漳縣殪虎橋鄉竹林溝泥石流防治監測措施探討

崔 雯

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

1 項目背景

依據財政部《特大型地質災害防治專項資金管理辦法》《甘肅省地質災害綜合防治體系建設方案（2014-2018）》和《甘肅省地質災害綜合防治體系建設項目管理辦法》結合定西地質災害綜合防治體系建設具體要求，2018年度擬開展竹林溝泥石流治理工程。2018年1月，《漳縣殪虎橋鄉竹林溝泥石流治理工程可行性研究報告》通過了省國土資源廳組織的可行性研究審查，于2018年4月，由甘肅省國土資源廳以甘國土資環發[2018]18號文件和定國土資發[2018]81號文件，同意對“漳縣殪虎橋鄉竹林溝泥石流治理工程”進行立項實施。2018年6月，《漳縣殪虎橋鄉竹林溝泥石流治理工程初步設計報告》通過了省國土資源廳組織的初步設計審查。2018年8月，根據中標通知書，甘肅有色工程勘察設計研究院完成了《漳縣殪虎橋鄉竹林溝泥石流治理工程施工圖設計》的編制工作。竹林溝施工區域范圍主要為近溝口溝道及下游村莊段，長約700m，寬約50m，面積約0.035km2（如圖1所示）。

圖1 研究區范圍圖

2 研究區工程地質特征

2.1 巖土體工程地質參數

1）攔擋壩的布置：攔擋工程布置的主要目的在于消峰減流，減小泥石流峰值流量，并阻擋泥石流溝內的大石塊，減少一次泥石流活動的物源量，降低泥石流流體重度，經攔擋后泥石流剩余物質的順利下瀉，同時通過泥石流物質回淤壓腳起到穩固溝床和減輕溝岸崩滑的作用。并減少堵塞主溝的風險。1#攔擋壩壩址處于流通區上游，泥石流能量在此部分消散，溝床寬度相對上游大，庫容較大。壩肩、壩基以碎石為主。2#攔擋壩壩址處于流通區中下游，較接近溝口，溝道寬度較上游狹窄，并且此段溝床比降較緩，但溝床整體平均比降較大。壩肩、壩基地層條件以碎石為主。

2）攔擋壩壩基工程地質條件：1、2#攔擋壩基礎持力層主要為碎塊石，棱角狀，泥石流堆積成因為主，粒徑多在60～300mm之間，級配不良，排列不規則，粗顆粒間間隙大，多以粒徑相對小的碎石、角礫、礫砂填充，母巖多以泥巖為主，該層巖土體主要物理力學指標為γ=22kN/m3，內摩擦角Φ=30°，地基承載力特征值450～650kPa。

3）竹林溝排導堤工程地質條件：排導堤主要布設在溝口洪積扇及山前平原區，基礎持力層以含粉土碎石土為主，洪積成因，該層土體主要物理力學指標為 γ=19kN/m3，內摩擦角 Φ=28°，地基承載力特征值 250～450kPa。

根據 《中國地震動峰值加速度區劃圖》（GB18306-2015）及《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），本區地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應譜特征周期為0.45s，抗震設防烈度為Ⅷ度，設計地震分組為第二組。

2.2 地基土腐蝕性評價

在竹林溝勘查區TJ03、TJ17和TJ32中取易溶鹽，試驗結果見土腐蝕性分析報告。根據勘查場地易溶鹽取樣分析結果，地基土PH值為8.25～8.73，依據《巖土工程勘查規范》（GB50021-2009），竹林溝勘查區腐蝕環境按Ⅱ類環境進行評價。根據實驗結果綜合判定：竹林溝勘查區土體對混凝土結構具弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

3 治理工程設計

經可行性研究及初步設計確定，竹林溝泥石流治理采用攔擋+排導工程治理等工程治理措施。其總體設計為：（1）在溝道中上游溝道內修建2道攔擋壩，以消耗泥石流部分動能，減緩泥石流流速，攔擋泥石流中的松散固體物質；（2）在下游至鐵溝河河谷區接現有排導堤新修建雙側長約760m的排導堤，以對主溝道的泥石流進行排導；其中，進入村莊段根據交通需要修建5處蓋板涵。

3.1 防治工程施工圖設計

1）攔擋壩平面布置：竹林溝溝谷內松散固體物質堆積較多，且來源豐富，同時，溝床比降大，匯水集中，水動力強。因此，有效地減緩坡降，封固松散固體物質，減少泥石流沖出量，降低泥石流重度，是防治泥石流的基本任務。根據現場調查，設計在泥石流溝道流通區修建2座攔擋壩，以消耗泥石流部分動能，減緩泥石流流速，攔截泥石流攜帶的固體物質，降低河床比降，減緩泥石流流速。攔擋壩編號自上游而下為1#、2#攔擋壩，1#與2#攔擋壩間距150m。根據泥石流一次固體物質沖出量以及2座攔擋壩的庫容，設計1#攔擋壩壩高4.0m，2#攔擋壩壩高4.0m。

2）攔擋壩型式選擇：根據泥石流個性及溝道的工程地質條件，2#攔擋壩的選型為重力式溢流壩，竹林溝2#壩布置于竹林溝主溝道中上游，斷面尺寸設計如下：攔擋壩壩頂軸線全長約24.5m，壩體采用C30混凝土。壩頂寬1.5m，壩體有效高度為4.0m，基礎埋深2.5m，壩頂設置溢流口，深1.5m，底寬7.68m；迎水面坡度 1∶0.3，背水面坡度 1∶0.1；下部溝谷主流線處設置一拱形過水涵洞，高1.2m，寬0.8m；壩體中設兩排Φ300PVC波紋管排水孔，坡率5%，呈梅花形布設，攔擋壩排水孔最下一排距地面1.5m，豎向間距1.5m，橫向間距1.5m。

3.2 排導工程設計

1）排導堤平面布置：在溝口下游段新開挖溝槽，根據設計排導堤單側長度為380m，兩側總長為760m。設計對排導堤底采用C20混凝土硬化。入口設計：排導堤入口采用八字口設計；出口設計：排導堤出口與G212國道現有排導堤入口相銜接，以便對竹林溝溝道的泥石流進行排導，使其最終能順利流入鐵溝河，而避免其危害兩岸居民區。

2）排導堤橫斷面設計：排導堤斷面為梯形斷面，渠底寬根據過流要求設計，排導堤底寬4.6，渠頂寬5.6m，深2.5m；排導堤堤采用C30混凝土澆筑。根據前面泥石流設計參數計算，竹林溝排導堤過流能力驗算典型斷面選擇 3-3′、8-8′和 15-15′斷面，斷面形狀為梯形斷面。根據已知流量，采用水力學中謝才公式和泥石流流速公式試算，得出竹林溝20年一遇的泥石流流量通過各斷面處的泥深和流速，進行過流能力復核。

3.3 蓋板涵工程設計

竹林溝溝口下游原始溝道由于受人類工程活動改造變窄，為避免泥石流發生影響區內居民生命財產安全，因當地政府及國土局要求，溝口下游進行拓寬工程。同時為方便村民出行，在竹林溝排導堤穿越村莊段需修建蓋板涵5處，保證村民正常通行。設計蓋板單跨長 3.0m，單板寬為 1.0m，厚 0.25m，采用C20鋼筋混凝土預制板，以C30砼澆縫。

3.4 堤頂硬化工程設計

竹林溝下社村部分現有水泥硬化路位于竹林溝泥石流溝道內，為布設排導堤使竹林溝泥石流可以安全通過竹林溝下社順利排入鐵溝河，需沿排導堤硬化128m，以保證居民出行暢通。采用C20混凝土鋪設，厚0.15m；墊層采用碎石墊層，厚0.1m，依據堤頂硬化平面位置，間隔4m設伸縮縫，縫寬2.0cm。

4 工程監測

4.1 原則

1）監測工作應做到重點突出，目的明確，以控制泥石流流域為準，并適當考慮鄰區地質災害對其產生的不良影響。監測重點放在泥石流流域，以及主要防治工作布置的區段。

2）監測工作以地表位移監測為重點，采取儀器監測和人工巡查相結合的方法。

3）監測內容主要包括變形位移監測、降雨，地表水及地下水動態監測，防治過程中的施工安全監測，防治效果監測。

4）監測網點應布置在對災害有直接影響的地段，同時兼顧便于安裝，維修和巡視等條件。

5）儀器選擇的原則為可靠、實用、先進，監測資料管理與分析遵循的原則為實用、先進、快速反饋。

4.2 監測工程布置

本治理工程防治監測主要為施工安全監測。根據竹林溝泥石流地形地質特點、泥石流平面分布特點及災害特征等來布置監測工作。施工監測工程主要針對施工期的安全布置監控點，重點監測泥石流溝的降雨量和施工區及其附近區的危巖、滑坡體、崩塌體、不穩定斜坡體等危險源，監測內容包括降雨量和不穩定體的變形觀測等。工程施工期間的監測主要布置在各壩壩肩及基礎部位，重點監測攔擋壩、谷坊壩左右壩肩開挖，主要對其穩定性進行監測，防止施工開挖過程中發生落石、邊坡崩、滑塌等，造成人員傷亡和財產損失。