[发明专利]防御洪水及泥石流的曲面路基防护结构

说明书

技术领域

    本发明涉及一种防洪结构，尤其涉及一种防御洪水及泥石流的曲面路基防护结构。 

背景技术

我国是一个多山的国家，国土总面积三分之二以上属于山地丘陵，山区公路里程超过30万公里，公路洪水及泥石流灾情严重，如地处新疆西部南北向跨越天山山脉的国防干线天山公路存在累积长度超过400公里的泥石流灾害路段，四川汶川地震区高等级公路沿线洪灾及泥石流重灾点8000余个。 

山区公路河道弯曲，洪水及泥石流固液两相流运动路径直径性特征，导致位处河流弯道的沿河路基极易受到冲击损毁（图1），严重时路基路面冲毁殆尽（图2）。据初步统计，每年雨季我国公路洪灾及泥石流灾情损失近30亿元，毁损工程直接修复经费超过10亿元。因此，有效防治山区公路洪水及泥石流灾害属于国家需求。 

目前，山区公路洪水及泥石流防护技术主要有作为永久措施的重力式混凝土挡墙（图3）和作为临时措施的石笼、木栏石笼（图4），其设计方法已比较成熟，对重力式混凝土挡墙，强调基础埋深应低于河流最大冲刷深度1.5m以上。然而，大量的灾害案例表明，临时防护措施只能起到被动调节洪水及泥石流流向的作用，抗冲能力极差，重建频率高，几乎每年重复修建；重力式混凝土挡墙抗冲毁能力较强，但是在洪水及泥石流爆发期间，洪水及泥石流体易于垂直向上冲入路面而严重毁损路面并中断交通，调节洪水及泥石流流向尺度有限，泥石流体易于在河道内淤埋，成为孕发下一次泥石流的重要物源。 

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种防御洪水及泥石流的曲面路基防护结构，包括沿河道设置的防护结构本体，其改进在于：在防护结构本体上朝向河道的一侧，设置沟槽，沟槽表面在防护结构本体上形成内凹的曲面。 

所述曲面为球面、环面或双叶双曲面的其中一叶曲面。 

防护结构本体的实心部分，沿岸坡延伸方向长度a为5~20m，防护结构本体垂直岸线的水平宽度最大处长度b=3~4m，防护结构本体的垂向高度h随河床高度变化。 

在沟槽中部，沿河道延伸方向设置多根锚杆，锚杆的锚固端埋入防护结构本体后的基岩中，多根锚杆的裸露端在同一水平面内。 

本发明的有益技术效果是：显著调节洪水及泥石流流向，将冲向沟岸的洪水及泥石流体快速调节抛入到河道主流区域排泄，减轻泥石流对沿河公路路基路面造成的毁损作用。 

附图说明

图1、山区沿河公路洪水及泥石流运动路径示意图； 

图2、山区沿河公路洪水及泥石流损毁灾情实地照片；

图3、沿河公路重力式护岸挡土墙防护结构照片；

图4、沿河公路木栏石笼防护结构照片；

图5、山区沿河公路传统防护结构示意图；

图6、本发明的防御洪水及泥石流的双曲路基防护结构示意图；

图7、本发明的防御洪水及泥石流的双曲路基防护结构锚杆布置位置立体示意图；

图8、本发明的防御洪水及泥石流的双曲路基防护结构锚杆布置位置侧向示意图；

图9、本发明的防御洪水及泥石流的双曲路基防护结构作用原理示意图；

图10、双叶双曲面图形示意图；

图11、本发明的防护结构本体配筋示意图。

具体实施方式

本发明的结构为：包括沿河道设置的防护结构本体1，在防护结构本体1上朝向河道的一侧，设置沟槽2，沟槽2表面在防护结构本体1上形成内凹的曲面。此沟槽2，沿防护结构本体1的长度或宽度方向上的任一横截面与沟槽2表面的交线均为抛物线或类似抛物线的曲线。 

将本发明的防御洪水及泥石流的曲面路基防护结构设置在沿河公路凹岸及易受洪水及泥石流冲击毁损的部位，当发生洪水或泥石流灾害后，水流或泥石流冲撞到防护结构本体1上，曲面形式的沟槽2对水流或泥石流起到导向作用，将水流或泥石流又抛入河道中，避免了公路被冲毁，防护结构本体1也不会受到损坏；其施工方式为： 

1）现场调查，确定防御洪水及泥石流的双曲路基防护结构的布设位置，一般应在河道凹岸及易受洪水及泥石流冲击毁损的路段，查清河流最大冲刷线深度。

2）根据勘定位置处的地形条件，确定防护结构尺寸：防护结构本体1的实心部分沿岸坡延伸方向的长度a=5～20m、垂直岸线的水平宽度b=3～4m、高度h根据路面距离河床的高度确定 

3）双曲路基防护结构参考配筋见图11。

4）人工挖槽，修建结构基础，基础底部置于河道最大冲刷线以下1.5～2.0m，基础为刚性扩大基础，圬工材料为易于就地取材的石料。