[实用新型]一种新型复合式边坡急流槽结构

说明书

本实用新型涉及道路桥梁、水利水电、岩土工程边坡防护技术领域，具体为新型复合式边坡急流槽结构。包括外部支撑体和内部消能体，外部支撑体上设置有凹槽，凹槽内设置有凹凸波纹；内部消能体为横截面与外部支撑体凹槽的横截面形状相同的波纹管，内部消能体固定设置所述在外部支撑体的凹槽内，且所述内部消能体的波纹与外部支撑体上的波纹可相互凹凸扣合。本专利所述的急流槽，结构简单实用、高效经济，沟槽底板混凝土不易被冲刷破坏、使用寿命长、施工工期短、施工工艺简单，结构整体稳定，主要适用于多雨地区开挖坡度大于45°的岩土工程坡面排水工程。

技术领域

本实用新型涉及道路桥梁、水利水电、岩土工程边坡防护技术领域，具体为新型复合式边坡急流槽结构。

背景技术

土石方开挖工程普遍存在于土木、水利、矿山领域，随着各领域土石方工程的施工，土石方开挖技术也已经得到广泛应用。当土石方工程所在地形较为陡峭时，为避免开挖形成百米级高边坡，实际施工过程中一般采用陡开挖（开挖坡度大于45°）方式，将边坡开挖高度控制在50m以下（边坡级数不大于5级，每级边坡高10m）。工程实践表明：对于上述多级陡边坡，尤其对于多雨地区，如何有效的引排坡面汇水，防止降雨对边坡冲刷破坏，对保证边坡局部及整体稳定至关重要。

边坡排水工程主要采用“马道排水沟+急流槽”组合方式对坡面汇水进行引排。其中，急流槽多采用“不设置台阶的混凝土矩形沟”、“设置台阶的混凝土矩形沟”和“具有波纹的半圆型镀锌钢管”三种结构装置，三种结构应用在多雨地区陡边坡排水主要存在以下问题：

（1）对于“不设置台阶的混凝土矩形沟”结构装置，由于开挖边坡坡度大于45°，急流槽内水流流速可达20m/s，属于高速水流，水流对矩形沟底板混凝土冲刷十分严重，尤其当汇水含沙量大于2kg/m³时，冲刷更为严重。矩形沟底板混凝土衬砌厚度随着水流冲刷逐渐变薄，对于多雨地区，急流槽长期处于过水状态，混凝土底板衬砌变薄速度更快。实际工程表明，随着底板混凝土厚度变薄，在高度水流动力作用下，沟内水流存在沿混凝土薄弱面向坡内渗水的可能，甚至被高速水流冲断，最终造成坡面排水系统失效。概括来说，“不设置台阶的混凝土矩形沟”的急流槽结构装置使用寿命十分有限，混凝土底板会因高速水流长期冲刷，导致沟内渗水或沟身冲断，造成坡面排水系统失效，进而引发边坡局部或整体失稳。

（2）“设置台阶的混凝土矩形沟”结构装置。台阶消能试验表明，台阶消能率可达到80%，其可以将沟内水流流速将至10m/s，有效降低水流对沟内底板混凝土的冲刷，保证急流槽使用寿命。但该结构装置施工工艺复杂，施工工期较长。主要表现在：①：平均每级边坡需增加50个台阶架立模板工作；②为保证底板与台阶有效连接，防止台阶沿“底板与台阶施工冷缝”滑移，需通过绑扎插筋实现两者连接。工程实践表明，采用“设置台阶的混凝土矩形沟”结构装置的急流槽较“不设置台阶的混凝土矩形沟”结构装置，每级边坡施工周期前者为后者的3倍。对于多雨地区多级陡边坡坡面排水工程，为尽可能减少暴雨对裸坡的冲刷时间，要求裸坡开挖完成后短时间内完成坡面排水系统。很显然“设置台阶的混凝土矩形沟”急流槽结构装置很难满足实际工程要求。

（3）“具有波纹的半圆型镀锌钢管”结构装置。与台阶相同，波纹也具有较好的消能效果，可以保证急流槽的使用寿命。但该结构装置易发生水流向坡面渗入，造成结构整体失稳问题。实际工程中采用锚杆穿过波纹管预留孔方式，将波纹管固定于坡面沟槽内。工程实践表明：一旦波纹管预留孔封闭措施失效，水流将直接沿预留孔空隙向坡面渗入，对坡面原状沟槽进行冲刷，进而造成波纹管基础掏空，急流槽整体失稳，造成坡面排水系统失效，引发边坡局部或整体失稳。

实用新型内容

本专利要解决的技术问题是：目前应用于多雨地区的多级陡边坡急流槽结构存在以下问题：沟槽底板混凝土易被冲刷破坏、使用寿命有限、施工工期长、施工工艺复杂和结构整体易失稳问题，直接影响到边坡局部及整体稳定。