一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，包括堆疊的格賓石籠和深植于溝床的豎向增強(qiáng)體，格賓石籠和豎向增強(qiáng)體相互融合共同構(gòu)成柔性順壩或丁壩；所述柔性順壩沿溝岸平行于流向設(shè)置；丁壩伸入溝心并與流向呈銳角布置；所述豎向增強(qiáng)體采用微型鋼管樁或H型鋼或木樁，沿順丁壩軸向呈“品”字型排列分布并采用鋼絞線與格賓石籠體連接，下部埋深由泥石流侵蝕深度確定；相鄰丁壩之間按一定間距沿流向分布于溝側(cè)，構(gòu)成護(hù)岸導(dǎo)流丁壩群。本發(fā)明施工快捷、抗沖性好和地形適應(yīng)性好，并可就地取材，從而顯著降低施工成本，快速減緩泥石流對(duì)松散溝岸及溝側(cè)保護(hù)對(duì)象的威脅，適合于具有松散堆積岸坡和溝側(cè)保護(hù)對(duì)象的高頻泥石流的應(yīng)急搶險(xiǎn)和安全度汛工作。
【專利說(shuō)明】
一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于自然災(zāi)害預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥石流是我國(guó)常見(jiàn)的汛期地質(zhì)災(zāi)害類型之一，廣泛發(fā)育于我國(guó)的西部地區(qū)，尤其 是西南山區(qū)。泥石流具有暴發(fā)突然、沖刷侵蝕等破壞力強(qiáng)、影響范圍廣等特點(diǎn)，已成為嚴(yán)重 影響西部山區(qū)道路等基礎(chǔ)設(shè)施安全和城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。目前，泥石流防災(zāi)減災(zāi)形 勢(shì)依然嚴(yán)峻，尤其是震區(qū)山體松散的高頻泥石流(一個(gè)汛期內(nèi)多次暴發(fā))更加突顯了它的重 要性。目前泥石流防治工程類型有攔擋壩(谷坊）、粧林、排導(dǎo)槽、停淤場(chǎng)等，這些傳統(tǒng)工程的 實(shí)施都有賴于充裕的施工工期和相對(duì)開(kāi)闊穩(wěn)定、便于運(yùn)輸?shù)牡匦螚l件。在"5.12"地震等強(qiáng) 震影響區(qū)，由于山坡土體松動(dòng)、巖體破碎，加之極端天氣（局地連續(xù)強(qiáng)降雨）的影響，極易形 成高頻、超高頻的泥石流，例如：汶川縣磨子溝在2008年雨季期間分別于7月的14日、21日、 22日、8月的3日、5日和6日共暴發(fā)了6場(chǎng)泥石流，沖毀了溝口的G213國(guó)道橋梁并淤埋了約80m 的國(guó)道;綿竹市小崗劍溝在2009年~2012年期間，共發(fā)生泥石流達(dá)18次，分別為2009年1場(chǎng)、 2010年4場(chǎng)、2011年5場(chǎng)、2012年8場(chǎng)。泥石流在一個(gè)年度內(nèi)的多次頻繁暴發(fā)，給工程治理等防 災(zāi)減災(zāi)手段的實(shí)施帶來(lái)極大的不便，永久性的防治工程常常只能等待汛期結(jié)束后才能開(kāi) 展。另一方面，由于溝道兩側(cè)尤其是彎道凹岸常有松散堆積岸坡或民房、道路及工業(yè)設(shè)施等 保護(hù)對(duì)象的存在，在泥石流的多次沖刷侵蝕下，將可能發(fā)生岸坡失穩(wěn)坍塌、溝道堵潰甚至危 及保護(hù)對(duì)象。因此，在汛期內(nèi)第一場(chǎng)泥石流暴發(fā)時(shí)，立即開(kāi)展快捷有效的溝岸應(yīng)急防護(hù)和溝 內(nèi)導(dǎo)流措施，為后續(xù)可能暴發(fā)的泥石流提供防災(zāi)安全儲(chǔ)備是非常有必要的。
[0003] 傳統(tǒng)的泥石流溝岸防護(hù)和導(dǎo)流工程多借鑒水工渠道(或河道)的防護(hù)模式，采用剛 性的混凝土或漿砌石修筑，由于泥石流對(duì)溝道的大沖大淤特性，該類護(hù)岸導(dǎo)流工程難以確 定有效的基礎(chǔ)埋深，且不能適應(yīng)運(yùn)行過(guò)程中地形條件的改變，常由于基礎(chǔ)淘蝕、不均勻沉降 而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)體斷裂、傾覆和滑移等失穩(wěn)破壞，嚴(yán)重影響防治工程的有效性。因此，亟需提出 能夠自由適應(yīng)地形變化的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，旨在解決傳統(tǒng)的泥石流溝 岸防護(hù)和導(dǎo)流工程多借鑒水工渠道(或河道)的防護(hù)模式存在難以確定有效的基礎(chǔ)埋深，且 不能適應(yīng)運(yùn)行過(guò)程中地形條件的改變，容易在泥石流沖刷下引起結(jié)構(gòu)破壞，從而嚴(yán)重影響 防治工程有效性的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，所述高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流 方法包括堆填的格賓石籠和深植于溝床的豎向增強(qiáng)體，格賓石籠和豎向增強(qiáng)體相互融合共 同構(gòu)成柔性順壩或丁壩，可以實(shí)現(xiàn)不需大量開(kāi)挖和澆筑即可在汛期中快速形成溝岸護(hù)腳墻 和溝內(nèi)挑流壩，引導(dǎo)泥石流流向，從而減輕溝岸沖刷、坍塌和淤埋風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] 進(jìn)一步，所述柔性順壩沿溝岸平行于流向設(shè)置;丁壩伸入溝心并與流向呈銳角布 置。
[0007] 進(jìn)一步，所述豎向增強(qiáng)體采用微型鋼管粧或Η型鋼或木粧，沿順丁壩軸向呈"品"字 型排列分布并采用鋼絞線與格賓石籠體連接，下部埋深由泥石流侵蝕深度確定；
[0008] 相鄰丁壩之間按一定間距沿流向分布于溝側(cè)，構(gòu)成護(hù)岸導(dǎo)流丁壩群。
[0009] 進(jìn)一步，所述豎向增強(qiáng)體施工采用潛孔錘鉆進(jìn)工藝；石籠采用格賓網(wǎng)或鋼索網(wǎng)片 現(xiàn)場(chǎng)組裝，網(wǎng)面抗拉強(qiáng)度不小于50kN/m2,裝填塊石粒徑介于5~60cm、強(qiáng)度等級(jí)不小于 MU30、比重不小于2.5t/m3,裝填后的孔隙率不大于30%;頂部網(wǎng)片與籠箱邊絲采用鋼絞線 封口，按照間隔1 〇~15cm單圈-雙圈交替絞合。
[0010]進(jìn)一步，所述柔性順壩軸向沿溝岸平行于流向設(shè)置，軸向長(zhǎng)度L等于需防護(hù)的岸坡 松散堆積體的長(zhǎng)度;堆填高度Η由公式H=(l-tana/tan0) · hs+ΔΗ確定;橫斷面為臺(tái)階式梯 形或矩形，其頂寬也和底寬出與堆填高度有關(guān)，取1.0~3.0m。
[0011] 進(jìn)一步，所述丁壩橫向伸入溝內(nèi)并與流向呈銳角供相交，每相鄰兩個(gè)丁壩按間距L' 沿流向布置，共同組成導(dǎo)流丁壩群；單個(gè)丁壩的長(zhǎng)度
高度H = n · HC，厚度
?Π? = 0·1 ~0·5，η = 0·5~l，k=1.2 ~1.5，D = 0.5 ~0.7， 滬二60。~85。。
[0012] 本發(fā)明提供的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，利用格賓籠和微型粧所具有的材料輕 便、強(qiáng)度高、柔性好并可濾水耗能的特性，將其有機(jī)組合為可快速施工的順丁壩結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ) 了傳統(tǒng)的溝道防護(hù)措施帶來(lái)的開(kāi)挖擾動(dòng)大、施工周期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變形能力差和容易在泥石流 沖刷下傾覆破壞等缺陷，快速減緩泥石流在流通區(qū)及堆積區(qū)對(duì)松散溝岸和溝側(cè)保護(hù)對(duì)象的 側(cè)蝕、沖擊和淤埋風(fēng)險(xiǎn)，減輕在同一個(gè)汛期內(nèi)多次暴發(fā)的高頻泥石流對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)工作帶來(lái) 的壓力，同時(shí)也可作為永久性防護(hù)工程的一部分長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)。本發(fā)明的順丁壩結(jié)構(gòu)的變形能 力好，能適應(yīng)不同的地形變化;相鄰籠體間的摩擦系數(shù)高，整體穩(wěn)定性好;多孔隙結(jié)構(gòu)可消 散部分水流沖擊力，抗沖能力優(yōu)于同等體積或同等重量的拋石;施工簡(jiǎn)單快速，安全性高， 可節(jié)約砂石、混凝土等材料運(yùn)輸成本，使工程造價(jià)降低約20%~40%，從而達(dá)到快速防護(hù)溝 岸和保護(hù)目標(biāo)的目的。本發(fā)明具有施工快捷、抗沖性好和地形適應(yīng)性好的特點(diǎn)，并可就地取 材，從而顯著降低施工成本，快速減緩泥石流對(duì)松散溝岸及溝側(cè)保護(hù)對(duì)象的威脅，因此特別 適合于具有松散堆積岸坡和溝側(cè)保護(hù)對(duì)象的高頻泥石流的應(yīng)急搶險(xiǎn)和安全度汛工作。本發(fā) 明高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法包括堆填的格賓石籠和深植于溝床的豎向增強(qiáng)體，格賓石籠和 豎向增強(qiáng)體相互融合共同構(gòu)成柔性順壩或丁壩，可以實(shí)現(xiàn)不需大量開(kāi)挖和澆筑即可在汛期 中快速形成溝岸護(hù)腳墻和溝內(nèi)挑流壩，引導(dǎo)泥石流流向，從而減輕溝岸沖刷、坍塌和淤埋風(fēng) 險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法流程圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流順壩橫斷面圖。
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流丁壩平面布置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法包括以下步驟：
[0019] S101:先按設(shè)計(jì)要求確定出順丁壩位置和范圍，進(jìn)行基礎(chǔ)整平和夯實(shí)；
[0020] S102:再采用潛孔錘鉆進(jìn)工藝鉆孔至設(shè)計(jì)深度，然后在孔內(nèi)夯入豎向增強(qiáng)體，形成 微型粧柱群；
[0021] S103:現(xiàn)場(chǎng)將格賓網(wǎng)或鋼索網(wǎng)片組裝成籠，使單個(gè)籠體四周緊貼微型粧并以鋼絞 線與其連接；
[0022] S104:再逐層裝入粒徑介于5~60cm、強(qiáng)度等級(jí)不小于MU30、比重不小于2.5t/m3的 塊石，裝填時(shí)需保證四周壁面和地面平整，孔隙率不大于30% ;
[0023] S105:最后頂部網(wǎng)片與籠箱邊絲采用鋼絞線封口，需嚴(yán)格按照間隔10~15cm單圈- 雙圈交替絞合，從而形成一個(gè)完整的籠體單元；
[0024] S106:相鄰籠體之間相互絞連形成一層石籠，清理頂面，再進(jìn)行上一層石籠加工和 裝填。
[0025] 實(shí)施案例
[0026]某泥石流流通區(qū)的溝床縱坡約為200%。，溝床堆積物豐富，物質(zhì)組成為碎塊石夾粉 質(zhì)粘土，碎塊石含量約占20~30%，一般粒徑15~40cm，最大可達(dá)3.0m，在水流和泥石流的 沖刷下，溝床下切強(qiáng)烈，溝道呈"V"型;岸坡為崩滑碎肩堆積物，坡度15~70°，岸坡左側(cè)有5 戶民居、1處變電站及一段200長(zhǎng)的三級(jí)公路;該溝位于地震影響區(qū)，近年年均暴發(fā)泥石流3 次。由于地形和工期等施工條件的限制，優(yōu)選采用本發(fā)明的護(hù)岸導(dǎo)流方法進(jìn)行防護(hù)，步驟如 下：
[0027] 當(dāng)汛期中某一場(chǎng)泥石流暴發(fā)并出現(xiàn)險(xiǎn)情后，立即開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急調(diào)查，獲取泥石流 容重γ =1.8t/m3、泥深Hc=l .5m、流速V = 5.0m/s2及溝道縱比降J = 200%〇等數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ) 上按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范DZ/T 0220-2006》計(jì)算出P=10%降雨條件下的泥石 流在設(shè)防斷面處的沖壓力〇 = 30kpa、流量Qc = 30m3/s、沖刷深度Hs = 0.8m及沖起高度Δ H = 0.35m。按照防護(hù)對(duì)象(松散岸坡、民房及公路等基礎(chǔ)設(shè)施)結(jié)構(gòu)特征與幾何特征的不同，確 定采用順壩+丁壩方案(順壩主要用于岸腳防護(hù)，丁壩主要用于挑流導(dǎo)流），并按以下步驟進(jìn) 行設(shè)計(jì)和施工：
[0028] A.左岸松散坡腳設(shè)置1道順壩，其軸向平行于流向，首先根據(jù)岸坡松散堆積體的長(zhǎng) 度，確定防護(hù)段長(zhǎng)度L = 20m;其次根據(jù)斜坡高度hs = 6m、傾角θ = 45°與自然休止角α = 37°之 差，按式（1)確定順壩的堆填高度H=l.85,考慮安全超高取為2.0m;順壩的橫斷面型式采用 臺(tái)階式梯形，其頂寬&和底寬B 2根據(jù)堆填高度確定，一般取1.0~3. Om，此處取也=1. Om，B2 = 2.0m〇
[0029] H=(l-tana/tanB) · hs+AH
[0030] (1)
[0031] 式(1)中的各符號(hào)含義同上文所述，單位取m。
[0032] B.左岸房屋及公路沿線設(shè)一系列丁壩，每單個(gè)丁壩橫向伸入溝內(nèi)并與流向呈銳角 供相交，每相鄰兩個(gè)丁壩按一定間距L'沿流向布置，共同組成導(dǎo)流丁壩群，其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù) 泥石流泥深H C、流速V、流量QC、容重γ和沖壓力σ等參數(shù)設(shè)定，具體取值方法為：
[0033] 單個(gè)丁壩長(zhǎng)度：
（2)
[0034] 單個(gè)丁壩高度:Η=η · He
[0035] …
[0036] 單個(gè)丁壩厚度： （4)
[0037] 式(2)、（3)、（4)中的各項(xiàng)系數(shù)根據(jù)設(shè)防需要取用，一般長(zhǎng)度系數(shù)m = 0.1~0.5,高 度系數(shù)n = 0.5~1，抗傾覆安全系數(shù)k= 1.2~1.5,石籠密實(shí)度D = 0.5~0.7;其余符號(hào)含義 同上文所述，σ單位為kpa、γ單位為t/m3,尺寸單位為m并取整。
[0038] 單個(gè)丁壩軸線與流向的交角P-般取60°~85° (丁壩軸線朝下游傾斜），每相鄰兩 個(gè)丁壩之間的間距L'=(2~5)H，溝道縱比降越大、流體容重越低，和L'的取值就越小。
[0039] 綜上，帶入各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算結(jié)果為:L=1.5m，H=l .0m，B = 2.0m，^)=65a，L' =6.0m。
[0040] C.順丁壩的豎向增強(qiáng)體可根據(jù)泥石流沖壓力和流量的大小及設(shè)防等級(jí)，采用微型 鋼管粧、Η型鋼或木粧，增強(qiáng)體沿順丁壩軸向呈"品"字型排列分布并采用鋼絞線與格賓石籠 體緊密連接，形成微型粧群;其截面型號(hào)(或直徑）由所需分擔(dān)的泥石流水平?jīng)_壓力確定，鋼 管粧一般采川φΙ〇8 mm或(|)146mm、H型鋼一般采用等翼緣HP型鋼、木粧直徑一般采用 φ150~250 mm;增強(qiáng)體上部出露高度與石籠堆填高度齊平，下部埋深不低于泥石流侵蝕 深度且不低于石籠堆填高度。此例選用φΙ〇8 mm鋼管粧，上部出露高度為i.〇m，下部埋深 2.0m〇
[0041] D.施工步驟及工藝控制：①先按設(shè)計(jì)要求確定出順丁壩位置和范圍，進(jìn)行基礎(chǔ)整 平和夯實(shí);②再采用潛孔錘鉆進(jìn)工藝鉆孔至設(shè)計(jì)深度，然后在孔內(nèi)夯入豎向增強(qiáng)體，形成微 型粧柱群;③現(xiàn)場(chǎng)將格賓網(wǎng)或鋼索網(wǎng)片組裝成籠，使單個(gè)籠體四周緊貼微型粧并以鋼絞線 與其連接;④再逐層裝入粒徑介于5~60cm、強(qiáng)度等級(jí)不小于MU30、比重不小于2.5t/m 3的塊 石，裝填時(shí)需保證四周壁面和地面平整，孔隙率不大于30%;⑤最后頂部網(wǎng)片與籠箱邊絲采 用鋼絞線封口，需嚴(yán)格按照間隔10~15cm單圈-雙圈交替絞合，從而形成一個(gè)完整的籠體單 元;⑥相鄰籠體之間相互絞連形成一層石籠，清理頂面，再進(jìn)行上一層石籠加工和裝填。其 中，步驟③~⑥也可以在岸邊完成，然后通過(guò)吊裝拋投至設(shè)計(jì)壩位并按照設(shè)計(jì)外形尺寸有 序堆筑。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，其特征在于，所述高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法包括堆 疊的格賓石籠和深植于溝床的豎向增強(qiáng)體，格賓石籠和豎向增強(qiáng)體相互融合共同構(gòu)成柔性 順壩或丁壩。2. 如權(quán)利要求1所述的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，其特征在于，所述柔性順壩沿溝岸平 行于流向設(shè)置;丁壩伸入溝心并與流向呈銳角布置。3. 如權(quán)利要求1所述的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，其特征在于，所述豎向增強(qiáng)體采用微 型鋼管粧或Η型鋼或木粧，沿順丁壩軸向呈"品"字型排列分布并采用鋼絞線與格賓石籠體 連接，下部埋深由泥石流侵蝕深度確定； 相鄰丁壩之間按一定間距沿流向分布于溝側(cè)，構(gòu)成護(hù)岸導(dǎo)流丁壩群。4. 如權(quán)利要求3所述的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，其特征在于，所述豎向增強(qiáng)體施工采 用潛孔錘鉆進(jìn)工藝;石籠采用格賓網(wǎng)或鋼索網(wǎng)片現(xiàn)場(chǎng)組裝，裝填塊石粒徑介于5~60cm、強(qiáng) 度等級(jí)不小于MU30、比重不小于2.5t/m 3,裝填后的孔隙率不大于30%;頂部網(wǎng)片與籠箱邊 絲采用鋼絞線封口，按照間隔10~15cm單圈-雙圈交替絞合。5. 如權(quán)利要求1所述的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，其特征在于，所述柔性順壩軸向沿溝 岸平行于流向設(shè)置，軸向長(zhǎng)度L等于需防護(hù)的岸坡松散堆積體的長(zhǎng)度;堆填高度Η由公式H = (l-tana/tan0) · hs+ΔΗ確定;橫斷面為臺(tái)階式梯形或矩形，其頂寬Βι和底寬B2與堆填高度 有關(guān)，取1.0~3.0m。6. 如權(quán)利要求1所述的高頻泥石流護(hù)岸導(dǎo)流方法，其特征在于，所述丁壩橫向伸入溝內(nèi) 并與流向呈銳角P相交，每相鄰兩個(gè)丁壩按間距L'沿流向布置，共同組成導(dǎo)流丁壩群;單個(gè) 丁壩的長(zhǎng)H高度H = n · Hc，厚度-,m = 0.1 ~0.5，n = 0.5 ~l，k=1.2~1.5，D = 0.5~0.7,於=60。~85。〇
【文檔編號(hào)】E02B3/12GK105862659SQ201610229240
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】楊東旭, 黃海, 石勝偉, 游勇, 陳曉清, 劉建康, 楊順
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所