[發明專利]一種過流狀態下泥石流型堰塞湖的排險開挖施工方法

在審

• 申請號: 201710390047.7
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107190700A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 周志東;王永平;趙朋斌;焦永春;梁建忠;陶然;張強;林振奎;薛文超;張乾
• 申請（專利權）人: 中國人民武裝警察部隊水電第三總隊
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B3/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 舒啟龍

技術領域

本發明涉及一種水利工程泄洪排險施工方法，具體涉及一種過流狀態下泥石流型堰塞湖的排險開挖施工方法。

背景技術

在堰塞湖湖處置過程，會遇到過流狀態下的泥石流型堰塞湖的應急處置。這類堰塞湖是相對不好處置的類型。根據處理堰塞湖的經驗和水利部出臺的《堰塞湖應急處置技術導則》，其處理最不利的兩個因素是堰塞體富含黏土、水的流速小，所以泥石流型堰塞湖現場這兩個最不利因素的存在，極大地制約了應急排險的工作進度。

中國專利文獻公開了“一種人工調控排泄流量的堰塞湖處置方法及其應用”(CN200910216148.8)，它在堰塞湖壩體上相對低洼的凹槽部位開挖排導槽；在堰塞湖庫水排泄中期，對影響下切侵蝕發展的排導槽中巨石采取人工爆破或機械清除，保證排泄流量的穩定增長；在堰塞湖庫水排泄后期，當排導槽中的庫水排泄流量達到設定閾值時，向排導槽中放入人工結構體來穩定溝床，控制溝床的快速下切，發揮控流作用。它解決了傳統處置方式出現“初期排泄效率低、后期排泄太快而難于控制”的問題，但它存在以下缺點，其一，放入人工結構而造成施工難度增加，其二，進行泄流槽即排導槽加寬加深施工時的土石方遷移量大，不能及時排除險情問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種土石方移除量小、提高泄流槽加寬加深進度、縮短排險工期的一種過流狀態下泥石流型堰塞湖的排險開挖施工方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種過流狀態下泥石流型堰塞湖的排險開挖施工方法，包括以下步驟：

(1)施工道路修筑

施工道路主要為滿足施工設置進入施工平臺的通行，一般情況下反鏟挖掘機類履帶設備對道路的質量、道路線型要求不高，利用反鏟挖掘機對現有道路拓寬或自行修筑道路；

(2)反鏟作業施工平臺形成

根據泄流槽的位置，作業平臺靠近岸邊就岸修筑，河岸一般地基承載力較好，能有效避免陷車；如果過流斷面在河流中部，需要挖掘設備進入中部開挖，還需要采取拋石擠淤、路基板類措施對軟基進行處理，最后形成反鏟作業施工平臺；

(3)開挖通過理論計算結合作業試驗，以確定反鏟淘洗次數

在確定水力學條件和地質調查前提下，反鏟淘洗次數的理論計算如下：

首先，根據水流速度與粒徑的關系，可以帶走的顆粒直徑為：

式中：D—塊體粒徑，即塊體折算成球體的直徑，m；

K—穩定系數，一般槽底取0.9-1.0；

r₁—塊體的容重，t/m³；

r—水的容重，t/m³；

v—水流速度，m/s；

g—重力加速度，9.8m/s²；

其次，再結合小型作業試驗，以最終確定反鏟淘洗次數；

(4)反鏟淘洗操作

利用反鏟挖掘機通過反鏟淘洗方式加深加寬泄流槽，每次反鏟裝滿斗容后再抬起0.6-1.2m，然后勻速散落泄流槽，盡量使斗內物質散開，讓水流沖刷細粒物質，直至細粒物質基本帶走，一方面利用水流沖刷帶走細粒的物質，另一方面，沖刷出來的塊石用于加固反鏟作業施工平臺或用于墊路，增加道路承載力，便于設備的行走；

反復進行上述反鏟淘洗操作，不斷加深加寬泄流槽，直至泄流槽的排洪能力達到預期標準。

所述步驟(3)中反鏟淘洗次數的理論計算按以下方式確定：假設泄流槽堰塞體總物質中直徑小于5cm、即能由水流沖刷帶走的細粒物質占60％，水流速度在0.5m/s～1m/s時，反鏟淘洗一次帶走20％的上述細粒物質，當反鏟淘洗次數為5、6、7、8、9、10次時，上述細粒物質占堰塞體總物質的比例分別為：33％、28％、24％、20％、16％、14％。

淘挖法施工工藝主要是：施工道路修筑→反鏟施工平臺形成→開挖堰塞湖泄流槽內物質→沖洗→反復淘挖→剩余物質滿足墊路要求→鋪路→進入下一個循環。

本發明的有益效果是：基于這類堰塞湖的成因和物質組成特征，特別是滑坡物質在暴雨作用下，運動轉化成泥石流，堆積物主要為飽水，承載力較低，無法滿足大型設備，包括濕地挖掘機等設備的行走與作業要求也無法滿足，對此，我們發明了淘挖法，采用反鏟進行淘挖，加深加寬泄流槽，順利降低堰塞湖水位，排除危險。

反鏟淘挖工藝即采用反鏟反復挖洗堰塞體物質，利用過流的水沖洗沖走泥漿，再用基本去泥的巖質料用于就地回填鋪設施工道路或者加固作業平臺，從而防止機械下陷，到快速達加深加寬泄流槽，應急快速排除堰塞湖險情。