一种山区桥梁水幕泥石流防撞装置及方法与流程

本发明属于泥石流防治技术领域，特别是涉及一种山区桥梁水幕泥石流防撞装置及方法。

背景技术：

泥石流是桥梁水毁的主要致灾因子，在桥梁墩台前部设置钢筋混凝土防撞墩是预防桥梁泥石流灾害的主要技术措施，但由于钢筋混凝土防撞墩属于刚性结构，在泥石流体中固相大块石冲击作用下易于损毁，如图1所示。

现有一种泥石流沟道桥梁桥墩防护装置及设计方法，为申请人另一种设计，申请号为201810134876.3。但是这种防护会产生刚性碰撞，防护设施容易被损坏，且防护不完全。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种山区桥梁水幕泥石流防撞装置及方法，本发明能够使泥石流运动方向偏转，避免泥石流对桥梁墩台的直接冲击破坏，确保桥梁墩台结构安全。

本发明的目的是这样实现的：

一种山区桥梁水幕泥石流防撞装置，包括桥梁墩台，所述桥梁墩台的上游侧立设有防撞墩，所述防撞墩的横截面呈等腰三角形，等腰三角形的底边与桥梁平行，等腰三角形的顶角背向桥梁，防撞墩的顶角棱边上以及两侧面上均设有水幕喷头。

优选地，还包括泥石流沟，所述泥石流沟位于桥梁墩台的上游侧，所述防撞墩设于桥梁墩台、泥石流沟之间。

优选地，所述泥石流沟内设有泥位传感器，用于检测泥石流沟内的泥位是否到达水幕启动泥位；所述水幕喷头通过注水管道与储水箱连接，所述注水管道上设有智能启停装置，所述泥位传感器与智能启停装置连接。

优选地，所述水幕喷头的启动水压力为200～250kpa，产生的水幕荷载为20～25kpa。

优选地，所述水幕喷头包括圆锥台，所述圆锥台具有圆锥形水幕形成空间，圆锥台的锥底朝外，锥底设置网状罩面，网状罩面的中部开口，圆锥台的锥顶设置水喷头，水喷头的直径与网状罩面的中部开口直径相同。

优选地，所述防撞墩的顶角为30°，所述防撞墩的顶角棱边上的水幕喷头朝向泥石流来向，防撞墩两侧面上的水幕喷头与防撞墩的顶角棱边上的水幕喷头形成60°夹角。

优选地，所述防撞墩两侧面上的水幕喷头呈矩形阵列分布。

一种山区桥梁水幕泥石流防撞方法，泥石流爆发后，泥石流沟内的泥位逐渐提高，直至到达水幕启动泥位，泥位传感器将泥位信息传递到智能启停装置，智能启停装置自动开启，在各水幕喷头处形成水幕；水幕形成后，对到来的泥石流体施加反向荷载，高速水幕荷载为均布荷载，给运动中的泥石流体施加侧向高速水流，迫使泥石流流向两侧发生偏转，并从桥梁墩台之间通过桥梁，使桥梁墩台不被泥石流冲击破坏。

由于采用了上述技术方案，本发明在桥梁墩台面对泥石流冲击方向，设置能及时产生高速水幕的防撞墩，调控泥石流运动方向，避免泥石流对桥梁墩台的直接冲击破坏，确保桥梁墩台结构安全。

本专利不发生刚性碰撞阻挡泥石流，而是以柔克刚式调控泥石流流向实现对桥梁墩台的保护，不易损坏，且防护完全，防护效果更好。

附图说明

图1泥石流对桥梁墩台的冲击示意图；

图2为本发明的布局示意图；

图3为水幕喷头的连接示意图；

图4为水幕喷头的分布示意图；

图5为水幕喷头的结构示意图；

图6为本发明的工作示意图。

附图标记

附图中，1-泥石流沟，2-桥梁，3-桥梁墩台，4-桥梁上游的泥石流流向，5-桥梁下游的泥石流流向，6-防撞墩，7-水幕，8、9、10-水幕喷头，11-网状罩面，12-圆锥台，13-注水管道，14-智能启停装置，15-储水箱，16-水幕启动泥位，m-防撞墩底边宽度(cm)，g-防撞墩距离桥墩迎冲面的水平距离(cm)，l-防撞墩侧边长(cm)，h-水幕喷头深度(cm)，t-水幕喷头长度(cm)，h-防撞墩高度(cm)，h0-水幕启动泥位高度(cm)，a-防撞墩侧壁表层水幕喷头间距(cm)，d-水幕防冲击喷水漏斗口直径(cm)。

具体实施方式

参见图2-图6，为一种山区桥梁水幕泥石流防撞装置，包括桥梁墩台、泥石流沟，所述泥石流沟位于桥梁墩台的上游侧，所述桥梁墩台的上游侧立设有防撞墩，所述防撞墩设于桥梁墩台、泥石流沟之间。所述防撞墩的横截面呈等腰三角形，等腰三角形的底边与桥梁平行，等腰三角形的顶角背向桥梁，防撞墩的顶角棱边上以及两侧面上均设有水幕喷头，本实施例中，所述水幕喷头为高速水幕喷水漏斗。所述防撞墩的底边长度为m，顶角为30°，底部与桥梁墩台泥石流迎冲面平行，并相距g，所述防撞墩的顶角棱边上的水幕喷头朝向泥石流来向，防撞墩两侧面上的水幕喷头与防撞墩的顶角棱边上的水幕喷头形成60°夹角。参数取值：m＝300cm，g＝500-1000cm。

所述泥石流沟内设有泥位传感器，用于检测泥石流沟内的泥位是否到达水幕启动泥位；所述水幕喷头通过注水管道与储水箱连接，所述注水管道上设有智能启停装置，所述泥位传感器与智能启停装置连接。高速水幕启动泥位距离防撞墩底部的高度为h0，h0＝0.5h，h为防撞墩高度，取桥墩高度的三分之二。根据泥石流沟具体地貌特征设定，h不小于5m、不高于20m。在高速水幕启动泥位处安置泥位传感器，为市售产品。

所述水幕喷头包括圆锥台，高度为h，所述圆锥台具有圆锥形水幕形成空间，圆锥台的锥底朝外，直径为d，优选为：h＝10cm，d＝6cm。锥底市售钢筋焊接成网状罩面，网状罩面的中部开口，网状罩面的网口小于中部开口，锥顶朝内，直径4cm，圆锥台的锥顶设置水喷头，水喷头的直径与网状罩面的中部开口直径相同。水喷头的长度t取6cm，直径4cm。所述水幕喷头的启动水压力为200～250kpa，产生的水幕荷载为20～25kpa。高压水喷头和注水管道均为市售产品。

所述防撞墩两侧面上的水幕喷头呈矩形阵列分布。相邻水幕喷头轴线之间的间距为a，取15cm，在防撞墩施工时一并现场浇筑在防撞墩表层。防撞墩表层的混凝土材料不低于c45号，厚度不小于30cm。

施工方式：

针对需要防止泥石流冲击破坏的桥梁墩台3，在其上游g位置处建造高速水幕泥石流防撞墩6。在现场建造高速水幕泥石流防撞墩6的同时，在防撞墩顶端及左右两侧面表层现场浇筑高速水幕喷水漏斗8、9、10圆锥台，并在圆锥台内顶端安设高速水幕高压水喷头，喷头通过注水管道13与高速水幕智能启动和关闭装置14连接，14与储水箱15连接，且保障储水箱内有足够水体满足高速水幕启动后正常工作。

参见图6，一种山区桥梁水幕泥石流防撞方法，泥石流爆发后，泥石流沟内的泥位逐渐提高，直至到达水幕启动泥位，泥位传感器将泥位信息传递到智能启停装置14，智能启停装置自动开启，在各水幕喷头处形成水幕；水幕形成后，对到来的泥石流体施加反向荷载，迫使泥石流流向两侧发生偏转，并从桥梁墩台之间通过桥梁，使桥梁墩台不被泥石流冲击破坏。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。