專利名稱：一種框架式泥石流攔砂壩及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泥石流防治技術(shù)，特別是涉及一種鋼筋混凝土框架-漿砌石型的框架式泥石流攔砂壩及其施工方法。
背景技術(shù)：
泥石流災(zāi)害是我國地質(zhì)災(zāi)害的主要類型之一。隨著山區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、西部大開發(fā)的深化，泥石流工程治理需求越來越旺盛。攔砂壩作為泥石流防治工程的主要類型之一，在泥石流治理中大量使用。目前，泥石流攔砂壩主要有漿砌石、混凝土、鋼筋混凝土等結(jié)構(gòu)型式。受社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的制約，由于漿砌石結(jié)構(gòu)造價(jià)相對(duì)便宜較多，故我國泥石流攔砂壩大量采用了漿砌石結(jié)構(gòu)。但漿砌石結(jié)構(gòu)的攔砂壩及其施工方法存在如下缺陷第一，由于不同流域內(nèi)巖性差別巨大，有的礫石非常適合作為漿砌石骨料，有的不能用作漿砌石骨料，對(duì)于一般的施工單位難以準(zhǔn)確把握，導(dǎo)致施工質(zhì)量難以控制；第二，泥石流溝谷內(nèi)一般覆蓋較厚的松散礫石土， 而且厚度不均一，常出現(xiàn)攔砂壩地基不均勻沉降導(dǎo)致壩體開裂，而影響壩體安全運(yùn)行；第三，漿砌石壩體內(nèi)部出現(xiàn)破損后，修復(fù)難度大，且修復(fù)后的壩體強(qiáng)度大幅度降低，影響長期使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)目前廣泛采用的漿砌石型泥石流攔砂壩由于施工質(zhì)量難以控制、地基沉降等因素導(dǎo)致壩體破損的情況，提供一種由鋼筋混凝土框架內(nèi)填充漿砌石的框架式泥石流攔砂壩及其施工方法；利用鋼筋混凝土框架將漿砌石泥石流攔砂壩分割成相對(duì)獨(dú)立的小空間，分塊增強(qiáng)壩體強(qiáng)度，在投資小幅度增加的情況下， 大幅提升壩體強(qiáng)度，延長壩的使用期限，使得框架式泥石流攔砂壩兼容混凝土壩、鋼筋混凝土壩強(qiáng)度高和漿砌石壩投資省兩方面優(yōu)勢于一體。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明提出的一種框架式泥石流攔砂壩，包括壩體基礎(chǔ)和設(shè)于壩體基礎(chǔ)之上的壩體主體，鋼筋混凝土框架和充填于框架間的漿砌石構(gòu)成所述壩體主體；具體而言是一種鋼筋混凝土框架間充填漿砌石的泥石流攔砂壩，兼容混凝土壩、鋼筋混凝土壩強(qiáng)度高和漿砌石壩投資省兩方面優(yōu)勢于一體。若干鋼筋混凝土柱體在水平面上縱橫相連構(gòu)成一層水平梁(即每層水平梁上包括沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體和沿主流方向的鋼筋混凝土柱體)，所述鋼筋混凝土框架包括若干層水平梁和每兩層水平梁間由鋼筋混凝土柱體構(gòu)成的豎向梁。水平梁和豎向梁構(gòu)成的鋼筋混凝土框架將所述壩體主體空間分割成若干立方體空間、或長方體空間、 或三棱柱空間等相對(duì)獨(dú)立的小空間，能夠分塊增強(qiáng)壩體強(qiáng)度。水平梁上、沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體長度a為2. 0-4. 0m，水平梁上、沿主流方向的鋼筋混凝土柱體長度b為2. 0-4. 0m，水平梁上的鋼筋混凝土柱體之間形成的截面(即水平梁上，沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體與沿主流方向的鋼筋混凝土柱體之間形成的截面)面積一般為0.3X0. 3m2-0.4X0.4m2。構(gòu)成豎向梁的鋼筋混凝土柱體長度h 為2. 0-4. 0m，豎向梁與水平梁之間形成的截面(即構(gòu)成豎向梁的鋼筋混凝土柱體與構(gòu)成水平梁的鋼筋混凝土柱體之間形成的截面)面積一般為0. 3X0. 3m2-0. 4X0. 4m2。所述鋼筋混凝土柱體(包括構(gòu)成豎向梁的鋼筋混凝土柱體與構(gòu)成水平梁的鋼筋混凝土柱體)的總體體積配筋率為0. 5-2. 0%，鋼筋直徑為0. 012-0. 032m，混凝土為C35、或 C30、或C25等。所述漿砌石為M7. 5、或M10，等等。所述框架式泥石流攔砂壩的施工方法，首先按照設(shè)計(jì)基礎(chǔ)開挖線開挖攔砂壩的地基，利用鋼筋混凝土或混凝土或漿砌石處理地基底部形成壩體基礎(chǔ)；在壩體基礎(chǔ)之上，利用鋼筋混凝土柱體在水平面上縱橫相連、施工成一層水平梁，然后施工兩層水平梁間的漿砌石，再利用鋼筋混凝土柱體施工兩層水平梁間的豎向梁，并逐層向上施工至攔砂壩壩頂，形成壩體主體(即壩體主體的施工是先一層水平梁，然后在水平梁基礎(chǔ)上施工一層漿砌石， 接著施工豎向梁；然后再是一層水平梁、一層漿砌石、豎向梁；依此順序逐層向上施工至攔砂壩壩頂)。在所述框架式泥石流攔砂壩開挖地基之前，還需要根據(jù)泥石流區(qū)域的實(shí)際情況規(guī)劃設(shè)計(jì)攔砂壩的空間尺寸，根據(jù)攔砂壩的空間尺寸規(guī)劃框架的水平梁和豎向梁(包括水平梁上、沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體長度a，水平梁上、沿主流方向的鋼筋混凝土柱體長度b，構(gòu)成豎向梁的鋼筋混凝土柱體長度h，等等)，并從立面上規(guī)劃構(gòu)成水平梁和豎向梁的每一根鋼筋混凝土柱體在攔砂壩框架中的位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是兼容混凝土壩、鋼筋混凝土壩強(qiáng)度高和漿砌石壩投資省兩方面優(yōu)勢于一體；利用鋼筋混凝土框架將漿砌石泥石流攔砂壩分割成相對(duì)獨(dú)立的小空間，分塊增強(qiáng)壩體強(qiáng)度，避免因漿砌石施工質(zhì)量問題導(dǎo)致壩體整體強(qiáng)度大幅降低，或者因基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致壩體出現(xiàn)貫穿性裂縫而破壞壩體的不利情況，大大增強(qiáng)壩體的安全性，延長壩體的使用期限；與混凝土壩、鋼筋混凝土壩相比，投資節(jié)省約30 50%，壩體強(qiáng)度和使用期限減小約5 20% ；與傳統(tǒng)漿砌石壩相比，投資增加約10 30%，防護(hù)泥石流的安全性更高，后期運(yùn)營維護(hù)成本大幅度降低50 80%，并延長使用期限5 20年。


圖1是沿?cái)r砂壩長度方向的框架式泥石流攔砂壩斷面示意圖。圖2是沿主流方向的框架式泥石流攔砂壩斷面示意圖。圖3是框架式泥石流攔砂壩的俯視示意圖。圖4是鋼筋混凝土框架的立體示意圖。圖中標(biāo)號(hào)如下1框架2壩體基礎(chǔ)3水平梁4豎向梁5漿砌石a水平梁上、沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體長度b水平梁上、沿主流方向的鋼筋混凝土柱體長度h構(gòu)成豎向梁的鋼筋混凝土柱體長度
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例一如圖1、圖2、圖3、圖4所示。某泥石流溝流域面積24. 2km2，為了控制泥石流災(zāi)害， 規(guī)劃在流域中部設(shè)置谷坊15座、控制型攔砂壩1座、排導(dǎo)槽700m。為了使該攔砂壩達(dá)到控制型的目的，采用本發(fā)明的框架式泥石流攔砂壩。所述框架式泥石流攔砂壩包括壩體基礎(chǔ)2 和設(shè)于壩體基礎(chǔ)2之上的壩體主體，鋼筋混凝土框架1和充填于框架1間的漿砌石5構(gòu)成所述壩體主體。若干鋼筋混凝土柱體在水平面上縱橫相連構(gòu)成一層水平梁3，框架1包括五層水平梁3和每兩層水平梁3間由鋼筋混凝土柱體構(gòu)成的豎向梁4。水平梁3和豎向梁4 將所述壩體主體空間分割成若干相對(duì)獨(dú)立的小空間，可以是立方體空間、或長方體空間、或三棱柱空間。根據(jù)泥石流溝流域情況規(guī)劃所述攔砂壩，壩高16m、垂直主流方向的壩軸線長60m，溢流口至壩體基礎(chǔ)2的凈壩高12. 0m，壩頂寬度為2. 6m，壩體內(nèi)側(cè)邊坡比降為 1 0.65。根據(jù)攔砂壩的空間尺寸，規(guī)劃水平梁3上、沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體長度a為4. Om，水平梁3上、沿主流方向的鋼筋混凝土柱體長度b為4. Om，水平梁3上的鋼筋混凝土柱體之間形成的截面面積為0. 4X0. 4m2 ；構(gòu)成豎向梁4的鋼筋混凝土柱體長度h 為4. Om，豎向梁4與水平梁3之間形成的截面面積為0. 4X0. 4m2。從立面上規(guī)劃構(gòu)成水平梁3和豎向梁4的每一根鋼筋混凝土柱體在攔砂壩框架1中的位置。所述鋼筋混凝土柱體的總體體積配筋率為2. 0%，鋼筋直徑為0. 032m,混凝土為C35。漿砌石5為MlO。按如下施工方法對(duì)規(guī)劃好的上述框架式泥石流攔砂壩進(jìn)行施工首先按照設(shè)計(jì)基礎(chǔ)開挖線開挖攔砂壩的地基，利用鋼筋混凝土處理地基底部形成壩體基礎(chǔ)2 ；在壩體基礎(chǔ)2 之上，利用C35的鋼筋混凝土柱體在水平面上縱橫相連、施工成一層水平梁3，然后施工兩層水平梁3間的MlO漿砌石5，再利用C35的鋼筋混凝土柱體施工兩層水平梁3間的豎向梁 4，并逐層向上施工至攔砂壩壩頂，形成壩體主體。實(shí)施例二與實(shí)施例一相同之處不在贅述，不同之處在于攔砂壩壩高6.0m、垂直主流方向的壩軸線長24m，溢流口至壩體基礎(chǔ)2的凈壩高4. Om，壩頂寬度為2. Om，壩體內(nèi)側(cè)邊坡比降為1 0.7。水平梁3上、沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體長度a為2.0m，水平梁3上、 沿主流方向的鋼筋混凝土柱體長度b為2. Om，水平梁3上的鋼筋混凝土柱體之間形成的截面面積為0. 3X0. 3m2 ；構(gòu)成豎向梁4的鋼筋混凝土柱體長度h為2. Om，豎向梁4與水平梁 3之間形成的截面面積為0. 3X0. 3m2。所述鋼筋混凝土柱體的總體體積配筋率為0. 5%，鋼筋直徑為0. 012m,混凝土為C25。漿砌石5為M7. 5。
權(quán)利要求
1.一種框架式泥石流攔砂壩，包括壩體基礎(chǔ)(2)和設(shè)于壩體基礎(chǔ)(2)之上的壩體主體， 其特征在于鋼筋混凝土框架(1)和充填于框架(1)間的漿砌石(5)構(gòu)成所述壩體主體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架式泥石流攔砂壩，其特征在于若干鋼筋混凝土柱體在水平面上縱橫相連構(gòu)成一層水平梁(3)，框架(1)包括若干層水平梁(3)和每兩層水平梁 (3)間由鋼筋混凝土柱體構(gòu)成的豎向梁(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架式泥石流攔砂壩，其特征在于水平梁(3)和豎向梁(4) 將所述壩體主體空間分割成若干立方體空間，或長方體空間，或三棱柱空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架式泥石流攔砂壩，其特征在于水平梁(3)上、沿?cái)r砂壩長度方向的鋼筋混凝土柱體長度a為2. 0-4. 0m，水平梁(3)上、沿主流方向的鋼筋混凝土柱體長度b為2. 0-4. Om，水平梁(3)上的鋼筋混凝土柱體之間形成的截面面積為 0. 3X0. 3m2-0. 4X0. 4m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架式泥石流攔砂壩，其特征在于構(gòu)成豎向梁(4)的鋼筋混凝土柱體長度h為2. 0-4. Om，豎向梁(4)與水平梁(3)之間形成的截面面積為 0. 3X0. 3m2-0. 4X0. 4m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一所述的框架式泥石流攔砂壩，其特征在于所述鋼筋混凝土柱體的總體體積配筋率為0. 5-2. 0%，鋼筋直徑為0. 012-0. 032m,混凝土為C35、或C30、 或 C25。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架式泥石流攔砂壩，其特征在于漿砌石(5)為M7.5、或M10。
8.如權(quán)利要求2所述的框架式泥石流攔砂壩的施工方法，其特征在于首先按照設(shè)計(jì)基礎(chǔ)開挖線開挖攔砂壩的地基，利用鋼筋混凝土或混凝土或漿砌石處理地基底部形成壩體基礎(chǔ)(2)；在壩體基礎(chǔ)(2)之上，利用鋼筋混凝土柱體在水平面上縱橫相連、施工成一層水平梁(3)，然后施工兩層水平梁(3)間的漿砌石(5)，再利用鋼筋混凝土柱體施工兩層水平梁(3)間的豎向梁(4)，并逐層向上施工至攔砂壩壩頂，形成壩體主體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種框架式泥石流攔砂壩及其施工方法。所述框架式泥石流攔砂壩包括壩體基礎(chǔ)和設(shè)于壩體基礎(chǔ)之上的壩體主體，鋼筋混凝土框架和充填于框架間的漿砌石構(gòu)成所述壩體主體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)目前廣泛采用的漿砌石型泥石流攔砂壩由于施工質(zhì)量難以控制、地基沉降等因素導(dǎo)致壩體破損的情況，利用鋼筋混凝土框架將漿砌石泥石流攔砂壩分割成相對(duì)獨(dú)立的小空間，分塊增強(qiáng)壩體強(qiáng)度，在投資小幅度增加的情況下，大幅提升壩體強(qiáng)度，延長壩的使用期限；兼容混凝土壩、鋼筋混凝土壩強(qiáng)度高和漿砌石壩投資省兩方面優(yōu)勢于一體。
文檔編號(hào)E02B7/08GK102296573SQ20111013561
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者崔鵬, 李德基, 游勇, 陳曉清 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所