桩基础在大型泥石流拦砂坝中的应用

袁 磊 ，张安琪

（1.四川省地质工程勘察院，成都 610072；2.中铁二院成都地勘岩土工程有限责任公司，成都 610072）

2008年9月24日北川县遭遇大暴雨，魏家沟爆发泥石流，泥石流沿魏家沟主沟向北川老县城方向倾泻而下，大量泥石流淤积在沟口－北川老县城东南侧一带，魏家沟主沟泥石流在曲山镇任家坪冲出沟道，部分淹没任家坪处北川中学废墟。致使大部分地震遗迹被掩埋。泥石流共造成任家坪村受灾432户、1572人，失踪死亡22人。 魏家沟泥石流冲出量达50.5×104m3。根据调查魏家沟流域内固体物源总量约1350.11×104m3，其中参与近期泥石流活动量约 185×104m3，具备发生泥石流的物源基础，一旦发生暴雨，将有再次暴发泥石流的可能。治理方案的设计主要以拦挡为主，排导为辅，整个治理工程共设计5座拦砂坝，21座谷坊坝，557m长防护墙，694m排洪沟；其中最关键的魏家沟 1#拦砂坝全长245.5m，高18.8m，为混凝土和堆石面板结合坝体结构，总库容达32×104m3，基础采用桩基承台结构，工程于2011年12月竣工验收，随即进入运行监测期，于2012年12月监测结束，运行效果良好。本文就桩基承台在大型泥石流治理工程中应用及其效果进行分析总结。

表1 魏家沟各支沟流域特征表

1 泥石流发育概况

魏家沟泥石流位于北川县曲山镇任家坪，流域面积为7.9km2。流域内分布三沟，主沟魏家沟，支沟席家沟和花石板沟，沟道流域特征见表1。

“5.12”地震后，物源区内共发育 32处地质灾害，2008年9月24泥石流冲出量达50.5×104m3，魏家沟主沟冲出量约10.5×104m3，席家沟冲出量为 16.6×104m3，花石板沟冲出量为 23.5×104m3；沟内还存有大量的松散堆积物，总量约 1350.11×104m3，其中潜在不稳定物源 1003.25×104m3，占73.31%，欠稳定物源346.86×104m3，占25.69%，参与近期泥石流活动量约185×104m3，占欠稳定物源的53.33%，具备发生泥石流的物源基础，一旦发生暴雨，将有再次暴发泥石流的可能。

图1 魏家沟泥石流流域分布图

2 治理工程概况

治理工程等级综合评定为Ⅱ级，设计标准按50年一遇，设计一次冲出量为70×104m³，整个治理工程共设计5座拦砂坝，21座谷坊坝，557m长防护墙，694m排洪沟，其中魏家沟主沟4座拦砂坝，一座谷坊坝，席家沟1座拦砂坝，5座谷坊坝，花石板沟13座谷坊坝，老熊沟2座谷坊坝，坝体拦蓄总库容54.3×104m³，固床25万m³，拦固总量为79.3×104m³。

图2 魏家沟1#拦砂坝立面图

图3 魏家沟1#拦砂坝平面图

其中魏家沟1#坝长度245.46m，中间150m为混凝土重力坝，两侧为堆石面板坝，有效坝高15m，坝基为新近泥石流堆积体，深度3～12m，固结程度差，承载力不足，坝基础采用桩基承台结构，共设置84根桩，桩长8～12m，桩径1.2m，端承摩擦桩，采用冲击成孔施工工艺，拦砂坝总库容达到32×104m³（图2～3）。

照片1 魏家沟1#坝施工期间

照片2 魏家沟1#坝完工后

工程于2010年3月12日开工至2011年10月主体完工，2011年12月通过初步验收（照片1、2）。

3 工程运行及监测概况

工程施工期间和完工后，魏家沟流域多次发生强降雨，有监测记录的主要有2010年：“8.13”105mm，“8.19” 148mm，“9.24”221mm，2011年：“7.4”78.9mm,“7.28”224mm，2012年：“8.17”290mm.”，8.18”116mm。其中2010年“9.24”和2011年“7.28”降雨量达20年一遇，2012年8.17和8.18降雨量已超过50年一遇。以上几次降雨累计冲出量约为22×104m3，剩余总库容为32.3×104m3。工程达到了治理效果和设计初衷，有效的保护了地震遗址。

表2 TWJ-1和TWJ-2监测数据表

根据监测结果，坝体的沉降和水平位移在施工后基本稳定，变形均在允许范围内，变形主要集中在6～9月，该段时间正值汛期，变形主要受洪水和泥石流等外力的影响，和降雨监测结果基本一致。

图4 降雨量监测点YLJX-1累积降雨量直方图

图5 降雨量监测点YLJX-1日降雨量直方图

4 结论

1）拦砂坝是泥石流治理工程中有效的工程措施；

2）新近堆积泥石流堆积体上修建拦砂坝采用桩基础可有效的解决坝体的不均匀沉降问题；

3）工程运行期间坝体变形主要受外力的影响，变形量比较小；

4）泥石流治理工程中坝体的变形没有具体的规定，参照建筑物变形规定过于保守，直接关系到坝体的结构和基础型式，影响治理工程的经济效果评价。

图6 TWJ-1累积水平位移-时间过程曲线

图7 TWJ-1累积沉降-时间过程曲线图

图8 TWJ-2累积水平位移-时间过程曲线

图9 TWJ-2累计沉降-时间过程曲线图

[1] 周必凡，李德基，罗德富，吕儒仁，杨庆溪.泥石流防治指南[M].北京：科学出版社，1991.

[2] 张雁，刘金波等.桩基手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] 建筑桩基技术规范，（JGJ 94-2008），中华人民共和国住房和城乡建设部.