娃娃溝泥石流治理方案對(duì)比研究

吳柳霖，楊平安（.重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 4047；.成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司重慶分公司，重慶 40）

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娃娃溝泥石流治理方案對(duì)比研究

吳柳霖1，楊平安2
（1.重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 401147；2.成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司重慶分公司，重慶 401121）

本文以清平鄉(xiāng)娃娃溝泥石流為例，根據(jù)災(zāi)害體變形破壞的特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)的機(jī)理和破壞模式，提出三種治理方案。治理思路均是以“穩(wěn)坡固源+排導(dǎo)”為主，但三種方案區(qū)別主要在于針對(duì)崩滑體分別采用不同的穩(wěn)坡固源、防沖揭底的治理措施。通過(guò)對(duì)技術(shù)可靠性、施工可行性、投資經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行分析，得出“護(hù)腳墻+格賓石籠+攔砂壩+谷坊壩+排導(dǎo)槽”的治理方案。

泥石流；穩(wěn)坡固源；治理方案

引言

我國(guó)古代人民就在泥石流防治方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)采用的防治措施多是用木頭欄，扎木圈擋等。自60年代起，中國(guó)科學(xué)院、一些高等院校的水土保持和地學(xué)方向的專家、教授等開展了泥石流基本理論和災(zāi)害防治的科學(xué)研究，并進(jìn)行綜合治理試點(diǎn)。80年代以來(lái)中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所的科研人員，運(yùn)用系統(tǒng)概念的方法進(jìn)行了泥石流防治理論與措施的研究，使泥石流由單一分散格局的單項(xiàng)治理，深入到全面、綜合、系統(tǒng)的流域治理。由于泥石流的發(fā)生、發(fā)展與危害，都與特定的地理環(huán)境、地質(zhì)、氣候條件和人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方式與程度有密切關(guān)系。因此，泥石流防治必須是全面、統(tǒng)一、綜合系統(tǒng)治理，才可達(dá)到治理災(zāi)害、改善環(huán)境的目的。［1］

1　工程概況

娃娃溝泥石流位于鹽井村5組，為綿遠(yuǎn)河左岸支流。汶川“5.12”特大地震在娃娃溝上游內(nèi)誘發(fā)的崩塌、滑坡的松散堆積物沿將溝谷堵塞填高，堆積體厚度達(dá)3～5m，局部甚至達(dá)10m。在2010年8月13日，由于清平地區(qū)普降大暴雨，致使娃娃溝爆發(fā)中型泥石流，沿溝而下的泥石流使清平鄉(xiāng)鹽井村5組的2幢房屋完全被毀，9幢房屋及大約300m的公路被掩埋，直接經(jīng)濟(jì)損失約200萬(wàn)。根據(jù)本次調(diào)查，本溝的后緣仍有大量松散物源，娃娃溝20年一遇的洪水峰值流量為15.21m3/s，泥石流峰值流量為58.17m3/s；一次泥石流總量為8.14×104m3，一次固體物質(zhì)總量為4.74×104m3。泥石流在持續(xù)暴雨期間較易暴發(fā)，并有加劇趨勢(shì)。

娃娃溝泥石流松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于娃娃溝中上游處。物源類型主要包括崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類。

據(jù)勘查統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，溝域內(nèi)崩滑堆積固體物源總量為10.57×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為4.05×104m3（5%）；溝道堆積固體物源總量為0.30×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為0.10×104m3（5%）；坡面侵蝕固體物源總量為0.20×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為 0.05×104m3（5%）。共計(jì)有松散固體物源量11.07×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為4.20×104m3（5%）。

其中崩滑堆積物源和坡面侵蝕物源主要為5.12地震后新增物源量，溝道堆積物源中，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量部分主要為5.12地震后崩滑物源形成，這部分也屬5.12地震新增儲(chǔ)量。可見(jiàn)，溝域內(nèi)物源總量中震后新增物源量所占比例大，特別是動(dòng)儲(chǔ)量所占比例大，泥石流危險(xiǎn)性也相應(yīng)大大提高。

娃娃溝泥石流全貌如圖1。娃娃溝物源情況的統(tǒng)計(jì)如表1。

2　治理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DT/T0239-2004）規(guī)定，該泥石流防治工程安全等級(jí)應(yīng)定為三級(jí)。該泥石流防治工程相應(yīng)的防治工程主體工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按20年一遇的降雨強(qiáng)度設(shè)計(jì)，攔擋工程基本荷載下抗滑安全系數(shù)應(yīng)達(dá)到1.15，特殊荷載下抗滑安全系數(shù)應(yīng)達(dá)到1.06，基本荷載下抗傾覆安全系數(shù)應(yīng)達(dá)到1.40，特殊荷載下抗滑安全系數(shù)應(yīng)達(dá)到1.12。［2］

圖1　娃娃溝泥石流全貌

表1　娃娃溝物源情況的統(tǒng)計(jì)

3　治理設(shè)計(jì)思路

泥石流治理工程的總體方案通常就是在攔排結(jié)合的前提下，確定以攔-固-停為主還是以排-護(hù)為主，其基礎(chǔ)是確定攔排泥石流固體物質(zhì)的總量和攔與排的數(shù)量比例。［3］根據(jù)娃娃溝物源分布情況可知，H01和HO2、H03崩滑堆積體物源動(dòng)儲(chǔ)量占所有物源動(dòng)儲(chǔ)量的95%，因此治理H01和H02、H03為治理娃娃溝泥石流的主要核心。娃娃溝泥石流整體治理思路為：“穩(wěn)坡固源+排導(dǎo)”。

治理方案一：谷坊群+攔砂壩+排導(dǎo)槽；

治理方案二：抗滑樁+攔砂壩+谷坊壩+排導(dǎo)槽；

治理方案三：護(hù)腳墻+格賓石籠+攔砂壩+谷坊壩+排導(dǎo)槽。

4　方案可行性比選

4.1技術(shù)可靠性

根據(jù)災(zāi)害體變形破壞的特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)的機(jī)理和破壞模式，三種方案治理思路均是以“穩(wěn)坡固源+排導(dǎo)”為主。三種方案區(qū)別主要在于針對(duì)H01、H02和H03崩滑體分別采用不同的穩(wěn)坡固源、防沖揭底的治理措施，三者有共同的治理目的，都具備很好的可行性。

（1）方案一“谷坊群+攔砂壩+排導(dǎo)槽”相結(jié)合的綜合治理工程方案，該方案技術(shù)比較成熟，具有較好的可行性。

（2）方案二“抗滑樁+攔砂壩+谷坊壩+排導(dǎo)槽”的綜合治理工程方案。該方案各種工程措施的施工技術(shù)都比較成熟，該方案也具有較好的技術(shù)可行性。

（3）方案三“護(hù)腳墻+格賓石籠+攔砂壩+谷坊壩+排導(dǎo)槽”的綜合治理工程方案。該方案各種工程措施的施工技術(shù)都比較簡(jiǎn)易，該方案也具有較好的技術(shù)可行性。

4.2施工可行性

三種方案從施工上均具有可行性，由于布置工程位置無(wú)道路通行，交通不便，因此，前兩種方案在施工難度上都較大。方案一谷坊壩群將采用大量C30混凝土，運(yùn)輸不便，造成二次轉(zhuǎn)動(dòng)費(fèi)用較昂貴，施工難度較大；方案二抗滑樁施工采用鋼筋混凝土，運(yùn)輸亦不便，且土層較厚，抗滑樁樁基開挖存在一定難度，涉及護(hù)壁鎖口等支護(hù)工程的施工，施工工藝較復(fù)雜。方案三，漿砌塊石可就地取材，格賓網(wǎng)運(yùn)輸相對(duì)較容易，施工工藝簡(jiǎn)單因此，綜合以上比較而言方案三具有較好的施工可行性。

4.3治理效果可行性

方案一：左側(cè)壩肩有基巖出露，固源條件較好，但由于H01、H02、H03崩滑體土體松散，且大量已堆積于溝道右側(cè)，右側(cè)壩肩嵌巖困難。其次，娃娃溝上游坡度較陡，谷坊群回淤面積較小，經(jīng)濟(jì)效益較差。

方案二：抗滑樁布置于崩滑體坡腳，坡腳處崩滑堆積體土層較厚，樁間板下土體易被溝內(nèi)水流掏蝕，而導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)；其次，崩滑體土體松散，難形成樁間土拱效應(yīng)，固源條件欠佳。

方案三：護(hù)腳墻可防止溝內(nèi)水流掏蝕坡腳，從根本上解決了H01、H02、H03崩滑體因水沖刷坡腳導(dǎo)致的失穩(wěn)。加之運(yùn)用到格賓石籠的良好透水性，減緩陡坡，消減洪水能量，因此該治理方案效果比較而言，最為合理。

4.4工程投資經(jīng)濟(jì)性

按當(dāng)時(shí)2010年10月物價(jià)水平，方案一靜態(tài)投資867.58萬(wàn)元；方案二靜態(tài)投資998.00萬(wàn)元；方案三靜態(tài)投資559.72萬(wàn)元。根據(jù)工程量計(jì)算的投資估算，方案三最經(jīng)濟(jì)。

4.5方案綜合比選

經(jīng)技術(shù)可靠性對(duì)比，三個(gè)方案的治理效果和防治技術(shù)都是可行的；施工可行性對(duì)比，前兩個(gè)方案的施工難度方案三難度較大；經(jīng)投資對(duì)比，方案三造價(jià)低于方案一和方案二。綜合對(duì)比見(jiàn)表2。

表2　方案優(yōu)劣對(duì)比表

5　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析，可以得出結(jié)論：為了災(zāi)害體治理工程安全經(jīng)濟(jì)有效，達(dá)到全面治理的目的，綜合推薦方案三“護(hù)腳墻+格賓石籠+攔砂壩+谷坊壩+排導(dǎo)槽”為切實(shí)有效的工程治理方案。不同的泥石流災(zāi)害有不同的特點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)每個(gè)泥石流的特點(diǎn)，在不同部位采取不同的措施進(jìn)行綜合治理。在全面掌握災(zāi)害體情況的基礎(chǔ)上，采用合理的比選方案，以求取得最大效益。

［1］門玉明，等.地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2011，9.

［2］《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DZ/T0239-2004）.中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部，2004.

［3］蔣忠信.震后山地地質(zhì)災(zāi)害治理工作設(shè)計(jì)概要［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2013，7.

楊平安（1984-），男，中級(jí)工程師，碩士，主要從事建筑工程設(shè)計(jì)工作。

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A

2095-2066（2016）09-0091-02

2015-11-22

吳柳霖（1983-），女，中級(jí)工程師，碩士，主要從事巖土工程勘察與設(shè)計(jì)工作。