[发明专利]一种利于生态治理的泥石流拦挡结构及施工方法

权利要求书

1.一种利于生态治理的泥石流拦挡结构，包括坝体（1）、护坦（2）、防渗土工布（3）、坝底素混凝土垫层（4）和坝顶素混凝土保护层（5），还包括格宾钢丝笼（6）、回填土（7）、生态袋（8）、碎石袋（9）、排水连接扣（10），土工格栅（11）和U型钉（12），其特征在于：所述坝体（1）由多个格宾钢丝笼（6）、回填土（7）、多个生态袋（8）及多个碎石袋（9）组成；所述护坦（2）由多个格宾钢丝笼（6）组成，并在坝底迎水面与坝体（1）连接为一个整体，格宾钢丝笼（6）内部装填大小不一的块石；所述防渗土工布（3）自护坦（2）底部开始铺设，经坝体（1）底部，并沿坝体（1）的格宾钢丝笼（6）与回填土（7）接触面铺设至坝顶；所述坝底素混凝土垫层（4）现浇于坝体（1）底部与沟道地基土之间；所述碎石袋（9）内装粒径较小的碎石，沿回填土（7）斜面自坝底向上堆叠至坝顶；所述生态袋（8）内装营养土及植物种子，位于碎石袋（9）外侧，紧挨碎石袋（9）自坝底向上堆叠至坝顶，生态袋（8）之间采用排水连接扣（10）锁紧；所述坝底素混凝土垫层（4）在与生态袋（8）接触位置预埋排水连接扣（10）；所述坝顶素混凝土保护层（5）现浇于坝体（1）顶部。

2.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：所述土工格栅（11）按照设计间距铺设在回填土（7）之间，靠近生态袋（8）一端伸出一定长度，用于包裹生态袋（8）及碎石袋（9），土工格栅（11）搭接部分采用U型钉（12）固定在回填土（7）中。

3.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：根据需要设置多级该拦挡结构，对泥石流进行分级拦挡，实现对泥石流的分级消能。

4.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：所述坝体（1）横截面为梯形，所述格宾钢丝笼（6）位于迎流面，所述回填土（7）、生态袋（8）及碎石袋（9）位于背流面；坝体（1）迎流面坡度i₁取1:0.4或1:0.45，坝体（1）背流面坡度i₂取1:0.5；所述坝体（1）顶部截面宽度A包含格宾钢丝笼（6）顶部宽度a₁和回填土（7）顶部宽度a₂两部分，a₁取2m，a₂取值不小于2m不大于4m；坝体（1）底部截面宽度B=（H/i₁+a₁）+（H/i₂+a₂）；坝体（1）的高度H为：若只设置一级拦挡结构，H取8m~10m；若设置多级拦挡结构，沟道内拦挡结构的高度H取4m~6m，沟口位置拦挡结构的高度H取8m~10m。

5.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：所述护坦（2）位于沟底，由多个格宾钢丝笼（6）连接而成，沿沟道方向长度L为：若只设置一级拦挡结构，L不小于20m；若设置多级拦挡结构，L不小于两坝体（1）间距的1/3且不小于20m。

6.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：所述格宾钢丝笼（6）由耐腐蚀、延展性好的高强度钢丝预制而成，尺寸有1m×1m×1m和1m×1m×0.5m两种，内装大小不一的块石；所述生态袋（8）和碎石袋（9）均采用高强度、抗老化材料制成，生态袋（8）中装填营养土及植物种子，碎石袋（9）内装填粒径为20mm~50mm碎石。

7.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：所述防渗土工布（3）选用防水、抗拉、抗撕裂的复合土工膜，幅宽4-6m，横向搭接长度30cm，纵向搭接长度100cm；所述土工格栅（11）选用强度大、变形小、蠕变小，具有抗老化、抗氧化性能，且耐恶劣环境腐蚀的聚丙烯材料制成，幅宽3m，横向搭接长度为30cm，纵向搭接长度为100cm，反包搭接长度为200cm。

8.根据权利要求1所述的利于生态治理的泥石流拦挡结构，其特征在于：所述坝底素混凝土垫层（4）与坝顶素混凝土保护层（5）均采用C15混凝土浇筑而成，坝底素混凝土垫层（4）厚度h₁为40cm~60cm，坝顶素混凝土保护层（5）厚度h₂为30cm。

9.利于生态治理的泥石流拦挡结构的施工方法，其特征在于，其步骤为：

（1）在拟治理的泥石流沟道内进行现场踏勘，由踏勘结果确定拦挡结构的设置数量及修筑位置；

（2）沟道内，在不改变沟底原坡度的基础上，将坝体（1）及护坦（2）施工范围内的碎石、散土及杂物清理干净，并整平；在坝体（1）设计位置浇筑坝底素混凝土垫层（4），其上表面标高与沟底相同，并做拉毛处理；在其上表面与生态袋（8）接触位置预埋排水连接扣（10），用以固定最下层生态袋（8）；

（3）坝底素混凝土垫层（4）养护期结束后，铺设防渗土工布（3）；铺设时按照设计要求进行搭接，搭接部分涂抹密封胶进行粘结；

（4）砌筑坝体（1），格宾钢丝笼（6）按照由内而外、自下而上的顺序分层错置堆叠，每一层安置固定后，立刻装填块石；回填土（7）实行分层铺设、碾压，松铺厚度取30cm~50cm，压实度为0.95；回填土（7）压实厚度每达到设计间距，铺设一层土工格栅（11）；土工格栅（11）按照设计间距铺设在回填土（7）之间，靠近生态袋（8）一端伸出预设长度，用于包裹生态袋（8）及碎石袋（9）；土工格栅（11）按照设计长度进行搭接，搭接部分使用U型钉（12）固定，U型钉（12）横向间距取1.5m；

（5）护坦（2）可与坝体（1）最下层同时砌筑，所有格宾钢丝笼（6）之间均采用耐腐蚀、延展性好的高强度钢丝绑扎连接；

（6）土工格栅（11）铺设时，其底面应平整、密实，一般应平铺、拉直，防止重叠、卷曲、扭结；下一层回填土（7）施工之前，应将土工格栅（11）张紧，使之产生预设的伸长量，机具不得在未覆盖回填土（7）的土工格栅（11）上行驶，防止沿土工格栅（11）铺设受力方向推土；

（7）生态袋（8）与碎石袋（9）按照设计沿回填土（7）外侧自下而上堆叠铺设，第一层与坡顶最后一层均不设置碎石袋（9）；其中，第一层生态袋（8）按纵向铺设，第二层及以上按横向铺设并压实，坡顶最后一层生态袋（8）按纵向铺设，相邻两层生态袋（8）之间采用排水连紧扣（10）锁紧；每层碎石袋（9）均按横向铺设；每两层生态袋（8）和碎石袋（9）的横向铺设位置呈品字形结构；生态袋（8）、碎石袋（9）之间如果存在孔隙，用素土填平并压实；而后，采用土工格栅（11）的预留部分将生态带（8）和碎石袋（9）进行包裹，包裹时应平整、拉直；

（8）坝体（1）的各个组成部分均按照自下而上的顺序同时施工；每两层为一个施工阶段，即格宾钢丝笼（6）堆叠两层后，回填土（7）、生态袋（8）和碎石袋（9）均向上施工至等高位置，随即进行下一阶段施工，直至设计高度；其中，防渗土工布（3）伴随坝体（1）的施工依次向上铺设，直至坝顶，铺设时应平整、拉直；

（9）坝体（1）施工至设计高度后，浇筑坝顶素混凝土保护层（5），用以连接坝体（1），并保护拦挡坝顶部。