一种泥石流沟内的路基防护体系及实施方法与流程

背景技术：

本发明涉及到公路泥石流防治技术领域，更加具体来说是一种泥石流沟内的路基防护体系及实施方法。

背景技术

山区公路在丛山峻岭中穿梭时，经常会遇到泥石流沟谷地带，该地带沟深坡陡，雨季径流量大且伴随泥石流灾害发生。跨越泥石流沟的路段主要有两种方式：1.桥梁；2.路基填筑体。由于泥石流具有高速度、高能量、大粒径块石冲击的特点，若采用桥梁，其结构复杂、费用较高，当沟内有泥石流经过时，将会对桥梁结构造成巨大威胁。路基填筑体结构简单、可利用公路的开挖料，费用较低，但填筑体截断了泥石流的原始通道，须新建泥石流的排导和防护措施。

目前跨越填方路基的排导设施主要采用排导隧洞和排导涵。排导隧洞需在泥石流沟一侧的山体内新建隧洞绕过泥石流沟内的填筑体，中国专利《用于泥石流沟的防护布置结构》申请号为：201610837960.2已采用该方法。该方法的不足在于：排导隧洞的线路长，施工工期长，工程投资大；此外，隧洞进口还需修建复杂的分层排水结构，用于降低隧洞排导期间的维护成本和堵塞风险。

对于沟谷内的高填方路段，路基不均匀沉降问题较为突出，排导结构受力不均，传统的浆砌石涵洞或混凝土涵洞易被拉裂，在泥石流巨大的冲击力和磨蚀力作用下，排导结构易被破坏，最终导致路基被冲毁。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种泥石流沟内的路基防护体系。

本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：一种泥石流沟内的路基防护体系，它沿泥石流沟布置，包括拦挡坝、停淤场、排导涵和消能槽；所述的拦挡坝位于所述的泥石流沟上游沟道内，所述的停淤场位于所述的拦挡坝与下游设置的路基填筑体之间，所述的排导涵的进口与所述的停淤场末端相互衔接，所述的排导涵横穿所述的路基填筑体，在所述的排导涵的出口下游坡面衔接设置有消能槽。

在上述技术方案中：所述的拦挡坝采用重力式实体格墩坝并由混凝土浇筑而成，在所述的拦挡坝的坝顶设置有格墩状溢流口，在所述的拦挡坝的底部沿过流方向预埋有多根预制涵管，在所述的拦挡坝的下游设置有混凝土护坦和钢筋石笼护坦，所述的钢筋石笼护坦由多个钢筋石笼组成并铺设在所述的混凝土护坦的上方。

在上述技术方案中：所述的停淤场底部采用黏土层封闭，两侧及迎洪面均采用浆砌石护坡加固。

在上述技术方案中：所述的排导涵由八字墙、一字墙、钢波纹管和抗冲磨混凝土层组成；所述的钢波纹管的进出口两端均采用八字墙和一字墙加固，所述的一字墙位于所述的钢波纹管的两侧，在所述的一字墙的外侧设置有八字墙，所述的一字墙与八字墙均由混凝土浇筑而成，在所述的钢波纹管内壁下表面浇筑有抗冲磨混凝土层。

在上述技术方案中：所述的消能槽由多个呈阶梯状的消力池组成，在位于末端的所述的消力池的下方浇筑有混凝土基础，所述的混凝土基础与基岩面接触；相邻的两个所述的消力池之间的接触面设置有沉降缝，所述的消力池一侧的底部设置有向下凸出的防滑齿槽，所述的防滑齿槽嵌入到路基填筑体中，在所述的消力池的一侧与所述的路基填筑体之间回填有片石混凝土，在所述的消力池上表面的槽口内淤积有固体颗粒物质。

本发明还包括一种实施方法：一种泥石流沟内的路基防护体系的实施方法，它包括如下步骤；

①、通过现场调查泥石流沟内松散物质的数量和分布情况，确定泥石流的形成区和流通区；

②、在步骤①中确定的泥石流形成区和流通区内，选择地质条件好、坝前库容大的位置作为拦挡坝的坝址，所述的拦挡坝的坝址个数根据沟内松散物质的分布情况确定；

③、在步骤②中确定的坝址位置进行拦挡坝基础开挖，直至满足坝体抗滑稳定要求，坝肩岸坡开挖成槽，使所述的拦挡坝的坝体嵌入岸坡基岩；

④、所述的拦挡坝采用重力式实体格墩坝，在所述的拦挡坝的顶部设置有格墩状溢流口过流，在所述的拦挡坝坝底面沿过流方向埋设多根所述的预制涵管，在所述的拦挡坝的坝趾下游浇筑混凝土护坦，在所述的混凝土护坦上方码放钢筋石笼护坦；

⑤、所述的停淤场位于路基填筑体与拦挡坝之间区域，所述的停淤场底部采用黏土层封闭，所述的停淤场两侧及迎洪面采用浆砌石护坡加固；当泥石流从上游泥石流沟道下泄时，固体物质将在停淤场内产生淤积并降低流速；

⑥、所述的排导涵横穿所述的路基填筑体，所述的排导涵包括八字墙、一字墙、钢波纹管和抗冲磨混凝土层；在所述的钢波纹管的进出口的两端均设置有八字墙和一字墙；所述的一字墙位于所述的钢波纹管的两侧，所述的八字墙位于所述的一字墙外侧，所述的一字墙与八字墙均由混凝土浇筑而成；所述的钢波纹管内管壁下部浇筑抗冲磨混凝土层；

⑦、所述的消能槽位于所述的排导涵出口下游坡面，所述的消能槽由多个呈阶梯状的消力池组成，多个所述的消力池均采用c35混凝土浇筑而成；所述的消力池底部一侧设有防滑齿槽，在所述的消力池的一侧采用c15片石混凝土回填；相邻的所述的消力池接触面之间设沉降缝，在所述的消力池上面的槽口内淤积有固体颗粒物质。

在上述技术方案中：所述的钢筋石笼护坦由若干个钢筋石笼拼装而成，每个所述的钢筋石笼的长宽高尺寸为2米×1米×1米；相邻每个所述的钢筋石笼之间采用u型钉连成整体。

在上述技术方案中：所述的预制涵管直径1.5米。

在上述技术方案中：所述的钢波纹管采用多个管片现场拼装而成，每个所述的钢波纹管管片之间采用搭接螺栓连接，所述的钢波纹管的直径根据泥石流的流量和固体物质粒径大小确定。

本发明包括如下优点：1、拦挡坝位于泥石流沟上游沟道内，用以拦挡上游下泄的大石块，控制沟道内部分松散物质的再起动，抬高沟床基准面，减少泥石流对沟道两岸的冲刷，防止大块石大量下泄，削减泥石流的峰量及动能。

2、停淤场位于路基填筑体与拦挡坝之间区域，利用路基填筑体形成一道拦挡堤坝，泥石流在该区域内易产生大量的淤积并降低流速，可减小路基和排导涵的冲蚀及淤积程度。

3、排导涵的涵身为钢波纹管和混凝土的复合结构，不仅能够适应较大的不均匀沉降与变形，而且具有较强的抗泥石流冲击和磨蚀的性能；本发明专利排导涵直接从路基填筑体下穿过，排导线路短，施工工期短，工程投资小，维护成本和堵塞风险均较小。

4、钢波纹管片由厂家预制，排导涵现场拼装施工速度快，能够保证汛前完成施工，可以避免采用泥石流度汛措施。

5、消能槽可以削减泥石流的流速和动能，消力池内淤积的固体颗粒物质可以保护池底不被冲蚀。

6、由“拦挡坝—停淤场—排导涵—消能槽”组成泥石流沟内的路基防护体系，可充分利用公路的开挖料，结构简单、费用较低、经久耐用，可保证路基的稳定性和持久性。

附图说明

图1为本发明的平面布置图。

图2为本发明中拦挡坝的上游立体图。

图3为本发明中拦挡坝横断面图。

图4为本发明停淤场、排导涵及消能槽的剖面图。

图5为本发明中排导涵进口和出口立视图。

图6为本发明中消力池的结构示意详图。

图中：路基填筑体1、拦挡坝2、溢流口2.1、预制涵管2.2、钢筋石笼护坦2.3、混凝土护坦2.4、停淤场3、黏土层3.1、浆砌石护坡3.2、排导涵4、八字墙4.1、一字墙4.2、钢波纹管4.3、抗冲磨混凝土层4.4、消能槽5、消力池5.1、防滑齿槽5.1.1、片石混凝土5.2、沉降缝5.3、混凝土基础5.4、固体颗粒物质5.5、泥石流6、泥石流沟7。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已；同时通过说明对本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参照图1-6所示：本发明一种泥石流沟内的路基防护体系，它沿泥石流沟7布置，它包括拦挡坝2、停淤场3、排导涵4和消能槽5；所述的拦挡坝2位于所述的泥石流沟7上游沟道内，所述的停淤场3位于所述的拦挡坝2与下游设置的路基填筑体1之间，所述的排导涵4的进口与所述的停淤场3末端相互衔接，所述的排导涵4横穿所述的路基填筑体1，在所述的排导涵4的出口下游坡面衔接设置有消能槽5。

所述的拦挡坝2采用重力式实体格墩坝并由混凝土浇筑而成，在所述的拦挡坝2的坝顶设置有格墩状溢流口2.1，在所述的拦挡坝2的底部沿过流方向预埋有多根预制涵管2.2，在所述的拦挡坝2的下游设置有混凝土护坦2.4和钢筋石笼护坦2.3，所述的钢筋石笼护坦2.3由多个钢筋石笼组成并铺设在所述的混凝土护坦2.4的上方。

所述的停淤场3底部采用黏土层3.1封闭，两侧及迎洪面均采用浆砌石护坡3.2加固。

所述的排导涵4由八字墙4.1、一字墙4.2、钢波纹管4.3和抗冲磨混凝土层4.4组成；所述的钢波纹管4.3的进出口两端均采用八字墙4.1和一字墙4.2加固，所述的一字墙4.2位于所述的钢波纹管4.3的两侧，在所述的一字墙4.2的外侧设置有八字墙4.1，均由混凝土浇筑而成，在所述的钢波纹管4.3内壁下表面浇筑有抗冲磨混凝土层4.4。

所述的消能槽5由多个呈阶梯状的消力池5.1组成，在位于末端所述的消力池5.1的下方浇筑有混凝土基础5.4，所述的混凝土基础5.4与基岩面接触；相邻两个所述的消力池5.1之间的接触面设置有沉降缝5.3，所述的消力池5.1一侧的底部设置有向下凸出的防滑齿槽5.1.1，所述的防滑齿槽5.1.1嵌入到路基填筑体1中，在所述的消力池5.1的一侧与所述的路基填筑体1之间回填有片石混凝土5.2，在所述的消力池5.1上表面的槽口内淤积有固体颗粒物质5.5。

一种泥石流沟内的路基防护体系的实施方法，它包括如下步骤；

①、通过现场调查泥石流沟内松散物质的数量和分布情况，确定泥石流的形成区和流通区；

②、在步骤①中确定的泥石流形成区和流通区内，选择地质条件好、坝前库容大的位置作为拦挡坝2的坝址，所述的拦挡坝2的坝址个数根据沟内松散物质的分布情况确定；

③、在步骤②中确定的坝址位置进行拦挡坝2基础开挖，直至满足坝体抗滑稳定要求，坝肩岸坡开挖成槽，使所述的拦挡坝2的坝体嵌入岸坡基岩；

④、所述的拦挡坝2采用重力式实体格墩坝，在所述的拦挡坝2的顶部设置有格墩状溢流口2.1过流，在所述的拦挡坝2坝底面沿过流方向埋设有多根所述的预制涵管2.2，在所述的拦挡坝2的坝趾下游预先浇筑有混凝土护坦2.4，在所述的混凝土护坦2.4上方码放有钢筋石笼护坦2.3；

⑤、所述的停淤场3位于路基填筑体1与拦挡坝2之间区域，所述的停淤场3底部采用黏土层3.1封闭，所述的停淤场3两侧及迎洪面采用浆砌石护坡3.2加固；当泥石流6从上游泥石流沟道下泄时，固体物质将在停淤场3内产生淤积并降低流速；

⑥、所述的排导涵4横穿所述的路基填筑体1，所述的排导涵4包括八字墙4.1、一字墙4.2、钢波纹管4.3和抗冲磨混凝土层4.4；在所述的钢波纹管4.3的进出口的两端均设置有八字墙4.1和一字墙4.2；所述的一字墙4.2位于所述的钢波纹管4.3的两侧，所述的八字墙4.1位于所述的一字墙4.2外侧，所述的一字墙4.2与八字墙4.1均由混凝土浇筑而成；所述的钢波纹管4.3内管壁下部浇筑抗冲磨混凝土层4.4；

⑦、所述的消能槽5位于所述的排导涵4出口下游坡面，所述的消能槽5由多个呈阶梯状的消力池5.1组成，多个所述的消力池5.1均采用c35混凝土浇筑而成；所述的消力池5.1底部一侧设有防滑齿槽5.1.1，在所述的消力池5.1的一侧采用c15的片石混凝土5.2回填；相邻的所述的消力池5.1接触面之间设沉降缝5.3，在所述的消力池5.1上面的槽口内淤积有固体颗粒物质5.5。

所述的钢筋石笼护坦2.3由若干个钢筋石笼拼接而成，每个所述的钢筋石笼的尺寸为2m×1m×1m(长×宽×高)；相邻每个所述的钢筋石笼之间采用u型钉连成整体；所述的预制涵管2.2的直径1.5米，并可根据泥石流的流量适当加大。

所述的钢波纹管4.3采用管片现场拼装而成，每个所述的钢波纹管4.3的管片之间采用搭接螺栓连接，所述的钢波纹管4.3的直径根据泥石流的流量和固体物质粒径大小确定。

本发明一种泥石流沟内的路基防护体系，其防护体系主要由拦挡坝2、停淤场3、排导涵4、消能槽5四部分组成。

路基填筑体1可利用公路开挖料填筑而成，其填筑标准应满足相应的规程规范要求。

拦挡坝2位于泥石流沟上游形成区和流通区内，由坝体、预制涵管2.2、钢筋石笼护坦2.3、混凝土护坦2.4构成。

根据沟内地形、地质条件，拦挡坝2坝址选择在地质条件较好、坝前库容较大的位置，其个数由沟内松散物质的数量和分布情况确定。拦挡坝2为重力式实体格墩坝，坝体由混凝土浇筑而成，坝顶设格墩状溢流口2.1过流。坝体下部沿过流方向埋设有若干预制涵管2.2，用以排导坝底小粒径的流体物质。坝体下游由钢筋石笼护坦2.3和混凝土护坦2.4组成护坦，防止坝趾被掏涮；钢筋石笼护坦2.3位于所述的混凝土护坦2.4上方。

所述的停淤场3位于路基填筑体1与拦挡坝2之间区域，利用路基填筑体1形成一道拦挡堤坝。停淤场3底部采用黏土层3.1封闭，两侧及迎洪面采用浆砌石护坡3.2。

当泥石流6从上游沟道下泄时(图中的箭头为泥石流的流动方向)，固体物质将在停淤场3内产生淤积并降低流速，从而减小对路基填筑体1和排导涵4的冲蚀及淤积程度。

所述的排导涵4横穿路基填筑体1，路基填筑体1可利用公路的开挖料。排导涵4由八字墙4.1、一字墙4.2、钢波纹管4.3和抗冲磨混凝土层4.4组成。八字墙4.1和一字墙4.2位于排导涵进出口，由混凝土浇筑而成。

排导涵4涵身为钢波纹管4.3和抗冲磨混凝土层4.4的复合结构，该结构能够适应较大的不均匀沉降与变形。

钢波纹管4.3由钢波纹管片现场拼装，然后在其内管壁下部范围内浇筑抗冲磨混凝土层4.4，用以延长排导涵的使用寿命。

钢波纹管片由厂家预制，排导涵4现场拼装施工速度快，能够保证汛前完成施工，可以避免采用泥石流度汛措施。

消能槽5位于排导涵4出口下游坡面，由呈阶梯状的消力池51组成。消力池5.1底部设有防滑齿槽5.1.1，其周围采用片石混凝土5.2回填。所述的消力池5.1之间设沉降缝5.3，所述的沉降缝5.3缝内填设沥青麻絮。

所述的消能槽5底部设有混凝土基础5.4与基岩面接触。消力池5.1内淤积的固体颗粒物质5.5可以保护池底不被冲蚀。

本发明一种泥石流沟内的路基防护体系的实施方法如下：

①、通过现场调查泥石流沟内松散物质的数量和分布情况，确定泥石流的形成区和流通区。

②、在步骤①确定的泥石流形成区和流通区内，选择地质条件较好、坝前库容较大的位置，作为拦挡坝2的坝址，坝址的个数根据沟内松散物质的分布情况确定。

③、在步骤②确定的坝址位置进行拦挡坝2基础开挖，直至满足坝体抗滑稳定要求，坝肩岸坡开挖成槽，使坝体嵌入岸坡基岩。

④、拦挡坝2采用重力式实体格墩坝，坝顶设格墩状溢流口过流。拦挡坝2采用c25混凝土浇筑，在坝轴线中部原始地面高程处沿过流方向埋设预制涵管2.2，所述的预制涵管2.2涵管直径1.5米。拦挡坝2坝趾下游浇筑c15混凝土护坦2.3，在所述的混凝土护坦2.3上码放钢筋石笼护坦2.4，两者共同构成拦挡坝2下游护坦，用以防止坝趾被掏涮。所述的钢筋石笼护坦2.4由若干个钢筋石笼拼装而成，单个所述的钢筋石笼的尺寸为2m×1m×1m(长×宽×高)，相邻的钢筋石笼之间采用u型钉连成整体；所述的钢筋石笼内的块石为新鲜不易风化岩石。

⑤、停淤场3位于路基填筑体1与拦挡坝2之间区域，利用路基填筑体1形成一道拦挡堤坝，坝前容量作为泥石流的停淤库容。路基填筑须满足相关规范要求，停淤场3底部采用黏土层3.1封闭，两侧及迎洪面采用浆砌石护坡3.2。

当泥石流6从上游沟道下泄时，固体物质将在停淤场3内产生淤积并降低流速，从而减小对路基和排导涵的冲蚀及淤积程度。

⑥、排导涵4横穿路基，由八字墙4.1、一字墙4.2、钢波纹管4.3和抗冲磨混凝土层4.4组成。八字墙4.1和一字墙4.2位于排导涵4进出口，所述的八字墙4.1和一字墙4.2均采用c15片石混凝土浇筑而成。在路基填筑体1填筑至排导涵4的底部设计高程后，所述的钢波纹管4.3采用管片现场拼装而成，并埋设于路基填筑体1中。

所述的刚波纹管4.3的管片间采用搭接螺栓连接，钢波纹管4.3拼装应满足相关规范要求。钢波纹管4.3的直径根据泥石流的流量和固体物质粒径大小确定。钢波纹管4.3内管壁下部范围内浇筑抗冲磨混凝土层4.4，用以延长排导涵4的使用寿命。

⑦、消能槽5位于排导涵4出口下游坡面，所述的消能槽5由呈阶梯状的消力池5.1组成，采用c35混凝土浇筑而成。

消力池5.1底部设有防滑齿槽，其周围采用c15片石混凝土5.2回填。消力池5.1各阶之间设沉降缝5.3，所述的沉降缝5.3缝内填设沥青麻絮。消能槽5底部设有混凝土基础5.4与基岩面接触。消力池5.1内淤积的固体颗粒物质5.5可以保护池底不被冲蚀。

上述未详细说明的部分均为现有技术。