[发明专利]一种防治沟道泥石流起动的结构体及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构体及其设计方法，特别是涉及一种防治沟道泥石流起动的结构体及其设计方法，属于水利工程领域与泥石流防治工程领域。

背景技术

泥石流大都从沟道上游初始起动，起动时规模不大，破坏力也不强，在其流动过程中侵蚀、裹挟沿途沟道中的松固体物质发展成灾害性泥石流。泥石流起动是泥石流全过程中的关键环节，只要不起动就不会形成泥石流，因此通过调节或控制泥石流起动条件进行泥石流防治能够达到防患于未然的目的。该技术思想在泥石流防治工程领域被称为“主动防治”。在泥石流防治工程中，已有沟道泥石流灾害工程防治措施主要包括跨越工程、穿过工程、防护工程、排导工程和拦挡工程等几类，特别是拦挡工程因直接可靠而使用最为普遍。但这些防治工程直接针对防护对象的“被动”措施，不能“主动”对泥石流的起动与发展进行防治，导致工程投入巨大，防治效果有限。

《风景区泥石流防治特点与技术》（崔鹏等，地学前缘，2007年第14卷第6期）公开了一套对泥石流形成区主动治理的技术方案，包括导水截流、拦挡土体、破坏起动面三种技术手段。该技术方案主要的技术缺陷在于：整套防治工程的设计需要严格结合既定泥石流沟道的具体地形地质环境条件进行，无论是构筑体本身设计方案还是施工方案都需要在大量实地测量测绘的基础上进行，因此，整体防治工程设计施工周期长、费用高、工程量大。对于大多数经济水平低、基础设施不足的偏远地区，不可能采用这样的技术方案进行泥石流发生的“主动防治”。而大多数泥石流的起动区又恰好位于这样的偏远地区。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种设置在泥石流沟道中用于防治泥石流起动的结构体，该结构体能够在施工现场快速构筑，从起动源头对泥石流危害加以主动防治。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种防治沟道泥石流起动的结构体，布置在泥石流沟床上，其特征在于：由至少一个防治结构单体构成；所述防治结构单体包括一片框架梁、多根钢管桩、石笼；所述框架梁布置在泥石流沟床上，是由位于同一平面、相互垂直的纵梁与横梁构成的框体；所述钢管桩与所述纵梁、横梁静联接，沿纵梁、横梁的轴向排列，位于框架梁下方，埋置在泥石流沟床内；所述石笼填充在框架梁平面空间内。

上述泥石流石笼防治结构体由一个或数个结构单体组成。结构单体利用下部钢管桩群固定在泥石流沟道内，作为结构单体的“根基”，钢管桩群不仅通过抗拔力为结构单体上部框架梁提供充足的抗滑移力，而且也对沟床“加筋”加固，增强了沟床的整体稳定性和抗蚀能力。结构单体上部框架梁平铺在沟床底面上，框架梁与钢管桩间静联接，并且通常是不可拆静联接。框架梁的纵梁与横梁的围阖空间内布置石笼。框架梁与石笼配合，起到平整沟床底面、加固松散堆积颗粒、缓和水流流态、降低混合流侵蚀能力的作用。上述泥石流石笼防治结构体通常布置在泥石流沟道内形成区和/或流通区的松散堆积体沟床上。

本发明防治结构体的技术原理在于：一方面，在流域降雨条件下，当上游大规模来水流经防治区沟道时，因框架梁与石笼的防护，沟床面得到了平整硬化，沟道堆积体可免受沟道水流的直接侵蚀，阻断了泥石流形成的物源补给。同时，失去物源增容扩能作用，沟道水流的侵蚀破坏力大大下降，对下游承灾体的冲击破坏力有效削弱，进一步形成发展成泥石流灾害的可能性也得到有效遏制。另一方面，防治结构体不仅截断了泥石流形成的物质来源，降低了泥石流的侵蚀力，同时也增大了松散堆积体沟床的整体性和稳定性，稳定沟道侵蚀基准面，缓和侧蚀和溯源侵蚀强度，保证沟道两侧边坡和松散堆积体沟床的稳定。由此能够实现“源头治理”，防治泥石流。

上述防治沟道泥石流起动的结构体，对于单根钢管桩，外部为地质管，地质管中心有沿轴向布置三根与地质管等长的钢筋，钢筋呈等边三角形布置。地质管管内壁与钢筋间灌注水泥砂浆。钢管桩下部桩身制成花管，采用花管注浆以便压力注浆形成管壁防蚀层。钢管桩桩身埋置在沟床内，上部桩顶露出沟床底面。一般而言，上部桩顶出露的高度应当不小于框架梁的高度，以保证其与框架梁稳固联接。

上述结构体，框架梁框体是矩形框体和/或井字型框体和/或网格框体，纵梁与横梁间有围阖空间用于安放石笼。在实际使用中，框架梁一般采用钢筋混凝土浇筑体，钢管桩桩顶出露部分分别穿过纵梁、横梁并用混凝土浇筑成一体。

上述结构体，石笼通常加工成立方体，石笼与框架等高，使石笼安放后石笼上顶面与框架梁上平面基本齐平，以减少作用沟道水流在结构体上产生的拖拽力，保证结构整体稳定。