[發明專利]一種利于生態治理的泥石流攔擋結構及施工方法

在審

• 申請號: 201711356080.4
• 申請日: 2017-12-16
• 公開（公告）號: CN107794887A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 朱彥鵬;李京榜;王秀麗;馬孝瑞;杜曉啟;李亞勝;張藝鑫;金永貴;陶鈞
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: E02B7/04
• 分類號: E02B7/04
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司62102
• 代理人: 董斌

1.一種利于生態治理的泥石流攔擋結構，包括壩體（1）、護坦（2）、防滲土工布（3）、壩底素混凝土墊層（4）和壩頂素混凝土保護層（5），還包括格賓鋼絲籠（6）、回填土（7）、生態袋（8）、碎石袋（9）、排水連接扣（10），土工格柵（11）和U型釘（12），其特征在于：所述壩體（1）由多個格賓鋼絲籠（6）、回填土（7）、多個生態袋（8）及多個碎石袋（9）組成；所述護坦（2）由多個格賓鋼絲籠（6）組成，并在壩底迎水面與壩體（1）連接為一個整體，格賓鋼絲籠（6）內部裝填大小不一的塊石；所述防滲土工布（3）自護坦（2）底部開始鋪設，經壩體（1）底部，并沿壩體（1）的格賓鋼絲籠（6）與回填土（7）接觸面鋪設至壩頂；所述壩底素混凝土墊層（4）現澆于壩體（1）底部與溝道地基土之間；所述碎石袋（9）內裝粒徑較小的碎石，沿回填土（7）斜面自壩底向上堆疊至壩頂；所述生態袋（8）內裝營養土及植物種子，位于碎石袋（9）外側，緊挨碎石袋（9）自壩底向上堆疊至壩頂，生態袋（8）之間采用排水連接扣（10）鎖緊；所述壩底素混凝土墊層（4）在與生態袋（8）接觸位置預埋排水連接扣（10）；所述壩頂素混凝土保護層（5）現澆于壩體（1）頂部。

2.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：所述土工格柵（11）按照設計間距鋪設在回填土（7）之間，靠近生態袋（8）一端伸出一定長度，用于包裹生態袋（8）及碎石袋（9），土工格柵（11）搭接部分采用U型釘（12）固定在回填土（7）中。

3.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：根據需要設置多級該攔擋結構，對泥石流進行分級攔擋，實現對泥石流的分級消能。

4.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：所述壩體（1）橫截面為梯形，所述格賓鋼絲籠（6）位于迎流面，所述回填土（7）、生態袋（8）及碎石袋（9）位于背流面；壩體（1）迎流面坡度i₁取1:0.4或1:0.45，壩體（1）背流面坡度i₂取1:0.5；所述壩體（1）頂部截面寬度A包含格賓鋼絲籠（6）頂部寬度a₁和回填土（7）頂部寬度a₂兩部分，a₁取2m，a₂取值不小于2m不大于4m；壩體（1）底部截面寬度B=（H/i₁+a₁）+（H/i₂+a₂）；壩體（1）的高度H為：若只設置一級攔擋結構，H取8m~10m；若設置多級攔擋結構，溝道內攔擋結構的高度H取4m~6m，溝口位置攔擋結構的高度H取8m~10m。

5.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：所述護坦（2）位于溝底，由多個格賓鋼絲籠（6）連接而成，沿溝道方向長度L為：若只設置一級攔擋結構，L不小于20m；若設置多級攔擋結構，L不小于兩壩體（1）間距的1/3且不小于20m。

6.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：所述格賓鋼絲籠（6）由耐腐蝕、延展性好的高強度鋼絲預制而成，尺寸有1m×1m×1m和1m×1m×0.5m兩種，內裝大小不一的塊石；所述生態袋（8）和碎石袋（9）均采用高強度、抗老化材料制成，生態袋（8）中裝填營養土及植物種子，碎石袋（9）內裝填粒徑為20mm~50mm碎石。

7.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：所述防滲土工布（3）選用防水、抗拉、抗撕裂的復合土工膜，幅寬4-6m，橫向搭接長度30cm，縱向搭接長度100cm；所述土工格柵（11）選用強度大、變形小、蠕變小，具有抗老化、抗氧化性能，且耐惡劣環境腐蝕的聚丙烯材料制成，幅寬3m，橫向搭接長度為30cm，縱向搭接長度為100cm，反包搭接長度為200cm。

8.根據權利要求1所述的利于生態治理的泥石流攔擋結構，其特征在于：所述壩底素混凝土墊層（4）與壩頂素混凝土保護層（5）均采用C15混凝土澆筑而成，壩底素混凝土墊層（4）厚度h₁為40cm~60cm，壩頂素混凝土保護層（5）厚度h₂為30cm。

9.利于生態治理的泥石流攔擋結構的施工方法，其特征在于，其步驟為：

（1）在擬治理的泥石流溝道內進行現場踏勘，由踏勘結果確定攔擋結構的設置數量及修筑位置；

（2）溝道內，在不改變溝底原坡度的基礎上，將壩體（1）及護坦（2）施工范圍內的碎石、散土及雜物清理干凈，并整平；在壩體（1）設計位置澆筑壩底素混凝土墊層（4），其上表面標高與溝底相同，并做拉毛處理；在其上表面與生態袋（8）接觸位置預埋排水連接扣（10），用以固定最下層生態袋（8）；

（3）壩底素混凝土墊層（4）養護期結束后，鋪設防滲土工布（3）；鋪設時按照設計要求進行搭接，搭接部分涂抹密封膠進行粘結；

（4）砌筑壩體（1），格賓鋼絲籠（6）按照由內而外、自下而上的順序分層錯置堆疊，每一層安置固定后，立刻裝填塊石；回填土（7）實行分層鋪設、碾壓，松鋪厚度取30cm~50cm，壓實度為0.95；回填土（7）壓實厚度每達到設計間距，鋪設一層土工格柵（11）；土工格柵（11）按照設計間距鋪設在回填土（7）之間，靠近生態袋（8）一端伸出預設長度，用于包裹生態袋（8）及碎石袋（9）；土工格柵（11）按照設計長度進行搭接，搭接部分使用U型釘（12）固定，U型釘（12）橫向間距取1.5m；

（5）護坦（2）可與壩體（1）最下層同時砌筑，所有格賓鋼絲籠（6）之間均采用耐腐蝕、延展性好的高強度鋼絲綁扎連接；

（6）土工格柵（11）鋪設時，其底面應平整、密實，一般應平鋪、拉直，防止重疊、卷曲、扭結；下一層回填土（7）施工之前，應將土工格柵（11）張緊，使之產生預設的伸長量，機具不得在未覆蓋回填土（7）的土工格柵（11）上行駛，防止沿土工格柵（11）鋪設受力方向推土；

（7）生態袋（8）與碎石袋（9）按照設計沿回填土（7）外側自下而上堆疊鋪設，第一層與坡頂最后一層均不設置碎石袋（9）；其中，第一層生態袋（8）按縱向鋪設，第二層及以上按橫向鋪設并壓實，坡頂最后一層生態袋（8）按縱向鋪設，相鄰兩層生態袋（8）之間采用排水連緊扣（10）鎖緊；每層碎石袋（9）均按橫向鋪設；每兩層生態袋（8）和碎石袋（9）的橫向鋪設位置呈品字形結構；生態袋（8）、碎石袋（9）之間如果存在孔隙，用素土填平并壓實；而后，采用土工格柵（11）的預留部分將生態帶（8）和碎石袋（9）進行包裹，包裹時應平整、拉直；

（8）壩體（1）的各個組成部分均按照自下而上的順序同時施工；每兩層為一個施工階段，即格賓鋼絲籠（6）堆疊兩層后，回填土（7）、生態袋（8）和碎石袋（9）均向上施工至等高位置，隨即進行下一階段施工，直至設計高度；其中，防滲土工布（3）伴隨壩體（1）的施工依次向上鋪設，直至壩頂，鋪設時應平整、拉直；

（9）壩體（1）施工至設計高度后，澆筑壩頂素混凝土保護層（5），用以連接壩體（1），并保護攔擋壩頂部。