梳齒壩在泥石流防治中的應用

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梳齒壩在泥石流防治中的應用

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（中冶成都勘察研究總院有限公司，成都 610023）

泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點，為常見的山區地質災害。梳齒壩作為透水型攔擋壩的一種，具有部分攔擋、擋排結合的特點，可減輕壩體所受水壓和沖擊力，起到調節下泄流體物質組成的作用，能有效提高庫容利用系數，延長壩庫使用壽命，為泥石流防治的一種重要措施。

泥石流；梳齒壩；攔排結合；應用

1 概述

泥石流為地質災害的一種，是指在山區或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區，因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點。發生泥石流常常會沖毀公路、鐵路等交通設施甚至村鎮等，造成巨大損失。泥石流治理措施主要有避讓搬遷、群測群防、生物措施及工程措施。工程措施分為：跨越工程、穿過工程、防護工程、排導工程及攔擋工程。主要攔擋措施有：欄渣壩、儲淤場、支擋工程、截洪工程等。泥石流治理最常用的治理措施為修建攔擋壩，壩體類型主要為圬工實體攔擋壩及透水型攔擋壩。攔擋壩旨在攔蓄泥石。因此，透水型攔擋壩相比圬工實體攔擋壩更為經濟合理。透水型攔擋壩已有梳齒壩、鋸齒壩、縫隙壩、篩子壩、鋼筋砼格柵壩、鋼構格柵壩、鋼管格柵壩、柔性網格柵壩及鋼管樁林等多種類型。

2 工程概況

泥英雄溝位于臥龍自然保護區臥龍鎮政府所在地西南端，巴郎河右岸為一老泥石流溝。該溝域縱向長度8.8km，寬度一般15.0～25.0m，溝域面積23.6km2，流域最高峰海拔3 600.0m，溝口海拔高程2 105.0m，相對高差越1 495.0m，總體為V型谷。1964年曾暴發了較大規模的泥石流。“5.12”地震后，溝域內新發生了多處崩塌等次生地質災害，溝域不良地質現象加重，松散固體物源增多，泥石流易發程度提高，危險性趨于加劇。溝口堆積扇區分布英雄溝旅游接待中心，溝內有熊貓保護站、熊貓庇護所等建筑物，因此該泥石流的危害程度較大。

照片1 英雄溝溝域衛星遙感影像圖

臥龍鎮英雄溝泥石流容重為1.57t/m3，在流通堆積區流速為7.17m/s，近期規模最大的一次泥石流（1964年）歷史約60min，在流通堆積區峰值流量為164.18m3/s，泥石流過流總量為15.60×104m3，固體物質沖出量為5.66×104m3，泥石流規模為大型。該泥石流防治工程安全等級為二級。

3 治理工程設計

本次設計方案本著“攔排結合”的治理思路，采用“低壩結合下游排導槽”進行治理，修建兩道梳齒壩，并于下游布置排導槽。

3.1 設計參數

1） 降雨量參數：50年一遇暴雨強度：1小時設計雨強為41.6mm；20年一遇暴雨強度：1小時設計雨強為35.6mm。

表1 擬設工程部位泥石流運動特征參數統計表

表2 英雄溝泥石流梳齒壩斷面設計尺寸統計表

名稱壩高（m）有效壩高（m）基礎埋深（m）壩頂寬度（m）壩頂厚度（m）壩底厚度（m） 1#壩7.75.02.226.02.59.0 2#壩7.75.02.221.62.59.0

2）泥石流固體物源參數：泥石流松散固體物源量15.06×104m3，可能參與泥石流活動的動儲量為6.7×104m3，按50年一遇的設計標準，泥石流一次固體物質沖出量為1.55×104m3，按50年發生該規模的泥石流5次計算，累計固體物質沖出量為7.75×104m3。

3）泥石流運動特征參數。

3.2 總體設計

該工程于泥石流流通區上修建兩座梳齒壩壩，并于泥石流出口處修建排導槽，為美化旅游區環境，在排導槽兩側做綠化帶，另于排導槽上修建人行小橋以方便游人通行。

表3 梳齒壩穩攔物源能力計算表

3.3 分項設計

3.3.1 壩體設計

攔擋措施布置主要利用泥石流溝中下段縱坡相對較緩，溝道寬窄相間的特點，并與溝域泥石流物源動儲量分布情況相匹配，壩位的選擇盡可能選擇溝道狹窄、上游庫容較大的地段，并盡可能選擇在溝床彎道下游泥石流能量部分消散，壩肩及壩基地質條件良好溝段設壩。本工程于泥石流流通區上修建兩座梳齒壩壩，壩高7.7m，共計擋壩物質量約1.59×104m3。

梳齒壩斷面尺寸統計詳見表2。

由于各壩總庫容遠小于泥石流物源動儲量，而壩體淤滿后其調節流量和泥石流重度的作用就將大大減小，且目前對此還沒有成熟的計算方法，此處僅對方案中泥石流穩攔能力進行計算。詳見表3。

按照布置河段位置和泄流方向、過流寬度、水深、流速、安全超高的要求，設計切口寬度和高度，要求切口過流能力大于過壩泥石流流量，切口安全超高按0.5m設計。各梳齒壩切口設計尺寸及流量復核計算結果詳見表4。

表4 英雄溝泥石流梳齒壩切口流量復核計算表

此外還需對泥石流豎向壓力、作用于壩體的水平壓力、泥石流動水壓力、作用于迎水面壩踵處的揚力、泥石流整體沖擊力、泥石流中石塊的沖擊力、地震力、壩體穩定性、地基穩定性進行驗算。

圖1 2#壩立面圖

圖2 2#壩俯視圖

3.3.2 排導槽設計

在泥石流堆積扇原有排洪溝道的基礎上修建排導槽。排導槽總長度128.0m，寬6.0m，深3.2m。用于排導因梳齒壩淤滿后翻壩的泥石流，以及平時雨季的排洪，防止泥石流及洪水造成災害。為美化旅游區環境，在排導槽兩側4m范圍內做綠化帶，距離排導堤1m種植竹子，竹子間距2m一窩，每窩10棵，共2排。另修建人行小橋以方便游人通行（橋上修建欄桿）。

圖3 2#壩配筋圖

4 結語

梳齒壩作為攔擋措施的一種，具有部分攔擋、擋排結合的特點，可減輕壩體所受水壓和沖擊力，起到調節下泄流體物質組成的作用，能有效提高庫容利用系數，延長壩庫使用壽命。梳齒壩相比圬工實體攔擋壩更為經濟合理，具有廣闊的市場和良好的應用前景。

圖4 排導槽結構圖

參考文獻:

[1] 唐子淵，臥龍鎮英雄溝泥石流應急治理工程施工圖設計報告[R]. 四川省地質工程集團公司都江堰分公司, 2010，6月.

[2] 林宗元. 巖土工程治理手冊[M]. 遼寧科學技術出版社，1993.

[3] 李德基. 透水型攔擋壩在泥石流防治中的應用[J]. 中國地質災害與防治學報, 1997，12月.

[4] 滑坡防治工程勘察規范DZ/T0218-2006[S]. 中國標準出版社，2006.

[5] 滑坡防治工程設計與施工技術規范DZ/T0219-2006[S]. 中國標準出版社, 2006.

[6] 建筑邊坡工程技術規范GB50330-2002[S]. 中國標準出版社, 2002.

The Application of Comb Dam to the Debris Flow Control

XU Ke

（Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co. Ltd of MCC, Chengdu 610031）

Comb dam is a permeable landslide dam which is characterized by blocking and discharge and can increase coefficient of reservoir storage capacity and extend dam service life. Therefore, it is an effective control measure for debris flow.

debris flow; interception and draining combination; Applicatikon

[P642.5]

A

1006-0995（2016）03-0444-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.022

2015-12-25

許可（1983- ），男，安徽淮北人，工程師，長期從事巖土工程勘察、設計工作