本發(fā)明涉及水利工程防護(hù)，尤其涉及永臨結(jié)合土質(zhì)堤壩柔性漫頂防護(hù)結(jié)構(gòu)及防護(hù)方法。

背景技術(shù)：

1、水庫大壩是防洪體系的重要基礎(chǔ)，大壩一旦潰決，損失重大。漫頂潰壩又多以土石壩為主，主要原因是土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩，土石壩建設(shè)年代早、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低、防沖能力差。一旦土石壩遭遇超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水時就會遭到漫頂洪水，洪水對壩體表面形成滲透、沖刷和侵蝕，促使土石壩快速潰決，嚴(yán)重威脅人民生命財產(chǎn)安全，因此發(fā)展針對中小型土石壩的漫頂防護(hù)技術(shù)至關(guān)重要。

2、授權(quán)公開號cn218233343u公開了一種土石壩臨時過水的生態(tài)加固結(jié)構(gòu)，在土石壩上鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，并通過錨釘將鐵絲網(wǎng)固定在土石壩上，最后在鐵絲網(wǎng)上鋪設(shè)植被混凝土，以此實現(xiàn)對土石壩的加固。該加固結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時需要對土石壩表面清理平整，而后布置鐵絲網(wǎng)和植被混凝土，整個加固工期長、耗費人力多，而且投入成本高。

3、而目前壩面快速防護(hù)常用方式是土工布，該材料來源廣泛，使用便捷，因此應(yīng)用較多，但是土工布與壩面結(jié)合能力差，抗沖能力不足，土工布一旦脫落洪水又會沖刷壩面。因此，有團(tuán)隊研發(fā)了能抵御高速水流沖刷的多層復(fù)合防護(hù)結(jié)構(gòu)，具有搶險效率高，可重復(fù)使用等優(yōu)點。但是隨極端氣候頻發(fā)，越來越多土質(zhì)堤壩面臨漫頂潰決風(fēng)險，各類堤壩型式不一，服役環(huán)境多樣，迫切需要能同時實現(xiàn)永久防護(hù)和臨時搶險有效結(jié)合的綜合性技術(shù)，同時要求該技術(shù)施工簡捷，流程簡單，對不同堤壩結(jié)構(gòu)均具備較好適應(yīng)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有防護(hù)措施適用范圍窄、抗沖刷能力弱的問題，提供永臨結(jié)合土質(zhì)堤壩柔性漫頂防護(hù)結(jié)構(gòu)及防護(hù)方法，通過在壩體的背水側(cè)布置相應(yīng)的防護(hù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對堤壩的防護(hù)，該防護(hù)結(jié)構(gòu)能自適應(yīng)壩面地形、從而緊貼壩面，同時既能達(dá)到臨時搶險的需要、又可以實現(xiàn)永久防護(hù)，降低了洪水對壩面的滲透、沖刷和侵蝕，大大減小了漫頂潰壩的風(fēng)險。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、永臨結(jié)合土質(zhì)堤壩柔性漫頂防護(hù)結(jié)構(gòu)，用于防止土質(zhì)堤壩漫頂潰壩，土質(zhì)堤壩由壩體、壩頂、迎水側(cè)壩面、背水側(cè)壩面和壩腳構(gòu)成，在土質(zhì)堤壩上鋪設(shè)有防護(hù)結(jié)構(gòu)，對堤壩進(jìn)行安全防護(hù)，促使堤壩有效抵抗水流沖擊，防護(hù)結(jié)構(gòu)包括多幅防護(hù)單元，多幅所述防護(hù)單元沿河流方向依次布置在土質(zhì)堤壩上，方便對防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼裝；

4、相鄰兩幅防護(hù)單元之間搭接、且粘接在一起，提高了防護(hù)單元之間的結(jié)合力，相鄰兩幅防護(hù)單元的搭接處還粘接有纖維布，進(jìn)一步提高了防護(hù)單元之間的抗拉能力；每幅所述防護(hù)單元包括帶有孔洞的柔性層、扁袋狀的加固層和防沖層，所述柔性層、加固層和防沖層由下至上依次粘接固定，增加了層與層之間的結(jié)合力，加固層上還設(shè)置有陣列排布的若干個加固釘，所述加固釘和孔洞一一對應(yīng)，每個加固釘穿過相對應(yīng)的所述孔洞后、插入至壩體內(nèi)，方便將防護(hù)單元固定在壩體上；

5、在壩腳、背水側(cè)壩面和壩頂之間鋪設(shè)有防護(hù)單元以構(gòu)成永久防護(hù)結(jié)構(gòu)，永久防護(hù)結(jié)構(gòu)的壩頂上設(shè)置有路面結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)覆蓋在防護(hù)單元上方；

6、在壩腳、背水側(cè)壩面和壩頂之間鋪設(shè)有防護(hù)單元，且壩頂?shù)姆雷o(hù)單元延伸至迎水側(cè)壩面以構(gòu)成臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)，臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)、永久防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中的加固層內(nèi)均填充有加固料，利用具有一定重量的加固料可以提高防護(hù)單元的抗沖刷能力，同時促使防護(hù)單元與壩體更好貼合。

7、進(jìn)一步地，每幅防護(hù)單元的寬度為2-5m，臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元寬度為3-5m，便于快速鋪裝，永久防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元寬度不大于3m，便于每幅防護(hù)單元相互搭接；

8、相鄰兩幅防護(hù)單元搭接存在重疊，提高了接觸面積，相鄰兩幅防護(hù)單元的搭接處通過熱熔粘接固定，所述纖維布為高粘結(jié)纖維布，纖維布覆蓋相鄰兩幅防護(hù)單元的搭接位置。

9、進(jìn)一步地，所述柔性層為自適應(yīng)地形的柔性布體制成的層結(jié)構(gòu)，柔性層上的孔洞數(shù)量為若干個，若干個孔洞呈矩形陣列排布；所述防沖層為防水耐磨的柔性布體制成的層結(jié)構(gòu)，防沖層寬幅與柔性層寬幅一致；所述加固層寬幅小于防沖層寬幅。

10、進(jìn)一步地，所述加固層和柔性層之間設(shè)置有膠黏劑粘接固定，加固層和防沖層之間通過黏膠纖維擠壓熔融成型；所述防沖層兩側(cè)向外延伸越過加固層后、與柔性層兩側(cè)粘接固定。

11、進(jìn)一步地，所述加固層為分段式結(jié)構(gòu)，方便向加固層內(nèi)裝填加固料，加固層包括粘接在一起的短加固層和長加固層，所述短加固層和長加固層左右呈一字型排布，短加固層鋪設(shè)在壩腳處，所述長加固層鋪設(shè)在背水側(cè)壩面、壩頂和迎水側(cè)壩面之間，短加固層和長加固層均為防水密封的柔性布體制成的一端開口的扁袋裝結(jié)構(gòu)；

12、所述短加固層遠(yuǎn)離長加固層的一端開口，所述長加固層遠(yuǎn)離短加固層的一端開口，短加固層和長加固層的開口端均設(shè)置有防水拉鏈，方便加固層的打開和關(guān)閉。

13、進(jìn)一步地，所述加固釘為錐形，加固釘之間的間距為0.5-2m，加固釘長度0.1-0.3m；

14、臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中、加固釘之間的間距為1-2m，加固釘長度0.1-0.2m；永久防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中、加固釘之間的間距為0.5-1m，加固釘長度0.2-0.3m。

15、進(jìn)一步地，所述加固釘貫穿加固層后、穿過孔洞與壩體插接，加固層上設(shè)置有用于供加固釘穿設(shè)的貫穿通道，所述貫穿通道為柔性布體制成的管狀結(jié)構(gòu)，貫穿通道上下兩端均為喇叭口形狀，方便貫穿通道與加固層的連接，貫穿通道垂直于加固層排布、并貫穿加固層，貫穿通道兩端分別和加固層上、下表面粘接為一體。方便為加固釘預(yù)留專門的穿設(shè)通道，避免加固釘直接刺破加固層導(dǎo)致加固料流出。

16、進(jìn)一步地，所述加固料為砂石料和固化砂石的一種，不同的防護(hù)形式選擇不同的加固料，臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中、位于壩腳和迎水側(cè)壩面位置處的加固層內(nèi)填充有加固料，或位于壩腳、背水側(cè)壩面、壩頂和迎水側(cè)壩面位置處的加固層內(nèi)均填充有加固料，臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中加固層內(nèi)填充的加固料為砂石料，砂石料可以就地取材。

17、進(jìn)一步地，永久防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中、位于壩腳、背水側(cè)壩面和壩頂位置處的加固層內(nèi)填充有加固料，永久防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)單元中加固層內(nèi)填充的加固料為固化砂石，用于永久性加固。

18、永臨結(jié)合土質(zhì)堤壩柔性漫頂防護(hù)方法，基于上述的防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

19、步驟1、防護(hù)需求的確定：根據(jù)防護(hù)需求確定土質(zhì)堤壩防護(hù)為臨時防護(hù)或永久防護(hù)，并根據(jù)土質(zhì)堤壩需要防范的長度、高度范圍，定制防護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸及加固釘布置密度；要求用于臨時防護(hù)的每幅防護(hù)單元寬度在3-5m之間，加固釘之間間距為1-2m、長度為0.1-0.2m；用于永久防護(hù)的每幅防護(hù)單元寬度不大于3m，加固釘之間間距為0.5-1m、長度為0.2-0.3m；

20、步驟2、防護(hù)結(jié)構(gòu)的制作：每幅防護(hù)單元在制作時，制作出柔性層、加固層和防沖層，并在加固層上布置加固釘，加固釘穿過柔性層；柔性層、加固層和防沖層上下重疊布置后、粘接固定在一起；重復(fù)上述操作、制造出多個防護(hù)單元，并將制作成型的防護(hù)單元運抵至壩頂；

21、步驟3、防護(hù)結(jié)構(gòu)的鋪筑：若為臨時防護(hù)，人工快速將防護(hù)單元同時鋪筑到背水側(cè)壩面上、并將防護(hù)結(jié)構(gòu)一端向下延伸至壩腳處，同時另一端向上越過壩頂延伸至迎水側(cè)壩面1-2m；根據(jù)預(yù)測的洪水過流時間若小于6h，則僅向壩腳和迎水側(cè)壩面位置處的加固層內(nèi)填充砂石料，若超過6h，則向壩腳、背水側(cè)壩面、壩頂和迎水側(cè)壩面位置處的加固層內(nèi)填充砂石料；

22、若為永久防護(hù)，人工快速將防護(hù)結(jié)構(gòu)鋪筑到背水側(cè)壩面上、并將防護(hù)結(jié)構(gòu)一端向下延伸至壩腳處，同時另一端向上延伸至壩頂1-2m；向壩腳、背水側(cè)壩面和壩頂位置處的加固層內(nèi)填充固化砂石，要求固化砂石料強(qiáng)度超過2mpa；

23、步驟4、防護(hù)結(jié)構(gòu)的固定：加固料填充后、人工采用工具將加固釘夯入壩體內(nèi)；重復(fù)上述操作、完成多幅防護(hù)單元的鋪筑固定，而后將防護(hù)單元之間搭接在一起、利用熱熔機(jī)將相鄰兩幅防護(hù)單元快速連接起來；對于永久防護(hù)，在熱熔粘接的基礎(chǔ)上再應(yīng)用纖維布將相鄰兩幅防護(hù)單元之間的搭接位置再次連接固定，事后在壩頂位置修筑路面結(jié)構(gòu)。

24、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

25、本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，主要是在壩體的背水坡布置多幅防護(hù)單元，多幅防護(hù)單元沿著壩體長度方向布置，可以將堤壩進(jìn)行覆蓋。防護(hù)單元之間粘接固定，并采用纖維布再次粘接，提高了拼接處的防水抗拉性能。防護(hù)單元由壩頂向下鋪設(shè)至壩腳，防護(hù)單元由多層結(jié)構(gòu)組成，層與層之間相互配合，可以對背水坡進(jìn)行防滲，有效阻止水流對壩體表面的滲透、沖刷和侵蝕，保證了堤壩的防滲性和耐久性，降低了漫頂潰決的風(fēng)險。

26、本發(fā)明的下層為柔性層可與地形自適應(yīng)，能夠緊密貼合堤身和壩體外坡，柔性層上帶有孔洞，與加固層上的加固釘相適配，可以使加固釘穿過柔性層并插入壩體，確保防護(hù)單元與壩體結(jié)合的可靠、防止脫落，同時孔洞可以利于加固層和柔性層之間的積水排出。中層為袋狀結(jié)構(gòu)的加固層，具有密封防水功能，內(nèi)部可裝填不同的加固料，加固層在壩腳與壩體處相互隔離、為單獨布置，并帶有拉鏈進(jìn)行開口。上層為防沖層，具備較強(qiáng)疏水能力，用于漫頂洪水過流，抗拉強(qiáng)度高能抵抗水流沖蝕作用。

27、本發(fā)明可以根據(jù)預(yù)測的洪水過流時間及長期防護(hù)和臨時搶險需求，靈活調(diào)整防護(hù)單元的布置形式：防護(hù)單元布置在壩腳、背水側(cè)壩面、壩頂和迎水側(cè)壩面之間，并依據(jù)過流時間向特定位置或整個加固層內(nèi)填充加固料，從而構(gòu)成臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)。防護(hù)單元布置在壩腳、背水側(cè)壩面和壩頂之間，并向整個加固層內(nèi)填充加固料，同時在壩頂修筑路面結(jié)構(gòu)覆蓋防護(hù)單元，從而構(gòu)成永久防護(hù)結(jié)構(gòu)，對壩體擾動和破壞性小，有效滿足洪水過流需求，減輕堤壩遭受的水力侵蝕。