[发明专利]棱台桩及棱台式桩林坝

说明书

本发明属于泥石流防治拦挡坝技术领域，公开了一种棱台桩及棱台式桩林坝。本发明的棱台桩包括棱台桩本体和固定于棱台桩底面的底部基础，棱台桩本体通过底部基础固定于泥石流河床底面；所述棱台桩本体的迎水面为向泥石流流动方向弯折后形成的两个缓冲面，其弯折线为向泥石流的流动方向倾斜设置的分流缓冲棱。本发明的棱台式桩林坝包括至少一排棱台桩组，每排棱台桩组均包括多个棱台桩。本发明分别降低了碰撞冲击力、被剪断的风险、沟槽底蚀作用、泥石流对结构的破坏性和地基失效的可能性。

技术领域

本发明属于泥石流防治拦挡坝技术领域，具体涉及一种棱台桩及棱台式桩林坝。

背景技术

我国从20世纪50年代起开始了泥石流防治工作，发展至今已形成了以“稳、拦、排”为主的泥石流流域综合治理体系。目前，重力式实体拦挡坝在我国泥石流防治工程中的使用较为普遍。近年来，透水型拦挡坝在泥石流防治工程中的使用也日趋广泛。虽然泥石流拦挡坝已广泛应用于我国的泥石流防治中，但是，我国至今还未制定泥石流防治工程设计的国家标准，仅颁布了地质矿产行业标准(DZ/T0239-2004)。

泥石流的破坏形式主要表现为淤埋和冲击破坏，尤其是冲击破坏最为显著。泥石流浆体的动压力和夹杂块石的撞击力是泥石流拦挡结构破坏失效的直接因素，其中，夹杂块石的撞击力往往是拦挡结构破坏的最主要荷载。我国西南地区发生的泥石流一般都携带大量块石，这些块石若不能及时有效地予以拦截，将对中下游各种拦挡结构物或其他建筑物产生巨大的冲击，造成极为严重的破坏。采用单一的泥石流防治工程措施要么造价高昂，投资巨大，要么难以单独承受来自泥石流灾害体的冲击荷载。目前，由于桩林结构具有刚度大、抗冲击能力强、拦挡效果好、耐久性好等优点，其已逐渐发展成为较为常用的泥石流块体拦挡结构。常用的桩林结构其截面多采用圆形或矩形，但是，这种型式的桩柱在面对高速流动的泥石流灾害体时，往往要承受巨大的冲击荷载，因此其截面一般都比较大，结构笨重且浪费较多。

为了有效水石分离、拦石输水，传统桩林坝结构主要为两类。第一类为传统桩林(如说明书附图中的图7所示)，单独设置，平面上可设为一排，多品字形(梅花形)布置，桩间部分设置地系梁，材质有钢筋混凝土、钢管混凝土，截面为圆形或矩形。从防治作用机理上看，桩林通过拦截泥石流中的大块石，对部分小块石进行消能，降低泥石流的平均流速，为下游工程论治提供了更有利的条件，其结构主要承受泥石流中块石的冲击荷载，其次也要承受泥石流流体的压力。另一类为传统格栅桩林(如说明书附图中的图8所示)，与第一类最大不同为设置了多道横系梁，将桩林联结为一个整体，增加了结构的刚度，形成了格栅坝。所以，严格来说，第一类为桩林坝，第二类为格栅坝。从防治作用机理上看，第二类更加有效地提高了拦截块石的能力，提高了水石分离效率，结构当然也承受了更大的荷载，但因增加了结构刚度和整体性，遭受破坏的几率有所降低，为第一类的改良。

通过防治作用机理分析，不难发现传统桩林坝的结构缺陷，传统桩林坝的单桩因为承受巨大的块石冲击荷载，易于发生剪断破坏，同时其正面为矩形，也将承受巨大的流体压力，故而单桩结构设计需要考虑强有力的强度、刚度保证，结构粗笨，圬工量大，浪费较多。传统格栅桩林坝部分弥补了这方面不足，提高了结构刚度，但是因为抗冲击的需要，结构仍需要设置较大的圬工，但因为正面遭受冲击和流体压力，结构的抗剪断能力并未得到显著提高，工程浪费仍然较大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种棱台桩及棱台式桩林坝。

本发明所采用的技术方案为：

一种棱台桩，包括棱台桩本体和固定于棱台桩底面的底部基础，棱台桩本体通过底部基础固定于泥石流河床底面；所述棱台桩本体的迎水面为向泥石流流动方向弯折后形成的两个缓冲面，其弯折线为向泥石流的流动方向倾斜设置的分流缓冲棱。

进一步优选的是，所述棱台桩本体为三棱台结构，且棱台桩本体的上底面的重心在下底面上的投影与下底面的重心相重合；所述棱台桩本体的三个侧面中两个侧面为所述缓冲面，另外一个侧面为背坡面。