某小型支沟泥石流防护措施设计

曹用

摘要：海通沟近期发生过泥石流。该沟今后还可能发生一定规模的泥石流。海通沟流域一旦暴发泥石流，将对水泥厂产生影响。为保证水泥厂的正常施工与运行，需要对海通沟泥石流治理。根据海通沟泥石流形成条件、运动和堆积特征结合泥石流危害对象的分布等，本次工程采用工程措施拦截泥石流固体物质，利用现有沟道排导的措施。

关键词：小型支沟;泥石流;防护措施

1工程概况

某水泥厂生产线位于西藏海通沟内（河口上游 1.5km  至河口段）。根据勘查报告，海通沟近期发生过泥石流。鉴于流域内基岩破碎，广泛分布着崩滑堆积物和坡面松散堆积物，坡面松散物质侵蚀与崩塌滑坡转化为泥石流的可能性较大，该沟今后还可能发生一定规模的泥石流。海通沟流域一旦暴发泥石流，将对水泥厂产生影响。施工期，海通沟泥石流将进入施工场地，危及施工人员及建筑物安全。完工后泥石流侵蚀弃渣可能增加泥石流规模，并造成主河的堵塞溃决形成系列的灾害链。为保证水泥厂的正常施工与运行，必须进行海通沟泥石流治理。

2防护工程设计标准

根据中国地质调查局《泥石流灾害防治工程设计规范》（DT/T0239-2004）规定，该泥石流防治工程安全等级应定为二级，同时结合水泥厂的设计标准，泥石流防治工程主体工程设计标准按50年一遇的降雨强度设计。海通沟50年一遇泥石流容重为1.482g/cm，泥石流峰值流量为82.42m/s，一次浆体总量为7.83万m，固体总量为2.22万m。

3泥石流防护工程设计思路

海通沟沟道宽度總体上游狭窄，而下游逐渐变宽，但局部有宽窄相间的特点，甚至有狭窄的沟谷，为治理工程设置拦挡坝提供了有利条件，表现为在这些部位建拦挡坝时坝体的长度相对较小，且这些沟段沟道纵坡较缓，上游沟道相对开阔，修建拦挡工程其库容较大，对泥石流峰值流量的调节作用效果显著。考虑沟内通村公路的交通需要，拦挡坝高度不宜过高，采用特制泥石流拦挡网与拦挡坝结合的方式。

4泥石流防护工程方案设计

4.1坝线选择

根据现场地形调，在距海通沟沟口上游约1690m处及其下游300处分别新建一座拦挡坝。

4.2坝型选择

混凝土格栅坝功能主要为三个方面，一是通过其有效库容拦挡泥石流中的固体物质，降低流体重度，减轻对下游的危害;二是通过坝体的削峰减流作用调节泥石流流体峰值流量，增加下游排导工程或自然沟道的安全性，三是通过坝体的有效拦砂作用，降低过坝泥石流重度。考虑沟内通村公路的交通需要，拦挡坝高度不宜过高，采用特制泥石流拦挡网与拦挡坝结合的方式，减少对通村公路的影响。

4.3坝顶高程

海通沟该段平均纵坡为4%，回淤纵坡纵坡采用3%。由于海通沟各坝位上游回淤范围形态多不规则，因此库容的计算方法为：根据回淤纵坡图解求得回淤长度和库尾高程，据此在平面图上圈定回淤范围，计算回淤范围面积，再乘以库区平均深度计算其回淤库容。同时考虑拦挡网在拦截泥石流时高度上有20%～25%的损失。1#拦挡坝高程3626m对应的库容为12071m;2#拦挡坝高程3611m对应的库容为10608m。

4.4建筑物设计

1#拦挡坝为混凝土格栅坝，坝长度25.7m，坝顶宽度3.0m，坝高3m，上游坡面坡比为1：0.7，下游坡面坡比为1：0.3。坝体布置2个排泄槽，槽宽3m，槽深1.8m，槽间距3m。坝体右侧设置隔墩，高度4m，顶宽3m;坝体中部设置中墩，高度4m，顶宽2m;坝体左侧设置1.2厚C20埋石混凝土墩。坝顶设置3m高泥石流拦挡网，宽度分别为12.8m和11.3m。

2#拦挡坝为混凝土格栅坝。混凝土格栅坝坝顶长度25.6m，坝顶宽度3.0m，坝高3m，上游坡面坡比为1：0.7，下游坡面坡比为1：0.3。坝体布置3个排泄槽，槽宽3m，槽深1.8m，槽间距3m。坝体右侧设置隔墩，高度4m，顶宽3m;坝体中部设置中墩，高度4m，顶宽2m，;坝体左侧设置1.2厚C20埋石混凝土墩。坝顶设置3m高泥石流拦挡网，宽度分别为12.3m和11.8m。

根据分析计算成果，拦挡网采用VX180型。拦挡网采用具有强大的弹塑性变形能力ROCCO 环形网，采用特殊的防腐技术，使用寿命可达30年以上。

4.5坝体稳定和地基应力验算

4.5.1拦挡工程设计工况和荷载组合

按前述设计标准，设计拦挡工程设计工况按满库过流、半库过流、空库过流三种特征结合地震因素（考虑地震和不考虑地震），共有六种工况组合，分别为工况Ⅰ满库过流（不考虑地震）、工况Ⅱ满库过流状态（考虑地震）、工况Ⅲ为半库容过流状态（不考虑地震）、工况Ⅳ为半库容过流状态（考虑地震）、工况Ⅴ为空库过流状态（不考虑地震）和工况Ⅵ为空库过流状态（考虑地震）。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）拟建场地地震烈度为Ⅶ度，基本地震动峰值加速度值为 0.15g。

4.5.2坝体荷载计算

设计工作中对坝体荷载进行了计算，其主要计算公式、计算参数及结果分别如下：

1）泥石流水平压力按朗肯主动土压力公式计算：

4）坝下防冲刷设计

防止过坝泥石流流体的冲刷，护袒长3m，护坦厚度按1.0m设计，采用大块石填筑。

5结语

根据海通沟泥石流形成条件、运动和堆积特征结合泥石流危害对象的分布等，本次工程采用工程措施拦截泥石流固体物质，利用现有沟道排导的措施。拦挡坝和拦挡网相结合的设计方案，既解决了当地村民的出行，又降低了工程投资。

参考文献：

[1]贺咏梅，成铭. 柔性防护技术在泥石流防护中的应用及研究进展. 水土保持研究，2007，7：14-3.

[2]郭根柱. 柔性防护技术在泥石流治理中的应用[J]. 大科技，2018（17）：193-194.