本发明涉及一种适应泥石流规模变化悬殊的复式排导结构及其施工方法。适用于水利水电工程、交通工程和地质灾害治理工程中泥石流防治技术领域。
背景技术：
泥石流排导槽是水利水电、铁路交通工程和地质灾害治理工程中，为避免泥石流对工程建设的不利影响和对当地居民的生命安全造成危害，而采取的一种泥石流工程治理措施之一，将泥石流改道或约束在既定的通道内安全排放。
我国在泥石流治理过程中逐渐形成了以“东川槽”和“v”型槽为代表的泥石流排导形式，以适应不同的地质条件和较为固定的排导需求。常规排导结构一般为矩形或梯形槽，其过流断面固定，对于爆发频率较低而流量和规模变化较大的泥石流则较难适应，往往造成淤积或冲刷破坏。由于这种泥石流沟在正常年份雨季多为高含沙水流或水石流，泥石流偶尔爆发规模巨大，流量是平常的几十倍至几百倍，且裹挟大量巨石。按排导大流量泥石流设计的排导槽断面宽大，常年小流量泥石流或山洪水动力不足，易造成排导槽淤积，当大规模泥石流来临时，影响其排泄能力，使排导槽失去应有的功能。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种适应泥石流规模变化悬殊的复式排导结构及其施工方法，以确保不冲不淤，提高泥石流排导系统的安全度。
本发明所采用的技术方案是：一种适应泥石流规模变化悬殊的复式排导结构，其特征在于：该复式排导结构的一侧或两侧侧壁呈三级的阶梯状；
阶梯状侧壁由下而上第一级阶梯对应的复式排导结构过流断面为一级排导断面，一级排导断面的断面宽度和高度满足排导小规模泥石流或大流量洪水的要求；
第二级阶梯对应的复式排导结构过流断面为二级排导断面，二级排导断面与底部的所述一级排导断面一起，满足排导设计标准泥石流的过流要求；
第三级阶梯对应的复式排导结构过流断面为作为宣泄超标准泥石流的安全储备通道的三级排导断面。
所述阶梯状侧壁的每级阶梯由挡墙和接于挡墙下部的护底组成。
所述护底底部按一定间距设置防冲肋槛，并埋入下方基础。
该复式排导结构纵坡根据泥石流特性和原沟流通段纵坡综合确定，取原沟流通段纵坡的80～90％，粘性泥石流取大值，稀性泥石流取小值。
所述第一级阶梯对应的所述护底截面为v字形，采用双向横向坡度。
所述v字形的护底的横向坡度按(1：泥石流流速)确定。
该复式排导结构上游设有潜坝，与河床基础和与两岸山体连接，用于阻挡泥石流冲击所述复式排导结构，防止泥石流揭底破坏。
该复式排导结构建立在堆渣上或堆渣一侧，用于作为滑坡治理的压坡体，提高滑坡体稳定。
所述堆渣底部设置排水和反滤材料。
一种所述复式排导结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：
a、利用枯水期施工位于复式排导结构上游的潜坝，潜坝下游形成堆渣和复式排导结构的干地施工条件；
b、在滑坡体前缘填渣，堆渣分层填筑碾压密实，堆渣填筑至复式邻近排导结构底部时，填筑一层碎石垫层料，并预留一定的预沉降时间；
c、当堆渣沉降速率减缓并趋稳后，先施工阶梯状侧壁第一级阶梯对应的挡墙，挡墙分段跳块施工，挡墙到顶后再施工第一级阶梯对应的护底，按护底底部防冲肋槛位置，在堆渣上按一定间距抠槽，槽内浇筑防冲肋槛，肋槛底部嵌入堆渣体内，顶部与护底锚固；
d、挡墙和护底施工完成后，进行挡墙墙后堆渣(5)的分层填筑和碾压，堆渣填筑至中第下一级阶梯对应的挡墙底部；
e、堆渣预沉降一段时间后再按步骤c中挡墙和护底的施工方法施工本级阶梯对应的挡墙和护底；
f、根据步骤d、步骤e的施工方法施工阶梯状侧壁的其余阶梯及墙后堆渣。
本发明的有益效果是：本发明通过设置阶梯状的侧壁，形成阶梯状的的过流断面，可灵活满足各种不同规模、流量的泥石流流过流要求，确保排导结构不冲不淤。组成复式排导结构的各级挡墙和护底为阶梯状分离式结构，结构稳定，能更好地适应堆渣体的不均匀变形，提高排导结构安全。
本发明的复式排导结构与滑坡体治理和渣场利用相结合时，可起到提高滑坡体稳定和渣场防护等多元化综合作用。
本发明的复式排导结构可采用混凝土或浆砌石材料，结构简单，施工方便，成本低廉。
附图说明
图1为实施例1的纵剖面示意图。
图2为实施例1的横剖面示意图。
图3为实施例2的横剖面示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1、图2所示，本实施例为一种适应泥石流规模变化悬殊的复式排导结构，该复式排导结构建立在堆渣5一侧，可作为滑坡治理的压坡体，起到提高滑坡体7稳定的作用，与工程建设渣场结合时，可作为渣场防护结构和排水(泥石流)通道。
本实施例中复式排导结构1靠近堆渣5一侧的侧壁为阶梯状结构，另一侧为岸坡。复式排导结构1内应阶梯状侧壁形成阶梯状的过流断面，可灵活适应各种洪水和泥石流的流量及规模变化，确保不冲不淤。
阶梯状的侧壁形成有下、中、上三级阶梯，位于下方的第一级阶梯由下挡墙201和接于下挡墙201下部的下护底301组成，下挡墙201与下护底301对应区域内形成一级排导断面，其断面宽度和高度满足排导小规模泥石流或大流量洪水的要求；位于中部的第二级阶梯由中挡墙202和接于中挡墙202下部的中护底302组成，中挡墙202与中护底302对应区域内形成二级排导断面，与底部一级排导断面一起，满足排导设计标准泥石流的过流要求；位于上方的第三级阶梯由上挡墙203和接于上挡墙203下部的上护底303组成，上挡墙203与上护底303对应区域内形成三级排导断面，作为宣泄超标准泥石流的安全储备通道。本实施例中各级挡墙埋入相应护底以下的深度控制在泥石流淘刷深度以下。
本实施例中复式排导结构的纵坡根据泥石流特性和原沟流通段纵坡综合确定，取原沟流通段纵坡的80～90％，粘性泥石流取大值，稀性泥石流取小值。下护底截面呈v字形，采用双向横向坡度，横向坡度按(1：泥石流流速)取值，起束流攻沙作用，增加水动力，避免泥沙淤积，有利于平时小流量携砂水流排泄顺畅。
本例在上、中、下护底303、302、301底部均按一定间距设置防冲肋槛6，并埋入基础，进一步增加护底刚度、提高护底抗冲刷能力和结构稳定，防冲肋槛6间距为5～10m。
复式排导结构1上游首部设置潜坝4，潜坝4与河床基础和与两岸山体连接，阻挡泥石流冲击排导结构，防止泥石流揭底破坏。
本实施例中挡墙、护底、潜坝采用混凝土浇筑或浆砌块石砌筑，结构简单、施工简便。堆渣5采用工程开挖弃渣料填筑，降低成本，堆渣底部设置排水和反滤材料10，加快堆渣体的施工期排水固结，减少后期沉降。
本实施例的具体施工方法如下：
a、首先利用枯水期施工位于拟施工复式排导结构1上游首部的潜坝4，潜坝4上游的来水通过排水洞或其他设施引走，潜坝4下游形成堆渣5和复式排导结构1的干地施工条件。
b、在滑坡体7前缘填渣，堆渣分层填筑碾压密实，同时在堆渣底部设置排水和反滤材料10，加快堆渣体的施工期排水固结，减少后期沉降。堆渣填筑至邻近复式排导结构1底部(拟施工的下挡墙底部位置)时，填筑一层碎石垫层料，并预留一定的预沉降时间。
c、当堆渣5沉降速率减缓并趋稳后，先施工下挡墙201，下挡墙201分段跳块施工，下挡墙201浇筑(或砌筑)到顶后再施工下护底301，以避免因下挡墙201的自重增加堆积沉降而对下护底301产生不利影响。
按下护底301底部防冲肋槛6位置，在堆渣5上按一定间距抠槽，槽内浇筑防冲肋槛6，防冲肋6底部嵌入堆渣内，顶部与下护底301锚固，增加下护底301刚度，并提高下护底301抗冲刷能力和结构稳定性。
d、下挡墙201和下护底301施工完成后，进行下挡墙墙后堆渣的分层填筑和碾压，堆渣填筑至拟施工的中挡墙202底部位置。
e、预沉降一段时间后再浇筑(砌筑)中挡墙202，中挡墙202分段跳块施工，中挡墙202浇筑(或砌筑)到顶后再施工中护底302。
f、中挡墙202和中护底302施工完成后，进行中挡墙202墙后堆渣5的分层填筑和碾压，堆渣填筑至拟施工的上挡墙203底部位置。
g、预沉降一段时间后再浇筑(砌筑)上挡墙203，上挡墙203分段跳块施工，上挡墙203浇筑(或砌筑)到顶后再施工上护底303。
h、上挡墙203和上护底303施工完成后，进行上挡墙203墙后堆渣的分层填筑和碾压，堆渣填筑至拟施工的上挡墙203顶部位置。
实施例2：如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例中复式排导结构1建立在堆渣上，复式排导结构1两侧侧壁均为阶梯状结构。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。