[发明专利]特大高位泥石流自复位耗能拦挡结构及实施方法

说明书

特大高位泥石流自复位耗能拦挡结构，属于地质灾害防治安全技术领域。其特征在于：包含泥石流上游迎冲面的第一排钢筋混凝土分离式桩结构，即前端弧形桩体(1‑1)和尾部矩形桩体(1‑2)，第二排钢筋混凝土矩形桩(2)、钢筋混凝土片筏基础(4)；第一排矩形桩体(1‑2)之间用第一连系梁(3‑1)连接；第一排矩形桩体(1‑2)与山体之间用第二连系梁(3‑2)连接，此外第二连系梁(3‑2)需嵌固到山体内1.5‑2m；第一排桩矩形桩体(1‑2)与第二排矩形桩(2)通过第三连系梁(3‑3)连接；第二排矩形桩体(2)之间用第四连系梁(3‑4)连接。本发明提高了结构的耗能减振能力，提高了结构的使用寿命。增加了结构的防撞击复位能力，使得变形在20～50cm范围内可以完全复位。

技术领域

本发明涉及一种泥石流拦挡工程技术，尤其是一种特大高位泥石流自复位耗能拦挡结构及其实施方法，属于地质灾害防治安全技术领域，广泛适用于高陡山区内特大高位泥石流的防治。

背景技术

目前，特大高位泥石流拦挡工程中较为主流的结构形式是重力坝、格栅坝、桩林坝、桩梁坝等，其中桩林及桩梁坝兼具水石分治和抵抗大块石冲击的优点，已在甘肃舟曲三眼峪沟、罗家峪沟、四川清平文家沟、宝兴冷木沟等特大泥石流治理工程中得到成功应用。

由于特大高位泥石流中大块石的冲击力巨大，特大高位泥石流拦挡工程中结构的截面面积一般需要设计成较大值，并往往通过增设连系结构和较厚的筏基，使其形成整体刚度很强的组合式结构，这在力学上是完全满足泥石流治理设计要求的。但如果长期多次遭受大块石“硬碰硬”动力撞击，结构材料必会造成不可逆的损伤累积与渐进破坏，增加了维护难度和成本。

因此迫切需要研究一种既能水石分治、抵抗大块石的冲击，又能考虑耗能减振的新型结构，提高结构的耗能能力，减少结构由于瞬时碰撞而引起的应力突变和损伤。

特大高位泥石流防治具有重要的社会意义和经济价值。我国西部山区高位泥石流沟较为发育，若拦挡结构不能长期持续抵抗泥石流中大块石冲击，将易形成大规模的高位高速泥石流，冲毁下游房屋，堵塞下游河道，危害巨大。此外，对于一个爆发了高位泥石流的沟道，则需立即投入工程进行应急治理，防止泥石流的进一步集群性爆发。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，通过设置分离式桩梁坝和增设隔震装置及预应力锚索，提出一种新型的自复位耗能拦挡结构，从而增加桩体的耗能和防撞击能力。

本发明的目的以及解决其技术问题可以通过以下技术方案来实现。

依据本发明提出的特大高位泥石流自复位耗能拦挡结构，包括：两排钢筋混凝土桩、连系梁、片筏基础、预应力锚索、阻尼材料。第一排钢筋混凝土为分离式桩结构，包括两部分：前端弧形桩体和尾部矩形桩体，第二排钢筋混凝土桩截面为矩形、片筏基础亦为钢筋混凝土结构。连系梁根据所在位置，划分成4种：第一连续梁(3-1)、第二连续梁(3-2)、第三连续梁(3-3)、第四连续梁(3-4)，第一排矩形桩体之间用第一连系梁(3-1)连接；第一排矩形桩体与山体之间用第二连系梁(3-2)连接，此外第二连系梁(3-2)需嵌固到山体内1.5m；第一排桩矩形桩体与第二排矩形桩通过第三连系梁(3-3)连接；第二排矩形桩体之间用第四连系梁(3-4)连接。

第一排弧形桩体、第一排矩形桩体和第二排矩形桩体都与片筏基础整体浇筑；第一排弧形桩体和片筏基础通过多排竖向无粘结预应力锚索贯通相连；第一排弧形桩体和矩形桩体之间分离，并填筑防腐蚀橡胶阻尼材料。

第一排分离式桩结构中的弧形桩体与矩形桩体的分离截面宽度和高度一致，桩宽2～3m。弧形桩体的水平长度，即分离截面至弧形顶点的水平距离为0.5～1.0m。矩形桩体的水平长度为2～3m。

弧形桩体的弧形外侧设置多道外凸圈梁，圈梁截面呈圆弧形，多道圈梁的相邻圈梁间隔距离约2～4m，可在现场浇筑混凝土梁或由预制弧形钢梁锚固形成。