阅读说明：本技术 一种组合式泥石流拦挡结构 (A kind of combined type mud-rock flow is blocked structure ) 是由 田威 高芳芳 张旭东 张丽 肖煜强 王亚威 蔡凯旋 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种组合式泥石流拦挡结构,包括：垫层、坝体和固定机构；其中,坝体包含从下往上依次设置的下子坝体、中子坝体和上子坝体；中子坝体和上子坝体之间设置有第一橡胶垫,下子坝体和中子坝体之间设置第二橡胶垫；垫层位于下子坝体的下方,垫层和下子坝体之间设置有第三橡胶垫；垫层和坝体之间通过固定机构连接。该结构基于耗能、防护、修筑与维修四位一体,当坝体受到巨石冲击发生偏移时,橡胶垫能够减小其位移,预应力钢绞线则将会使其回到初始位置,冲击能量会同时被水平的橡胶垫和竖向的预应力钢绞线消耗,从而减小巨石冲力的大小,安全性好,便于施工与维护,实用性强。(It blocks structure the invention discloses a kind of combined type mud-rock flow, comprising: bed course, dam body and fixed mechanism；Wherein, dam body includes lower sub- dam body, neutron dam body and the upper sub- dam body set gradually from the bottom up；It is provided with the first rubber pad between neutron dam body and upper sub- dam body, the second rubber pad is set between lower sub- dam body and neutron dam body；Bed course is located at the lower section of lower sub- dam body, is provided with third rubber pad between bed course and lower sub- dam body；It is connected between bed course and dam body by fixed mechanism.The structure is based on energy consumption, protection, builds and maintenance quaternity, when dam body is shifted by megalith impact, rubber pad can reduce its displacement, prestress wire will then be returned to initial position, impact energy can be consumed by horizontal rubber pad and vertical prestress wire simultaneously, to reduce the size of megalith impulse force, safety is good, it is practical convenient for constructing and safeguarding.)

一种组合式泥石流拦挡结构

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种组合式泥石流拦挡结构。

背景技术

泥石流是一种危害性极强的地质灾害，中国山地面积大、山区地形陡峻，集中降雨易引发泥石流，典型泥石流的流域一般包括形成区、流通区、堆积区，泥石流防治工程一般设置在形成区或流通区。

现有的泥石流的拦挡结构多采用浆砌石砌筑或混凝土浇筑的重力式实体拦挡坝，如《泥石流灾害防治工程设计规范》中对重力式实体拦挡坝有详细描述，此种坝体主要依靠坝体的自重和刚度来抗击泥石流的冲击力。重力式实体拦挡坝存在以下缺点：耗能性能差、自重大、抗巨石冲击力能力较差、修建工期长、容易整体破坏，不易维修等。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种组合式泥石流拦挡结构，该结构基于耗能、防护、修筑与维修四位一体，能够减小巨石冲力的大小，提高了坝体抗巨石冲击的能力，安全性好，便于施工与维护，实用性强。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种组合式泥石流拦挡结构，包括：垫层、坝体和固定机构；其中，所述坝体包含从下往上依次设置的下子坝体、中子坝体和上子坝体；所述中子坝体和上子坝体之间设置有第一橡胶垫，所述下子坝体和中子坝体之间设置第二橡胶垫；所述垫层位于所述下子坝体的下方，所述垫层和所述下子坝体之间设置有第三橡胶垫；所述垫层和所述坝体之间通过固定机构连接。

作为优选的，所述固定机构包含无粘结预应力钢绞线和锚具；其中，所述坝体内纵向设置有多个无粘结预应力钢绞线，每个所述无粘结预应力钢绞线的上端穿过坝体的顶部并连接有锚具，每个所述无粘结预应力钢绞线的下端穿过垫层并连接有锚具，所述锚具用于无粘结预应力钢绞线的张拉固定。

作为优选的，多个所述无粘结预应力钢绞线均匀设置于所述坝体内。

作为优选的，所述坝体的顶部设置有溢流口。

作为优选的，所述坝体的背流面具有坡度，所述坝体的背流面设置有水平锚固平台，所述水平锚固平台上设置有锚具。

作为优选的，所述无粘结预应力钢绞线的外部套设有护套。

作为优选的，所述第一橡胶垫、第二橡胶垫、第三橡胶垫的厚度分别为8～10mm。

作为优选的，所述坝体的背流面的坡度为1：(0.08-0.2)。

作为优选的，所述水平锚固平台的高度分别位于所述上子坝体、下子坝体的高度中心处。

作为优选的，所述下子坝体、中子坝体和上子坝体的高度相同。

作为优选的，所述无粘结预应力钢绞线在距坝体的迎流面0.5m～1m处设置第一个无粘结预应力钢绞线，接着沿坝体的宽度方向每隔1～3m设置一个无粘结预应力钢绞线；所述无粘结预应力钢绞线从坝体的中心朝坝体两侧的长度方向每隔3～5m设置一个无粘结预应力钢绞线。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过对原有重力式拦挡坝的改进，将无粘结后张拉预应力技术运用到混凝土泥石流拦挡坝体中，将普通重力式泥石流拦挡坝坝体分割为独立的三部分(分别为下子坝体、中子坝体和上子坝体)，每部分之间铺设水平限位耗能橡胶垫，在坝体内部布置了无粘结预应力钢绞线，坝体左右两端和顶端没有约束，底部依靠内置无粘结预应力钢绞线与和基础一体的垫层连接。当坝体受到巨石冲击发生偏移时，橡胶垫能够减小其位移，预应力钢绞线则将会使其回到初始位置，冲击能量会同时被水平的橡胶垫和竖向的预应力钢绞线消耗，从而减小巨石冲力的大小，提高了坝体抗巨石冲击的能力。

(2)坝体是由下子坝体、中子坝体和上子坝体三部分以及第一橡胶垫、第二橡胶垫、第三橡胶垫等耗能构件组装而成，一定程度上可以实现工厂生产，现场组装，极大程度上提高施工效率；且纵向分块组装的坝体能够减缓由于局部破坏而造成结构整体破坏的可能性，局部破坏部分和耗能构件都可事后替换，便于修筑与维护。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1本发明的组合式泥石流拦挡结构的侧立面图；

图2为本发明的组合式泥石流拦挡结构的正剖面图(局部)。

在以上图中：1垫层；2下子坝体；3中子坝体；4上子坝体；5第一橡胶垫；6第二橡胶垫；7第三橡胶垫；8固定机构；801无粘结预应力钢绞线；802锚具；9溢流口；10水平锚固平台。

具体实施方式

参考图1-2，根据本发明的内容的实施例所提出的一种组合式泥石流拦挡结构，包括：垫层1、坝体和固定机构8；其中，所述坝体包含从下往上依次设置的下子坝体2、中子坝体3和上子坝体4；所述中子坝体3和上子坝体4之间设置有第一橡胶垫5，所述下子坝体2和中子坝体3之间设置第二橡胶垫6；所述垫层1位于所述下子坝体2的下方，所述垫层1和所述下子坝体2之间设置有第三橡胶垫7；所述垫层1和所述坝体之间通过固定机构8连接。

在以上实施例中，垫层1采用强度等级为C20及以上的混凝土，坝体采用强度等级C40及以上的混凝土，第一橡胶垫5、第二橡胶垫6、第三橡胶垫7的厚度分别为8～10mm。下子坝体2、中子坝体3和上子坝体4的高度相同。垫层1与基础整体浇筑，坝体内部及底部通过固定机构8与垫层1固定连接，坝体的顶端以及左右两侧均不固定。下子坝体2、中子坝体3和上子坝体4可分层浇筑，也可预制现场安装，一定程度上可以实现工厂生产，现场组装，极大程度上提高施工效率；且纵向分块组装的坝体能够减缓由于局部破坏而造成结构整体破坏的可能性，局部破坏部分和耗能构件都可事后替换，便于修筑与维护。本发明的组合式泥石流拦挡结构能够通过相应的橡胶垫缓冲坝体受到的巨石冲击力，耗能性好，方便修筑与维护，安全性好。

参考图1-2，根据本发明的一个实施例，所述固定机构8包含无粘结预应力钢绞线801和锚具802；其中，所述坝体内纵向设置有多个无粘结预应力钢绞线801，每个所述无粘结预应力钢绞线801的上端穿过坝体的顶部并连接有锚具802，每个所述无粘结预应力钢绞线801的下端穿过垫层1并连接有锚具802，所述锚具802用于无粘结预应力钢绞线801的张拉固定。

在以上实施例中，采用无粘结预应力钢绞线801对应的预应力筋与周围的混凝土之间可永久的相对滑动。锚具802可采用YLM15-2、YLM15-3、YLM15-5等系列锚具802。通过无粘结预应力钢绞线801和锚具802将垫层1和坝体固定连接，稳定性好，便于施工与维护，且无粘结预应力钢绞线801作为竖向耗能构件能将坝体产生的位移拉回初始位置，减小巨石冲力。

参考图1-2，根据本发明的一个实施例，多个所述无粘结预应力钢绞线801均匀设置于所述坝体内。

在以上实施例中，如图1，坝体的顶部宽度B₁为1.5～3.5米(优选的为3米)，坝体的底部宽度B为B＝B₁+B₂，坝体的高度为H(根据沟的深度确定)，坝体的长度为L(根据沟的宽度确定)，坝体背流面的坡度i的表达式为i＝H/B₂，坡度i为1：(0.08-0.2)。无粘结预应力钢绞线801在距坝体的迎流面0.5m～1m(优选的为0.5m)处设置第一个无粘结预应力钢绞线801，接着沿坝体的宽度方向每隔1～3m(优选的为1m)设置一个无粘结预应力钢绞线801；无粘结预应力钢绞线801从坝体的中心朝坝体两侧的长度方向每隔3～5m(优选的为4m)设置一个无粘结预应力钢绞线801，则坝体内无粘结预应力钢绞线801的布置数量x为x＝[B-(0.5～1)]×[L/(3～5)]。无粘结预应力在钢绞线在坝体宽度B₁范围内的长度为坝体的高度为H加上锚具802的高度之和；在坝体宽度B₂范围内的长度为水平锚固平台10的高度加上锚具802的高度之和。

参考图2，根据本发明的一个实施例，所述坝体的顶部设置有溢流口9。

在以上实施例中，坝体的顶部开设溢流口9，可满足泄洪需求。

参考图1，根据本发明的一个实施例，所述坝体的背流面具有坡度，所述坝体的背流面设置有水平锚固平台10，所述水平锚固平台10上设置有锚具802。

在以上实施例中，水平锚固平台10的高度分别位于上子坝体4、下子坝体2的高度中心处，水平锚固平台10的宽度为0.3～0.8米，优选的为0.4米。坝体的背流面具有坡度(优选的坡度为1:0.2)可以增加坝体整体的稳定性，水平锚固平台10上的锚具802用于对穿过水平锚固平台10的无粘结预应力钢绞线801进行张拉固定。

根据本发明的一个实施例，所述无粘结预应力钢绞线801的外部套设有护套。

在以上实施例中，无粘结预应力钢绞线801采用1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线，外部套设有不小于1.0mm的高密度聚乙烯护套，用以保护无粘结预应力钢绞线801不受腐蚀，并防止与周围混凝土之间发生粘结。

本发明的组合式泥石流拦挡结构的制作方法为两种，即现浇和预制，具体如下：

当现浇时，先将锚具802预埋在垫层1内，锚具802上连接有无粘结预应力钢绞线801；然后将垫层1与基础一起浇筑，再在垫层1上方铺设第三橡胶垫7；接着在第三橡胶垫7的上方依次浇筑下子坝体2、铺设第二橡胶垫6、浇筑中子坝体3、铺设第一橡胶垫5、浇筑上子坝体4，并使无粘结预应力钢绞线801的上端穿过上子坝体4的顶部以及穿过坝体背流面上的水平锚固平台10，待坝体内的混凝土强度达到70％以上时，对无粘结预应力钢绞线801进行张拉并采用锚具802固定在上子坝体4的顶部以及水平锚固平台10上，即得。

当预制现场安装时，先分别预制下子坝体2、中子坝体3和上子坝体4，预制的下子坝体2、中子坝体3和上子坝体4分别对应开设有能够使无粘结预应力钢绞线801穿过的通孔；接着将锚具802预埋在垫层1内，锚具802上连接有无粘结预应力钢绞线801，然后将垫层1与基础一起浇筑，在垫层1的上方依次铺设第三橡胶垫7、预制的下子坝体2、第二橡胶垫6、预制的中子坝体3、第一橡胶垫5和预制的上子坝体4，并使无粘结预应力钢绞线801穿过相应的通孔；对无粘结预应力钢绞线801进行张拉并采用锚具802固定在上子坝体4的顶部以及水平锚固平台10上，即得。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。