一种弧形渐变式地下防冲墙结构的制作方法

本实用新型涉及小型河道、沟道、坡面水毁冲刷防护技术领域，特别是一种弧形渐变式地下防冲墙结构。

背景技术：

在洪水长期冲刷作用下，河床、沟床、坡面洼地水毁区持续下切，局部深切冲沟发育，严重威胁油气管道、光缆、电缆等浅埋线性工程的安全运行以及伴行路的正常通行。为避免油气管道、光缆、电缆等地下设施埋深不足或局部出露，需布设冲刷、下切防护工程。

目前，河床、沟床、坡面洼地水毁区冲刷防护措施一般采用地下防冲墙、过水面、石笼、抛石护坦等；其中地下防冲墙主要应用于具有明显冲刷、下切作用的河沟床及坡面洼地水毁区，与导流堤、护岸联合作用下防护效果尤为显著。地下防冲墙通常采用浆砌石与混凝土两种结构形式，相比之下，浆砌石防冲墙工程投资较低，应用广泛；混凝土防冲墙整体性与强度较高，但工程投资较大，应用相对较少。

通常情况下，地下防冲墙纵断面设计为矩形、横断面设计为梯形，其顶部与底部均呈水平状，可称之为普通防冲墙。油气管道沿线既有防护工程调查发现，单独使用普通防冲墙进行水毁区冲刷防护，在水流摆动、侧蚀作用下，易导致墙体肩部出露而失效；普通防冲墙与护岸或导流堤联合防护，其防冲刷效果良好，但工程总投资较大，同时对地质环境和生态环境的扰动范围与破坏程度增大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种施工简单、安全可靠、工程造价低、防护效果好的弧形渐变式地下防冲墙结构。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：一种弧形渐变式地下防冲墙结构，包括地下防冲墙，其特征在于：地下防冲墙纵向整体为下凹弧形，防冲墙顶部与底部为下凹弧形，中部略低，两侧端部与地形适应性翘起，墙体深度渐变式布设；地下防冲墙横断面为直角梯形，迎水侧为直立面，背水侧为斜面。

地下防冲墙长度与下凹弧形的形状与水毁区宽度及区域微地形地貌相适应。地下防冲墙下凹弧形顶部设计标高与原地表面高程基本保持一致，下凹弧形底部并非平行于顶部，致使墙体深度呈渐变式分布，中部最深，向两侧端部依次递减。地下防冲墙横断面呈直角梯形，背水侧坡比取值范围1:0.1～1:0.5；顶宽为定值，取值范围0.5m～1.0m，底宽为变值，由顶宽、墙深与背水侧坡比计算得到。

本实用新型提供的地下防冲墙长度与形状受水毁区宽度及区域微地形地貌控制。墙体深度主要依据水毁区最大冲刷下切深度值进行设计，在确保浅埋线性工程安全埋深达到相关规范要求的前提下，还需保证墙体基础埋深大于区域最大冻土埋深。本实用新型背水侧坡比、顶宽、与浅埋线性工程水平距离等参数均为范围值，应依据实际情况合理取值。水毁区洪峰流量与纵比降较大、冲切作用强烈时，防冲墙背水侧坡比取小值，墙体顶宽取大值，与浅埋线性工程水平距离取小值。水毁区洪峰流量与纵比降较小、冲切作用较弱时，防冲墙背水侧坡比取大值，墙体顶宽取小值，与浅埋线性工程水平距离取大值。墙体深度较大或基槽边坡岩土体结构松散等特殊情况下，安全施工的同时为避免近距离施工损坏浅埋线性工程本体，可适当增大防冲墙与浅埋线性工程二者之间的距离。

本实用新型适用于岸坡平缓、延伸较长的小型河道、沟道、坡面弧形洼地水毁区的冲刷防护，主要应用于油气管道、光缆、电缆等浅埋线性工程水毁灾害的预防与治理，且布设于浅埋线性工程下游5m～10m区域内，防护效果尤为显著。

本实用新型的有益效果主要在于：弧形顶部和弧形底部设计加强了与原地表面的衔接与过渡，减少了原地表开挖扰动范围与主体工程量，降低了微地貌形态的人为破坏程度及对生态环境的负面影响，有效避免了洪流改道；直角梯形横断面降低了防冲墙前缘岩土体掏蚀下切速率，同时消能效果显著；本实用新型随水毁区地形变化而变化，整体上具有设计简洁灵活、施工简单、安全可靠、工程造价低、防护效果良好、地质与生态环境影响小等优点。

本实用新型用于断面呈弧形的河道、沟道、坡面洼地水毁区防治，并且已经在实践中应用。弧形渐变式地下防冲墙与普通防冲墙实践应用对比得出的结论：

1、防护效果，弧形渐变式地下防冲墙优于单独布设的普通防冲墙，等同于普通防冲墙与护岸或导流堤联合防护工程。

2、工程投资，弧形渐变式地下防冲墙略高于单独布设的普通防冲墙，但远低于普通防冲墙与护岸或导流堤联合防护体系。

3、区域环境影响，弧形渐变式地下防冲墙顶面与原地表面衔接紧密、过渡顺畅，对水毁区过流断面、水流流径、流速等影响小；其开挖扰动范围小、基槽深度浅，对区域地质环境与生态环境的影响轻微；而普通防冲墙与护岸或导流堤联合防护体系施工扰动范围广，对区域环境的影响较大。

附图说明

图1为本实用新型纵断面结构示意图；

图2为本实用新型横断面结构示意图；

图3为本实用新型俯视图。

图中：1—地下防冲墙，101—防冲墙顶部，102—防冲墙底部，103—防冲墙端部，104—防冲墙迎水侧，105—防冲墙背水侧，2—原地表面，3—浅埋线性工程，Hmax—防冲墙最大墙深，Hmin—防冲墙最小墙深，Hi—墙体深度，L—防冲墙长度，A—防冲墙顶宽，Bmax—防冲墙最大底宽，Bmin—防冲墙最小底宽，Bi—防冲墙底宽，C—防冲墙与浅埋线性工程水平距离，d—防冲墙长度L的水平投影长度。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步详细说明。如图1、图2所示：一种弧形渐变式地下防冲墙结构，包括地下防冲墙1，地下防冲墙1纵向整体为下凹弧形，防冲墙顶部101与防冲墙底部102为下凹弧形，中部略低，两侧的防冲墙端部103与地形适应性翘起，墙体深度Hi渐变式布设；地下防冲墙横断面为直角梯形，防冲墙迎水侧104为直立面，防冲墙背水侧105为斜面。

地下防冲墙整体位于原地表面2以下，防冲墙顶部101与原地表面2大致平齐，即防冲墙顶部101地下防冲墙弧形顶部设计标高与原地表面高程基本保持一致；地下防冲墙长度L以及下凹弧形的形状与水毁区宽度及区域微地形地貌适配，受水毁区宽度及区域微地形地貌控制。下凹弧形顶部与下凹弧形底部之间并非相互平行，墙体深度Hi呈渐变式分布，中部最深，向两侧端部依次递减，即防冲墙最大墙深Hmax位于墙体中部，防冲墙最小墙深Hmin位于两侧防冲墙端部103，即Hmax≥Hi≥Hmin。防冲墙端部103为直立面。

背水侧坡比值范围是1:0.1～1:0.5；参见图2与图3：防冲墙顶宽A为定值，取值范围0.5m～1.0m；防冲墙底宽Bi为变值，由顶宽A、墙深Hi、背水侧坡比计算得到，最大底宽Bmax位于墙体中部，与最大墙深Hmax相对应，最小底宽Bmin位于墙体端部，与最小墙深Hmin相对应，即Bmax≥Bi≥Bmin；防冲墙长度L大于防冲墙长度L的水平投影长度d时，防冲墙顶部呈弧形，防冲墙长度L等于防冲墙长度L的水平投影长度d时，防冲墙顶部呈水平。

地下防冲墙1设置于浅埋线性工程3下游5m～10m位置；参见图2：防冲墙迎水侧104与浅埋线性工程3的水平距离为C，取值范围5m～10m。

本实用新型应用过程大致为：依据水毁区现场勘查资料、气象水文资料与地形地物测绘资料，结合被保护工程的防护要求，进行本实用新型主体工程设计，其主要参数包括防冲墙长度（弧长）、中部最大深度、两侧端部最小深度、顶宽、背水侧坡比、底宽、设计标高、基槽尺寸等。依据被保护工程的重要性及其行业规范要求，确定地下防冲墙的设计防洪标准；通过计算设计洪水位与最大冲刷下切深度，得出地下防冲墙长度与深度设计值；采用邻近区域工程类比结合工程人员实践经验，进行地下防冲墙顶宽、背水侧坡比等一系列设计参数取值，并计算出底宽范围值；综上所述，可得本实用新型。

依据本实用新型设计资料，在查清浅埋线性工程位置的前提下，于其下游5m～10m范围合理放线。采用机械跳槽开挖，跳槽长度8m～10m，开挖土方合理堆放于基槽下游向，坡面压实、坡脚拦挡，避免滑塌，严防水土流失。基槽开挖达到设计要求后，首先进行基础处理，然后实施地下防冲墙主体工程。目前，地下防冲墙采用浆砌石与混凝土两种结构，其形式不同施工方式迥异。其中，浆砌石结构防冲墙，采用人工做浆法砌筑，层厚0.3m～0.4m，其弧形顶部需砂浆或混凝土进行压覆，养护期不少于14天；混凝土结构防冲墙，采用制模现浇，一次性成型，养护期不少于21天。本实用新型未达到工程要求强度之前，不得在其上任意堆放重物或修凿，避免墙体受损；待养护期满后，墙体两侧分层回填压实，分层厚度约0.3m，压实系数大于0.9。主体工程施工结束后，进行场地平整，植被恢复，等待验收。

上述为本实用新型的实施流程和方式，凡是本领域技术人员在此基础上进一步优化、改进或变型均属于本实用新型的保护范围。