大桥水库灌区一期工程跨河(山溪沟)穿越昔格达地层工程处理方案探讨

(凉山州大桥水电开发总公司，四川 西昌，615000)

昔格达土是一种广泛分布于川西南地区性质特殊的岩层，遇水时易产生滑坡、崩塌等不良地质灾害。由昔格达泥岩、泥质粉砂岩构成的土壤被人称为“昔格达土”。3亿年前，由于地质变迁，在四川省攀西地区形成了大量含昔格达土较多的地层，这种地层存在岩性软、强度极低、稳定性极差、承载力低、开挖后易风化、遇水易崩解等问题。

1 工程概况

大桥水库灌区一期工程始于四川省攀西地区的凉山州安宁河中上游冕宁县漫水湾镇，跨冕宁、西昌、喜德、德昌三县一市，止于德昌县德州镇，渠道全长114.8km，工程沿线多处渠道以暗渠方式穿越昔格达地层的河流、山溪沟，其中邛海支渠在西昌市城区北面以暗渠方式穿越了两条较大的山溪河流，分别是西河和东河。西河和东河暗渠建成运行后，均造成下游覆盖河床的石块、泥砂被水冲刷带走，在暗渠处形成跌水，导致河床昔格达地层以上覆盖物全部被水带走后，最终发展为暗渠以下河道深切，两岸崩塌，影响工程安全。因东河河道较宽，暗渠最长，工程最为典型，故本文以东河为案例探讨跨河(山溪沟)穿越昔格达地层工程处理方案。

1.1 工程建设情况及存在问题

邛海支渠东河暗渠全长687m，暗渠设计过水流量3.6m3/s，暗渠宽2.6m，深2.5m(含底板和盖板厚度)，暗渠顶置于河床冲刷深度以下1m(见图1)，设计防洪标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。暗渠前段横穿东河，暗渠通过段位于东河出山口后150m～200m，河床比降缓，冲刷作用不剧烈，主要表现为侧蚀，冲刷深度2.0m～3.0m，河床堆积物为洪积的卵砾石夹砂；暗渠后段位于东河左岸Ⅰ级阶地上，地表分布0.4m～3.0m的砂土、粘土岩，下伏卵砾石夹砂，结构为中密～密实。

图1 东河暗渠设计断面

2002年7月，大桥水库灌区一期工程邛海支渠开工，2008年4月完工。在工程建设过程中，因施工扰动和邛海支渠东河暗渠开挖回填改变了东河河床覆盖物，加之工程施工便道建成后，社会车辆在枯水季节到暗渠上下游东河河道，运走大量城市建设需要的块石、卵石，改变了河床现状，降低了河床抗冲刷能力。东河属典型的山溪河流，枯水期水量较小，丰水期经常暴发山洪，洪水造成暗渠下游覆盖河床的石块、泥砂被水冲刷带走，在暗渠处形成跌水，加剧冲刷，冲刷使跌水落差增大又加剧冲刷，如此恶性循环，导致河床昔格达地层以上覆盖物全部被水带走后，昔格达地层遇水崩解、垮塌，最终发展为暗渠以下河道深切，两岸崩塌，形成5m～7m甚至更深的河槽，危及暗渠工程和下游堤防安全。

1.2 工程运行后的情况

2007年，大桥水库灌区一期工程邛海支渠东河暗渠建成后，暗渠以下东河河道开始被洪水冲刷，在暗渠处很快形成跌水，到2009年，下游长约500m河道的河床覆盖物全部被洪水带走后，昔格达地层露出地面，遇水崩解、垮塌，形成5m～7m深的河槽，暗渠下游两岸近400m长的堤防基础被水冲毁倒塌，暗渠基础裸露。在此期间，为避免暗渠基础被水冲毁，危及暗渠安全，保护下游堤防，工程管理单位每年投入大量的资金修补暗渠基础，修筑暗渠下游护坦和河道两岸堤防，但效果不明显。新修筑的护坦洪水期很快被冲毁，堤防因河床深切至其基础底部垮塌，暗渠基础屡屡被洪水冲刷裸露，工程管理单位2010年、2011年、2012年分别联系多家设计单位设计了多种治理方案，实施后效果均不理想。

2 工程治理方案及效果

2.1 工程治理方案

要修建能抵御洪水的消力池、护坦、海漫、堤防等防护设施投资太大，工程管理单位无力承担。2013年，工程技术人员提出在暗渠下游河道上按50m间距修筑两道拦碴齿墙(拦砂坝)，拦阻河道推移质，抬高河床保护暗渠和左右岸防洪堤基础的治理方案。

根据河床下切深度，设计第一道拦碴齿墙抬高河床2.4m，基础埋深2m，下游50m接第二道拦碴齿墙，设计抬高河床2.0m，基础埋深2m。第二道拦碴齿墙设计了基础防冲护脚和15m长的铅丝笼护脚与15m长的护坦，防止工程下游被冲刷。因第二道拦碴齿墙拦阻泥砂抬高了河床，保护了第一道拦碴齿墙下游基础不受冲刷，故第一道拦碴齿墙未设计基础防冲的护脚和海漫。

图2 大桥水库跨东河治理工程平面图

图3 第一道拦碴齿墙横剖面

图4 第二道拦碴齿墙横剖面

2.2 治理效果

2013年6月，治理工程实施后拦碴齿墙(拦砂坝)拦阻了泥砂，抬高了河床，保护了暗渠和堤防基础，有效地解决了东河暗渠和下游防洪堤基础冲刷问题，暗渠和下游防洪堤安全度过汛期。汛期结束后，检查时发现第二道拦碴齿墙的墙顶损坏、磨损严重，分析其原因为拦碴齿墙的墙顶迎水面和过水面呈锐角，且下游水头过大。需要优化墙顶(坝顶)的过水面：一是需要将拦砂坝的顶加宽，同时设计为受力较好的光滑圆弧；二是需要逐级增加多道拦砂坝，并逐级降低坝顶高程，减少最后一道拦砂坝的水头，防止冲刷。

图5 优化后的拦砂坝剖面

2014年，西河采用优化后的拦砂坝，并逐级增加多道拦砂坝拦阻泥砂抬高河床，治理西河暗渠基础冲刷效果明显，拦砂坝在汛期几乎未受损。

3 结语

目前，安宁河右岸的大桥水库灌区二期工程已开工建设，建议工程设计单位在处理水工、建构筑物穿越、跨越昔格达地层河流、山溪沟时，应尽量考虑以渡槽方式跨越，不扰动河流、山溪沟河床稳定。如因地形、地物限制无法跨越需要穿越的，需要采取工程措施进行处理：一是尽量深埋水工、建构筑物，避免建构筑改变水流流向，造成河床不稳定；二是在穿越河流、山溪沟的建构筑物下游修筑二至三道拦砂坝，适当控制河床高度，达到稳定河床的目的；三是在施工过程中尽量不破坏河道原状，不扰动原河床稳定。

工程管理单位在工程运行管理工作中一旦发现河床扰动失稳，应立即采取有效工程措施进行治理，避免河床冲刷越演越烈。