用于泥石流沟的防护布置结构的制作方法

本发明涉及一种用于泥石流沟的防护布置结构，适用于水电站建设中的施工场地平台布置。

背景技术：

随着水电工程的不断发展，目前大部分水电站逐步向高海拔的峡谷地区延伸，这些地区建设电站场地条件相对较差，进而采取一定的挡排措施在工程区附近的河沟建造施工场地是目前常用的解决工程施工场地条件较差的方法。根据近几年的研究，特别是2008年汶川地震之后，西南地区工程区附近大部分的河沟多为常年流水、切割较深，且受地震影响几乎都存在暴发泥石流的条件，一旦暴发泥石流很有可能对下游人民群众的生命财产安全、工程场地设施以及工程建设安全等造成很大的威胁和损失，因此在进行沟水处理的同时必须考虑泥石流防护。水电站工程上针对泥石流沟的利用不多，目前仅有的泥石流处理规模也较小，常用的方式为混凝土拦挡坝和排导槽结合处理方案，但是这类处理方式对泥石流的排导有限，且拦挡坝下游的场地可利用程度亦有限。因此，针对高山峡谷地区需利用建设施工场地的泥石流沟，需从沟水处理的基础出发，并结合泥石流治理的原则(挡、排、固等综合防治技术)，因势利导，就地论治，因害设防，进而设计一套兼顾沟水处理和泥石流防治的泥石流沟防护布置体系具有较大的现实意义和应用价值。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种既能处理河沟流水又能抵御泥石流的完善、经济的用于泥石流沟的防护布置结构。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：用于泥石流沟的防护布置结构，包括钢筋石笼拦挡溢流坝、土石坝、排水隧洞，钢筋石笼拦挡溢流坝、土石坝均沿河道宽度方向布置，钢筋石笼拦挡溢流坝位于土石坝的上游侧，排水隧洞的进水口连通于钢筋石笼拦挡溢流坝与土石坝之间的河道，土石坝的背水侧布置为施工场地平台。

进一步的是：钢筋石笼拦挡溢流坝数量为至少两件。

进一步的是：钢筋石笼拦挡溢流坝数量为两件，位于上游侧的钢筋石笼拦挡溢流坝内设置有透水堆石体。

进一步的是：钢筋石笼拦挡溢流坝包括多个长方形的钢筋石笼，相邻两个钢筋石笼通过钢丝绳绑扎，钢筋石笼拦挡溢流坝的顶面呈水平布置、两侧均呈阶梯状布置，钢筋石笼拦挡溢流坝的背水侧设置有护坦，钢筋石笼拦挡溢流坝的顶面、钢筋石笼拦挡溢流坝背水侧的阶梯状结构上表面、护坦的顶面均设有防冲刷结构。

进一步的是：土石坝的坝基、迎水侧均布置有反滤保护层，坝基的反滤保护层内还布置有土工布，迎水侧的反滤保护层外侧下部设置有碎石土斜墙、上部设置有土工膜，碎石土斜墙的外侧布置有第二反滤保护层，土工膜的外侧布置有坡面保护层。

进一步的是：排水隧洞的进水口布置有进水塔，进水塔具有连通排水隧洞进水口的进水腔，进水塔的迎水侧设置有多个连通进水腔的进水孔。

进一步的是：进水孔呈矩形阵列布置。

进一步的是：进水塔的顶部设置有连通进水腔的溢流口，溢流口为L型结构，其一侧边位于进水塔的迎水侧、另一侧边位于进水塔的顶面。

进一步的是：进水塔为钢筋混凝土框架结构。

进一步的是：排水隧洞为城门洞型，全断面钢筋混凝土衬砌。

本发明的有益效果是：通过钢筋石笼拦挡溢流坝固定河床和拦截泥石流活动物源，通过土石坝拦截潜在爆发的泥石流活动物源，使泥石流在土石坝前停滞形成水石分离，水流通过排水隧洞过流，从而兼顾沟水处理和泥石流防治。其中钢筋石笼拦挡溢流坝的坝体透水、坝面能溢流，形成坝体的单个钢筋石笼能就地取材、施工简单、造价低廉，整个坝体的施工几乎无需对坝址基础开挖，大大减少了对河沟破坏。另外，钢筋石笼拦挡溢流坝可根据需要设置多重防护结构，以提高防护能力；排水隧洞的进水口还可布置进水塔，进水塔将起到拦挡石沙分层排水的作用，能大大降低泥石流推移质对排水隧洞的破坏，减少排水隧洞高维护成本和堵塞风险，大大降低泥石流改道造成灾难的风险；土石坝可用施工弃渣堆筑而成，采用坡面土工膜与碎石土斜墙结合的防渗形式，坝基全范围铺设土工布进行反滤保护，能更有效地对泥石流进行拦截。本发明通过上述几重建筑物的挡排，大大提高的整个泥石流沟防护体系的功能，而且该体系能复制适用性广，钢筋石笼拦挡溢流坝、土石坝、进水塔的投资相对较低，对于山高谷深、施工场地条件差的地区修建水电站时，其在泥石流沟建设施工场地具有较大的现实意义和应用价值。

附图说明

图1是本发明的平面布置示意图。

图2是钢筋石笼拦挡溢流坝横截面结构示意图一。

图3是钢筋石笼拦挡溢流坝横截面结构示意图二。

图4是进水塔纵剖面结构示意图。

图5是进水塔迎水面结构示意图。

图6是排水隧洞剖面示意图。

图7是土石坝横截面结构示意图。

图中标记：1-钢筋石笼拦挡溢流坝、2-土石坝、3-排水隧洞、4-施工场地平台、5-进水塔、11-透水堆石体、12-钢筋石笼、13-护坦、14-防冲刷结构、21-反滤保护层、22-土工布、23-碎石土斜墙、24-土工膜、25-第二反滤保护层、26-坡面保护层、51-进水腔、52-进水孔、53-溢流口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图中箭头所示方向为水流方向。

如图1所示，本发明包括钢筋石笼拦挡溢流坝1、土石坝2、排水隧洞3，钢筋石笼拦挡溢流坝1、土石坝2均沿河道宽度方向布置，钢筋石笼拦挡溢流坝1位于土石坝2的上游侧，排水隧洞3的进水口连通于钢筋石笼拦挡溢流坝1与土石坝2之间的河道，土石坝2的背水侧布置为施工场地平台4。如图6所示，排水隧洞3优选为城门洞型，全断面钢筋混凝土衬砌。施工场地平台4可用弃渣回填形成。

本发明通过钢筋石笼拦挡溢流坝1固定河床和拦截泥石流活动物源，通过土石坝2拦截潜在爆发的泥石流活动物源，使泥石流在土石坝2前停滞形成水石分离，水流通过排水隧洞3过流，从而兼顾沟水处理和泥石流防治。

钢筋石笼拦挡溢流坝1可根据需要设置多重防护结构，以提高防护能力，即：钢筋石笼拦挡溢流坝1数量为至少两件。优选实施方式为：钢筋石笼拦挡溢流坝1数量为两件，位于上游侧的钢筋石笼拦挡溢流坝1内设置有透水堆石体11。一般在该钢筋石笼拦挡溢流坝1设置得比较高的情况下，为了减少钢筋石笼工程量才在其内部堆填透水堆石体11。常规的钢筋石笼拦挡溢流坝1的结构如图2所示，设置有透水堆石体11的钢筋石笼拦挡溢流坝1的结构如图3所示。

如图2、图3所示，钢筋石笼拦挡溢流坝1的优选实施方式为：钢筋石笼拦挡溢流坝1包括多个长方形的钢筋石笼12，相邻两个钢筋石笼12通过钢丝绳绑扎，钢筋石笼拦挡溢流坝1的顶面呈水平布置、两侧均呈阶梯状布置，钢筋石笼拦挡溢流坝1的背水侧设置有护坦13，钢筋石笼拦挡溢流坝1的顶面、钢筋石笼拦挡溢流坝1背水侧的阶梯状结构上表面、护坦13的顶面均设有防冲刷结构14。钢筋石笼拦挡溢流坝1的背水侧形成溢流槽结构，而且溢流槽表面具有防冲刷结构14，能更有效地对泥石流进行拦截，同时钢筋石笼拦挡溢流坝1整体结构也更稳定。钢筋石笼溢流坝1既能拦挡固体物质、固床、降低沟床纵坡、减缓泥石流流速、减小泥石流的冲击力，坝体又能透水，同时多余的水流还能从溢流坝的溢流槽过流，并且造价远低于同规模的常用混凝土坝。钢筋石笼溢流坝1的高度可根据能拦挡常年或是设计标准重现年的泥石流总量定。

如图7所示，土石坝2的优选实施方式为：土石坝2的坝基、迎水侧均布置有反滤保护层21，坝基的反滤保护层21内还布置有土工布22，迎水侧的反滤保护层21外侧下部设置有碎石土斜墙23、上部设置有土工膜24，碎石土斜墙23的外侧布置有第二反滤保护层25，土工膜24的外侧布置有坡面保护层26。为保证防渗效果，土工膜24的下端应部分伸入碎石土斜墙23的墙体内。一旦钢筋石笼拦挡溢流坝1淤满，泥石流下泄，土石坝2就能拦截泥石流并使泥石流在土石坝2前停滞形成水石分离，避免泥石流和水流流向下游造成下游冲刷破坏。其中，土石坝2高度根据排水隧洞3宣泄设计标准下泥石流水体峰值流量时上游水位和拦挡泥石流总库容定。土石坝2可用施工弃渣堆筑而成，采用坡面土工膜24与碎石土斜墙23结合的防渗形式，坝基全范围铺设土工布22进行反滤保护，能更有效地对泥石流进行拦截。

排水隧洞3是整个泥石流沟防护体系中唯一的泄水通道，因此排水隧洞3的安全运行是至关重要的。为了避免超标准或是急速泥石流推移质物质进入排水隧洞3，使排水隧洞3遭到磨损破坏，进而需要频繁检修，造成排水隧洞3的维护成本很高，甚至大量泥石流物质还可能造成排水隧洞3堵塞，使泥石流改道，泥石流改道将对下游施工场地造成不可预估的极大灾难，因此在排水隧洞3进口布置有进水塔5，如图4、图5所示，进水塔5的具体结构为：进水塔5具有连通排水隧洞3进水口的进水腔51，进水塔5的迎水侧设置有多个连通进水腔51的进水孔52，其中进水孔52优选呈矩形阵列布置。进水塔5将起到拦挡石沙分层排水的作用，能大大降低泥石流推移质对排水隧洞的破坏，减少排水隧洞高维护成本和堵塞风险，大大降低泥石流改道造成灾难的风险。进水塔5优选为钢筋混凝土框架结构。

优选地，进水塔5的顶部设置有连通进水腔51的溢流口53，溢流口53为L型结构，其一侧边位于进水塔5的迎水侧、另一侧边位于进水塔5的顶面，进水塔5的顶面优选为全开口结构。进水塔5的顶部设置开敞式溢流口，可更好地起泄流作用。