北京市泥石流治理工程施工中的若干问题

谢伯明，曾令强

（北京市矿产地质研究所，北京 101500）

随着我国社会、经济的高速发展及防灾减灾科学的进步，国家加强了对泥石流防治的统一管理，增大了资金的投入，泥石流防治技术日益成熟。泥石流破坏力较强，它不仅对于当地的地质环境造成永久性的破坏，还严重地影响到当地居民的生产和生活，有时甚至造成大量的人员伤亡和财产损失（齐干等，2019；刘希林，2000）。

北京市前后开展了多期不同层次的与泥石流相关的调查与评价工作，查明了全市泥石流突发地质灾害及其隐患的发育特征、分布规律及形成的地质条件（南赟等，2020；王海芝等，2021）。每年开展汛期泥石流地质灾害应急调查工作，开展了大量的泥石流地质灾害危险性评估、地质灾害勘查及治理设计项目，并结合实际现状进行了部分项目的治理工作。通过治理项目的实施，切实起到了减灾或消灾的效果。

本文通过北京某泥石流沟灾害治理工程中解决地形地貌变化、嵌固深度不足、涵洞出入口高差较大等问题，强调在地质灾害治理过程中，及时组织施工，强调设计人员做好项目过程跟踪和再设计，强调工程以治理目的为目标，采取经济可行的工程措施；强调在项目移交后，发挥其治理作用的重要性。根据过程中跟踪和经验总结，提出了一些解决办法和工作思路，为该类地质灾害治理工程提供一些思路和借鉴。

1 北京泥石流基本情况

1.1 泥石流隐患分布情况

北京地区由于地形条件复杂，断裂构造发育，山区人工修坡和矿山开采活动，造成采矿废石、煤矸石、选矿尾矿、冶炼废渣等固体废料堆积，为泥石流的发生提供了丰富的物源，生态环境极其脆弱，极易形成泥石流地质灾害（董桂芝等，1994；张熤等，2018）。

泥石流是北京地区主要的地质灾害类型之一，截至2021年6月底，北京突发地质泥石流隐患有819处（华金玉，2022），分布于北京10个区，其中密云、怀柔和房山等山区泥石流隐患较多。详见表1。

表1 各区泥石流隐患数量统计表Tab.1 Statistical table of the number of hidden debris flow hazards in each district

1.2 泥石流治理现状

近年来，北京市开展了大量的泥石流地质灾害治理工作，从治理情况来看，取得了较好的社会效益、经济效益和环境效益，为北京市的和谐发展创造了条件，保障了人民群众财产安全。

泥石流治理工程涉及水文地质、工程地质、环境地质，是一项复杂的治理工程（张春山，1995）。在泥石流现阶段治理实施过程中，常因一些客观因素，造成治理项目存在一定问题：如因资金不足、勘察设计不深入、施工工期不适宜（冬季施工）、施工管理不严格、参考技术标准不规范等，造成治理的工程存在缺陷，甚至存在发生次生泥石流风险，造成治理效果不明显，治理隐患不彻底的现象时有发生。

1.3 泥石流工程治理措施

泥石流治理工程的主要目的是削弱泥石流破坏强度，引导规范泥石流活动途径和范围，消除泥石流地质灾害隐患，保障周边地区人民群众生命财产安全。根据北京泥石流成因和各地区工程地质条件，分为以下几种防治措施：①沟道清理工程：扩大河道容纳能力，防止洪水的雍积及漫至河岸、机耕路。②排导工程：如排水沟、导流堤、涵洞、盖板涵，规范泥石流流径，削弱泥石流强度；③拦挡工程：如拦挡坝、谷坊等，拦截泥石流，削弱泥石流强度，沉积砂石，减小泥石流破坏能力；④防护工程：如护坡、挡墙，保护房屋、道路等工程设施，抵御泥石流的冲击。

1.4 泥石流灾害治理过程中常见问题

在治理过程中，常常因为工程经费短缺、监测预警信息不完善、工程占地索赔、地形地貌变化、参考规范不标准等事宜，造成工期延误、资金超支、施工协调难度大、与设计意图不符等诸多问题，导致工程与预期效果有较大差距，增大了施工难度（申健等，2018）。

2 泥石流治理工程实例

2.1 治理工程方案设计

治理工程位于北京市密云区太师屯镇流河沟村，距太师屯乡政府约6.0 km，邻近101国道、密云002县道，流域面积约2.26 km2。前庄子沟距离101国道、密云002县道较近，交通条件便利。

泥石流灾害治理工程设计标准按百年一遇暴雨强度标准进行设计，主要治理内容为沟道清理工程（土方开挖19305.5 m3，回填23716.1 m3）、拦挡坝工程（混凝土拦挡坝、浆砌石谷坊坝）、排导工程（护岸挡墙、盖板涵）、护坡墙工程等，具体内容见表2。

表2 治理工程设计方案基本情况表Tab.2 Basic information of treatment engineering design scheme

2.2 实施历程

该治理工程设计方案于2017年3月通过专家评审，历时两年多，于2019年4月进场施工，并于同年7月15日施工完毕，施工历时103天。工程实施过程中，因场地协调问题（包括涉及的施工临时占地、树木、农作物等赔偿问题），造成项目延期两年才开始进场施工。工程治理区历经两个汛期，施工时场区内的地形地貌与设计时期相比发生了较大变化，导致不能按照原设计图纸进行施工，本着实事求是的原则，对原设计方案进行了合理优化，满足施工要求的同时达到设计目的。

2.3 施工中存在的问题与解决方案

施工单位进入现场后对治理区的地形地貌进行测量复核以及工程量复核，通过测量放线，发现局部微地段涉及的施工内容不能按原设计进行施工，需要洽商增加或删减等技术优化，主要存在以下5个问题：

1）在消除边坡隐患方面存在设计不足

8号护岸墙1#-4#施工段上方存有3～5 m高陡坡，长58.8 m，陡坡上为缓坡耕地，陡坎土质为坡积碎石土，如受长期雨水冲刷容易发生坍塌，堵塞河道。为了防止陡峭坡面坍塌，保护河道及上方耕地，经参建各方研究确认在该施工段修建护面挡墙，与下部的护岸墙形成阶梯式挡墙格局。如图1所示。

图1 优化后的阶梯式挡墙方案Fig.1 Optimized stepped retaining wall scheme

2）部分谷坊坝及拦挡坝坝肩嵌固深度不足

治理区内河道经历两次汛期，急流多次冲刷两岸，导致河道宽度加大，使得部分拦挡坝坝肩设计嵌固深度不足和部分谷坊坝的长度不够。为确保项目治理达到设计目的，重新优化设计图纸，通过适当增加拦挡坝长度，使得嵌固深度符合设计要求，同时加设导流墙，减小急流对坝肩及其根部的冲刷，确保拦挡坝在洪水期安全发挥拦挡作用，如图2所示。

图2 优化后的拦挡导流设计Fig.2 Optimized arresting diversion design

另外，根据河道的实际宽度，随之调整谷坊坝的长度，实现谷坊坝的固源挡水的作用。

3）因河道地形变化，导致桥涵出水口与下游落差较大

因汛期水流的冲刷导致河道地形高差发生较大变化，导致设计中桥涵出水口处标高与清理河道顶标高相差约3.5 m。如此大的落差，汛期的洪流会形成较大的冲击能量，对下游的河道面形成较大的冲刷，一方面影响桥涵的基础稳定性，另一方面会造成下游河道砂卵石等土体的流失。

鉴于上述原因，在原设计护坦的基础上，结合现场实际增设浆砌石坡面护坦和下游河道护坦，保护桥涵基础的同时减小急流对河道的冲刷，如图3所示。

图3 优化桥涵护坦设计Fig.3 Optimized design of bridge culvert guard

4）部分落差较大的河段无护底或其他工程措施

落差较大的河段在洪水期易形成较大的冲击能量，导致河底砂卵碎石等流失，且对河道两侧的护岸墙基础稳定性造成影响。为防止上述情况发生，在急流地段采用整体浆砌石护底措施或者在护岸墙根部设置防冲刷矮墙，确保护岸墙的整体稳定和安全。

5）河道清理物源较多而无存放措施，挡墙较高而顶部无防护安全措施

因河道经历两个汛期，原设计的“挖填平衡”原则已不适宜，导致大量物源不能按原设计进行回填和存放，致使现场渣土堆放坡度较大，形成物源，存在安全隐患；护岸墙较高（护岸墙外侧有乡村便道），无护栏等安全防范措施，存在道路交通安全隐患。这些问题是需要在设计之初进行充分考虑并落实有关安全措施的。

3 结论与建议

1）在今后的地质灾害治理过程中，加强前期勘察工作的精细化和保持设计方案一定的冗余度和超前思考是必要的。在施工过程中，加强参建各方的沟通（尤其要加强现场与设计的沟通）是解决施工问题的关键一环。在发现有关问题的时候，既要在专业的基础上思考解决办法，达到设计目的，同时也要考虑经济、可行性及工期等相关要求。通过有效的工程治理措施改善地质环境条件，消除地质灾害带来的威胁，为国民经济建设和社会发展作出贡献。

2）通过本地质灾害治理工程的实施，山区地质灾害治理项目应做好工程各阶段的紧密衔接，尤其是工程开展时各阶段的及时衔接，做好各项协调，保证如期开工（设计与施工阶段不应间隔时间过长）。加强设计阶段的质量控制和施工阶段设计方案的优化，对工程质量控制有着突出的先行作用。设计阶段在关键治理部位、工序、节点的深入剖析，优化细节，确保设计方案符合治理要求且经济可行。施工阶段应加强图纸会审工作，尤其是有关地形地貌变化、坐标标高不一致、设计不足等问题应做详细地探讨与明确，另外还应加强基础验槽、第三者安全防护、成品保护与维护等工作。

3）在施工过程中，加强各参建单位与地方的沟通交流，解决临时占地和永久占地等相关问题，是确保工程顺利开展的有力措施。设计单位积极投入施工全过程的设计服务工作，解决现场因地形变化、设计不足、地方意见等相关问题，合理优化设计方案，为地质灾害治理的顺利施工提供有效帮助。

4）项目验收合格并移交地方后，应组织专业人员在汛期后查看工程成品的运行和维护情况并做好相关记录，对存在的问题要及时报有关部门或相关单位尽快解决。汛期后河道的清理（尤其是拦挡坝迎水面的清淤）及其他设施的维护是项目移交后期的工作重点，应确保其在汛期正常发挥作用。