-19KN/mm³；所述石料的抗压强度等级大于30兆帕；填充所用的所述石料的粒径包含小于160mm、在160mm至300mm之间的两种，所述石料的粒径小于160mm的比例不超过30％。

8.一种多层缓冲的泥石流防护挡墙的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S3、在混凝土墙体迎坡面一侧为金属消能缓冲层预留厚度0.5至1m厚度的区域，然后在该区域靠山体斜坡的一侧构筑填有石料的金属丝笼，以形成填石笼缓冲层；

S4、将金属管逐个安装于混凝土墙体与填石笼缓冲层之间，形成金属消能缓冲层；混凝土墙体、填石笼缓冲层和金属消能缓冲层形成多层缓冲的泥石流防护挡墙。

9.根据权利要求8所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙的建造方法，其特征在于：所述混凝土墙体的厚度为0.5m-2m；所述填石笼缓冲层的厚度为0.5m-1m。

10.根据权利要求8所述的多层缓冲的泥石流防护挡墙的建造方法，其特征在于：在步骤S3中，每个金属丝笼填充的石料重量为16-19KN/mm³；所述石料的抗压强度等级大于30兆帕；填充所用的所述石料的粒径包含小于160mm、在160mm至300mm之间的两种；所述石料的粒径小于160mm的比例不超过30％。