某小型支溝泥石流防護措施設計

曹用

摘要：海通溝近期發生過泥石流。該溝今后還可能發生一定規模的泥石流。海通溝流域一旦暴發泥石流，將對水泥廠產生影響。為保證水泥廠的正常施工與運行，需要對海通溝泥石流治理。根據海通溝泥石流形成條件、運動和堆積特征結合泥石流危害對象的分布等，本次工程采用工程措施攔截泥石流固體物質，利用現有溝道排導的措施。

關鍵詞：小型支溝;泥石流;防護措施

1工程概況

某水泥廠生產線位于西藏海通溝內（河口上游 1.5km? 至河口段）。根據勘查報告，海通溝近期發生過泥石流。鑒于流域內基巖破碎，廣泛分布著崩滑堆積物和坡面松散堆積物，坡面松散物質侵蝕與崩塌滑坡轉化為泥石流的可能性較大，該溝今后還可能發生一定規模的泥石流。海通溝流域一旦暴發泥石流，將對水泥廠產生影響。施工期，海通溝泥石流將進入施工場地，危及施工人員及建筑物安全。完工后泥石流侵蝕棄渣可能增加泥石流規模，并造成主河的堵塞潰決形成系列的災害鏈。為保證水泥廠的正常施工與運行，必須進行海通溝泥石流治理。

2防護工程設計標準

根據中國地質調查局《泥石流災害防治工程設計規范》（DT/T0239-2004）規定，該泥石流防治工程安全等級應定為二級，同時結合水泥廠的設計標準，泥石流防治工程主體工程設計標準按50年一遇的降雨強度設計。海通溝50年一遇泥石流容重為1.482g/cm，泥石流峰值流量為82.42m/s，一次漿體總量為7.83萬m，固體總量為2.22萬m。

3泥石流防護工程設計思路

海通溝溝道寬度總體上游狹窄，而下游逐漸變寬，但局部有寬窄相間的特點，甚至有狹窄的溝谷，為治理工程設置攔擋壩提供了有利條件，表現為在這些部位建攔擋壩時壩體的長度相對較小，且這些溝段溝道縱坡較緩，上游溝道相對開闊，修建攔擋工程其庫容較大，對泥石流峰值流量的調節作用效果顯著。考慮溝內通村公路的交通需要，攔擋壩高度不宜過高，采用特制泥石流攔擋網與攔擋壩結合的方式。

4泥石流防護工程方案設計

4.1壩線選擇

根據現場地形調，在距海通溝溝口上游約1690m處及其下游300處分別新建一座攔擋壩。

4.2壩型選擇

混凝土格柵壩功能主要為三個方面，一是通過其有效庫容攔擋泥石流中的固體物質，降低流體重度，減輕對下游的危害;二是通過壩體的削峰減流作用調節泥石流流體峰值流量，增加下游排導工程或自然溝道的安全性，三是通過壩體的有效攔砂作用，降低過壩泥石流重度。考慮溝內通村公路的交通需要，攔擋壩高度不宜過高，采用特制泥石流攔擋網與攔擋壩結合的方式，減少對通村公路的影響。

4.3壩頂高程

海通溝該段平均縱坡為4%，回淤縱坡縱坡采用3%。由于海通溝各壩位上游回淤范圍形態多不規則，因此庫容的計算方法為：根據回淤縱坡圖解求得回淤長度和庫尾高程，據此在平面圖上圈定回淤范圍，計算回淤范圍面積，再乘以庫區平均深度計算其回淤庫容。同時考慮攔擋網在攔截泥石流時高度上有20%～25%的損失。1#攔擋壩高程3626m對應的庫容為12071m;2#攔擋壩高程3611m對應的庫容為10608m。

4.4建筑物設計

1#攔擋壩為混凝土格柵壩，壩長度25.7m，壩頂寬度3.0m，壩高3m，上游坡面坡比為1：0.7，下游坡面坡比為1：0.3。壩體布置2個排泄槽，槽寬3m，槽深1.8m，槽間距3m。壩體右側設置隔墩，高度4m，頂寬3m;壩體中部設置中墩，高度4m，頂寬2m;壩體左側設置1.2厚C20埋石混凝土墩。壩頂設置3m高泥石流攔擋網，寬度分別為12.8m和11.3m。

2#攔擋壩為混凝土格柵壩。混凝土格柵壩壩頂長度25.6m，壩頂寬度3.0m，壩高3m，上游坡面坡比為1：0.7，下游坡面坡比為1：0.3。壩體布置3個排泄槽，槽寬3m，槽深1.8m，槽間距3m。壩體右側設置隔墩，高度4m，頂寬3m;壩體中部設置中墩，高度4m，頂寬2m，;壩體左側設置1.2厚C20埋石混凝土墩。壩頂設置3m高泥石流攔擋網，寬度分別為12.3m和11.8m。

根據分析計算成果，攔擋網采用VX180型。攔擋網采用具有強大的彈塑性變形能力ROCCO 環形網，采用特殊的防腐技術，使用壽命可達30年以上。

4.5壩體穩定和地基應力驗算

4.5.1攔擋工程設計工況和荷載組合

按前述設計標準，設計攔擋工程設計工況按滿庫過流、半庫過流、空庫過流三種特征結合地震因素（考慮地震和不考慮地震），共有六種工況組合，分別為工況Ⅰ滿庫過流（不考慮地震）、工況Ⅱ滿庫過流狀態（考慮地震）、工況Ⅲ為半庫容過流狀態（不考慮地震）、工況Ⅳ為半庫容過流狀態（考慮地震）、工況Ⅴ為空庫過流狀態（不考慮地震）和工況Ⅵ為空庫過流狀態（考慮地震）。

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）及《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）擬建場地地震烈度為Ⅶ度，基本地震動峰值加速度值為 0.15g。

4.5.2壩體荷載計算

設計工作中對壩體荷載進行了計算，其主要計算公式、計算參數及結果分別如下：

1）泥石流水平壓力按朗肯主動土壓力公式計算：

4）壩下防沖刷設計

防止過壩泥石流流體的沖刷，護袒長3m，護坦厚度按1.0m設計，采用大塊石填筑。

5結語

根據海通溝泥石流形成條件、運動和堆積特征結合泥石流危害對象的分布等，本次工程采用工程措施攔截泥石流固體物質，利用現有溝道排導的措施。攔擋壩和攔擋網相結合的設計方案，既解決了當地村民的出行，又降低了工程投資。

參考文獻：

[1]賀詠梅，成銘. 柔性防護技術在泥石流防護中的應用及研究進展. 水土保持研究，2007，7：14-3.

[2]郭根柱. 柔性防護技術在泥石流治理中的應用[J]. 大科技，2018（17）：193-194.