一種擾流消能的全襯砌泥石流排導(dǎo)槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種山洪泥石流防治技術(shù)，特別是涉及一種具有消能墩、擾流消能的全襯砌泥石流排導(dǎo)槽。
【背景技術(shù)】
[0002]泥石流作為山區(qū)常見的一種自然災(zāi)害，具有暴發(fā)突然、運(yùn)動(dòng)快速、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)，嚴(yán)重制約山區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展。隨著我國西部山區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類活動(dòng)范圍的不斷拓展，以及極端降雨的增多，未來山區(qū)的泥石流災(zāi)害將逐漸增多，防治的任務(wù)也將會(huì)更加繁重。通過適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┛梢杂行У胤乐文嗍鳛?zāi)害，而排導(dǎo)槽作為防治工程中減災(zāi)效果良好的一類主體工程在泥石流防治工程中廣泛應(yīng)用，尤其是在汶川地震后修建的泥石流防治工程中。
[0003]目前，排導(dǎo)槽工程技術(shù)成熟并廣泛應(yīng)用的有兩種類型:全斷面襯砌型槽和肋檻軟基消能槽。其中，全斷面襯砌型槽因結(jié)構(gòu)簡單、施工方便等特點(diǎn)而運(yùn)用廣泛，但由于泥石流具有很強(qiáng)的沖刷磨蝕力，對排導(dǎo)槽的沖擊磨蝕破壞大，容易致使全襯砌排導(dǎo)槽槽底磨蝕嚴(yán)重，甚至泥石流對部分排導(dǎo)槽形成揭底沖刷，導(dǎo)致排導(dǎo)槽槽底磨穿，側(cè)墻基礎(chǔ)外漏，失去排導(dǎo)功能。因此，全襯砌排導(dǎo)槽后期的修復(fù)費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也將大幅度增加。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對目前泥石流在全襯砌型排導(dǎo)槽中過流時(shí)、易對排導(dǎo)槽槽底形成磨蝕破壞的情況，提供一種具有消能墩、擾流消能的全襯砌泥石流排導(dǎo)槽，既能夠分散泥石流對槽底的磨蝕，又能降低泥石流流速、減弱對槽底的沖刷破壞，達(dá)到延長排導(dǎo)槽使用壽命的目的，同時(shí)大幅降低排導(dǎo)槽后期的修復(fù)費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]本實(shí)用新型提出的一種擾流消能的全襯砌泥石流排導(dǎo)槽，包括全襯砌的排導(dǎo)槽底板及其兩側(cè)的排導(dǎo)槽側(cè)墻，在排導(dǎo)槽中部的底板上設(shè)有若干呈梅花型布置的消能墩。通過對泥石流在排導(dǎo)槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合在實(shí)際工程中泥石流對排導(dǎo)槽槽底的破壞特征，可以發(fā)現(xiàn)，泥石流在排導(dǎo)槽入口處的流速小，中部處于加速階段，泥石流的流速逐漸增大，泥石流在槽內(nèi)的整體運(yùn)動(dòng)和泥石流中大石塊的相互碰撞使得排導(dǎo)槽槽底磨蝕嚴(yán)重，而且局部位置會(huì)產(chǎn)生沖刷坑，這勢必影響排導(dǎo)槽的自身結(jié)構(gòu)安全和長期運(yùn)行。基于上述分析，針對排導(dǎo)槽中部易遭受泥石流磨蝕破壞的問題，本實(shí)用新型提出在排導(dǎo)槽中部的底板上設(shè)置若干呈梅花型布置的消能墩，能夠?qū)δ嗍鳟a(chǎn)生擾流的作用，在布設(shè)梅花型消能墩的區(qū)域，泥石流形成“S”型的運(yùn)動(dòng)流路，改變了泥石流的運(yùn)動(dòng)軌跡，極大地分散了流路也分散了泥石流對槽底的磨蝕，減小了泥石流對槽底的集中沖刷。其上設(shè)有消能墩的底板長度為排導(dǎo)槽總長度的1/3。排導(dǎo)槽縱比降i為150%。?350%0。
[0007]消能墩的結(jié)構(gòu)型式為正四棱臺(tái)或圓臺(tái)，消能墩的下底面面積大于上底面面積，便于維持消能墩結(jié)構(gòu)自身的安全性。正四棱臺(tái)或圓臺(tái)的側(cè)面與泥石流運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樾苯?，相比正面撞擊，沖擊力小，能夠保證消能墩結(jié)構(gòu)的安全，且制作模具簡單，便于施工；若消能墩采用圓柱體，上下底面面積相等，且泥石流正面撞擊柱體，易被泥石流損壞；若消能墩采用正三棱臺(tái)，三個(gè)棱角易被泥石流撞擊磨蝕；若消能墩采用其他棱臺(tái)結(jié)構(gòu)，施工時(shí)制作模具復(fù)雜，不利于施工。
[0008]消能墩高度hd為排導(dǎo)槽深度H的1/10-1/5，且滿足消能墩高度h /j、于等于Im ;若計(jì)算得到消能墩高度hd> lm，則1^取lm。消能墩高度以排導(dǎo)槽深度為依據(jù)，若消能墩高度過高，泥石流對消能墩的撞擊程度就越大，不利于消能墩自身穩(wěn)定，同時(shí)也會(huì)過多地占用排導(dǎo)槽的過流斷面面積，影響泥石流過流能力；若消能墩高度過低，則對泥石流的擾動(dòng)和影響較小，泥深較大時(shí)達(dá)不到分流和消能的目的。
[0009]確定消能墩相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如下:消能墩距側(cè)墻的最小凈距離c大于0.5m ;在排導(dǎo)槽橫向方向(即垂直于流向)，消能墩間橫向凈間距L1S進(jìn)入排導(dǎo)槽的控制粒徑d_的1-1.5倍，其中(1_不應(yīng)大于Im(可通過上游的攔擋工程實(shí)現(xiàn))；在排導(dǎo)槽縱向方向(即順流向)，消能墩間縱向凈間距L2S消能墩間橫向凈間距L ^勺2-3倍。針對不同寬度的排導(dǎo)槽，可設(shè)計(jì)不同尺寸的消能墩；若消能墩尺寸過大，泥石流易對消能墩產(chǎn)生沖擊破壞，同時(shí)占用排導(dǎo)槽有效排導(dǎo)空間；若消能墩尺寸過小，達(dá)不到預(yù)期的擾流和消能目的。消能墩的結(jié)構(gòu)型式為正四棱臺(tái)時(shí)，上下底面均為正方形，其余側(cè)面為面積相等的等腰梯形，消能墩上底面邊長a為0.2-0.3m，消能墩下底面邊長b為0.4-0.6m，消能墩側(cè)面與下底面呈arctan (2hd/b-a)角度，hdS消能墩高度。消能墩的結(jié)構(gòu)型式為圓臺(tái)時(shí)，上下底面均為圓形，消能墩上底面直徑D1S 0.2-0.3m，消能墩下底面直徑D 2為0.4-0.6m。
[0010]消能墩與底板之間采用錨筋固定連接，保證消能墩與排導(dǎo)槽底板之間的整體性，避免泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中對消能墩產(chǎn)生整體的撞擊破壞。錨筋直徑可以是8_、或10_、或12mm，嵌入消能墩的錨筋長度為消能墩高度匕的1/2，嵌入底板的錨筋長度大于等于0.5m。錨筋可與底板的鋼筋連接，保證消能墩與排導(dǎo)槽底板之間的整體性。
[0011]底板施工時(shí)，預(yù)留消能墩的位置空間，并安裝錨筋；制作正四棱臺(tái)或圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的消能墩模具，將消能墩模具安裝在消能墩的預(yù)留位置，然后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，拆除模具。正四棱臺(tái)或圓臺(tái)結(jié)構(gòu)具有施工簡便的特點(diǎn)。
[0012]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在所述擾流消能的全襯砌泥石流排導(dǎo)槽上游，配合使用泥石流攔擋工程措施，控制進(jìn)入排導(dǎo)槽的塊石粒徑小于等于lm。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:利用呈梅花型布置的消能墩，能夠?qū)δ嗍鳟a(chǎn)生擾流的作用，在布設(shè)梅花型消能墩的區(qū)域，泥石流形成“S”型的運(yùn)動(dòng)流路，改變了泥石流的運(yùn)動(dòng)軌跡，極大地分散了流路也分散了泥石流對槽底的磨蝕，減小了泥石流對槽底的集中沖刷；同時(shí)，消能墩與泥石流相互作用能夠消耗泥石流運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，降低泥石流流速，減弱對槽底的沖刷破壞；排導(dǎo)槽使用壽命能夠大幅延長，排導(dǎo)槽后期的修復(fù)費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用能夠大幅降低。
【附圖說明】
[0014]圖1是具有正四棱臺(tái)消能墩的擾流消能全襯砌泥石流排導(dǎo)槽中部俯視示意圖。
[0015]圖2是具有圓臺(tái)消能墩的擾流消能全襯砌泥石流排導(dǎo)槽中部俯視示意圖。
[0016]圖3是擾流消能全襯砌泥石流排導(dǎo)槽中部沿中心線方向的縱剖面示意圖。
[0017]圖4是圖1、圖2中1-1的剖視圖。
[0018]圖5是圖1、圖2中I1-1I的剖視圖。
[0019]圖6是結(jié)構(gòu)型式為正四棱臺(tái)的消能墩俯視示意圖。
[0020]圖7是結(jié)構(gòu)型式為正四棱臺(tái)的消能墩立體示意圖。
[0021]圖8是結(jié)構(gòu)型式為圓臺(tái)的消能墩俯視示意圖。
[0022]圖9是結(jié)構(gòu)型式為圓臺(tái)的消能墩立體示意圖。
[0023]圖中標(biāo)號如下:
[0024]I 底板2 側(cè)墻
[0025]3 消能墩4 錨筋
[0026]B 排導(dǎo)槽底寬H 排導(dǎo)槽深度
[0027]hd消能墩高度i 排導(dǎo)槽縱比降
[0028]c 消能墩距側(cè)墻的最小近距離<