棱台桩及棱台式桩林坝制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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体。本发明专利技术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。

Ridge Pile and Ridge Pile Forest Dam

The invention belongs to the technical field of debris flow prevention and control dam, and discloses a prismatic pile and a prismatic pile forest dam. The prismatic pile includes prismatic pile body and bottom foundation fixed at the bottom of prismatic pile, prismatic pile body is fixed at the bottom of debris flow river bed through the bottom foundation; the water-facing surface of prismatic pile body is two buffer surfaces formed after bending in the direction of debris flow flow flow, and the bending line is a diversion buffer edge inclined to the direction of debris flow flow. The ridged platform pile forest dam of the invention comprises at least one row of ridged platform pile groups, each row of ridged platform pile groups comprises a plurality of ridged platform pile bodies. The invention reduces the impact force, the risk of being sheared, the erosion effect of grooves, the destructive effect of debris flow on structures and the possibility of foundation failure, respectively.

【技术实现步骤摘要】
棱台桩及棱台式桩林坝
本专利技术属于泥石流防治拦挡坝
，具体涉及一种棱台桩及棱台式桩林坝。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种棱台桩及棱台式桩林坝。本专利技术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。更进一步优选的是，所述棱台桩本体的上底面为等腰三角形，等腰三角形的一个腰为一个缓冲面的一条边，等腰三角形的另一个腰为另一个缓冲面的一条边。更进一步优选的是，所述棱台桩本体的上底面为正三角形。更进一步优选的是，所述底部基础包括固定于棱台桩本体下端的浅基础及固定于浅基础的下端的深基础，且深基础的横截面的面积小于浅基础的下端面的面积。更进一步优选的是，所述棱台桩本体和浅基础均由纤维混凝土制成，深基础由普通混凝土制成。一种棱台式桩林坝，包括至少一排棱台桩组，每排棱台桩组均包括多个上述任意一种所述的棱台桩本体。进一步优选的是，所述棱台桩组至少设置有两排，且相邻两排棱台桩组中的棱台桩本体位置交错设置，且任意一个棱台桩本体位于与其相邻的另一排棱台桩组中的两个棱台桩本体的中垂线上。更进一步优选的是，所述棱台桩本体的上底面的边长至少为1m，每排棱台桩组中相邻两个棱台桩本体之间的最小间距s为0.6-0.8m；相邻两排棱台桩组之间的间距至少为3m。更进一步优选的是，至少一个底部基础的下端固定有凸榫和/或锚碇结构。本专利技术的有益效果为：1)将地面以上遭受冲击荷载的部分(即棱台桩本体)调整为迎水面向泥石流流动方向弯折后形成的两个缓冲面，改善遭受块石冲击时的受力状态，将正面碰撞调整为角度碰撞，降低了碰撞冲击力；2)本专利技术的棱台式桩林坝将流体压力从正面受力调整为分流，并且将受弯调整为对称结构的侧向受压，降低了本专利技术的结构被剪断的风险；3)泥石流与本专利技术的棱台式桩林坝作用时，两个缓冲面对泥石流反向施加了向上的推力，调整了泥石流的运动方向，降低了沟槽底蚀作用，对本专利技术的结构安全起到了有利的保护；4)通过本专利技术棱台式桩林坝的拦截将泥石流的准层流状态有计划地调整到紊流状态，利用泥石流自身的粘滞作用降低平均流速，进而降低冲击能，减小对结构的破坏能力；5)棱台以下埋设了一定深度的浅基础，用以承担泥石流施加的水平荷载的大部分推力，同时利用深基础提高地基的承载能力，避免泥石流竖向荷载造成地基失效；6)假定三棱台结构发生破坏，因三角形(上底面和下底面)、四面体(三个侧面)稳定原理，其任何一个面与地面接触后，将最大程度保持稳定(与泥石流之间产生的是滑动摩擦，而非滚动摩擦)，理论上仍能对泥石流形成拦挡效应；7)空间上，整个结构无需再采用横系梁连接，坝与坝之间形成了类似于缝隙坝的导流和阻截拦挡大块石的作用，设置至少两排棱台桩组，则可发挥更高的效率；8)泥石流与缓冲面碰撞，通过两个棱台式本体之间的狭缝后在与后排棱台式本体之间存在一个菱形空间，将形成涡流，降低流速、改变流向，有利于将大块石拦截停留。附图说明图1是本专利技术设置有两排棱台桩组时的结构示意图；图2是图1的A-A视图；图3是实施例三中本专利技术的结构示意图；图4是β发生变化时运动曲线y＝f(x)的示意图；图5是实施例四中棱台式桩林坝的结构示意图；图6是实施例五中棱台式桩林坝的结构示意图；图7是传统桩林的结构示意图；图8是传统格栅桩林的结构示意图。图中：1-棱台桩本体；11-浅基础；121-背坡面；122-缓冲面；123-分流缓冲棱；2-深基础；3-凸榫；4-锚碇结构。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步阐释。实施例一：如图1-4所示，本实施例提供一种棱台桩，包括棱台桩本体1和固定于棱台桩底面的底部基础，棱台桩本体1通过底部基础固定于泥石流河床底面；所述棱台桩本体1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123。棱台桩本体1的高度根据泥石流龙头的高度来确定。优选的，所述棱台桩本体1为三棱台结构，且棱台桩本体1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，此时棱台桩本体1的稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棱台桩，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种棱台桩，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的棱台桩，其特征在于：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。3.根据权利要求2所述的棱台桩，其特征在于：所述棱台桩本体的上底面为等腰三角形，等腰三角形的一个腰为一个缓冲面的一条边，等腰三角形的另一个腰为另一个缓冲面的一条边。4.根据权利要求3所述的棱台桩，其特征在于：所述棱台桩本体的上底面为正三角形。5.根据权利要求1-4中任一项所述的棱台桩，其特征在于：所述底部基础包括固定于棱台桩本体下端的浅基础及固定于浅基础的下端的深基础，且深基...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈紫云，王希宝，夏磊，王延可，
申请(专利权)人：四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51