樁基礎(chǔ)在大型泥石流攔砂壩中的應(yīng)用

袁 磊 ，張安琪

（1.四川省地質(zhì)工程勘察院，成都 610072；2.中鐵二院成都地勘巖土工程有限責(zé)任公司，成都 610072）

2008年9月24日北川縣遭遇大暴雨，魏家溝爆發(fā)泥石流，泥石流沿魏家溝主溝向北川老縣城方向傾瀉而下，大量泥石流淤積在溝口－北川老縣城東南側(cè)一帶，魏家溝主溝泥石流在曲山鎮(zhèn)任家坪沖出溝道，部分淹沒(méi)任家坪處北川中學(xué)廢墟。致使大部分地震遺跡被掩埋。泥石流共造成任家坪村受災(zāi)432戶(hù)、1572人，失蹤死亡22人。 魏家溝泥石流沖出量達(dá)50.5×104m3。根據(jù)調(diào)查魏家溝流域內(nèi)固體物源總量約1350.11×104m3，其中參與近期泥石流活動(dòng)量約 185×104m3，具備發(fā)生泥石流的物源基礎(chǔ)，一旦發(fā)生暴雨，將有再次暴發(fā)泥石流的可能。治理方案的設(shè)計(jì)主要以攔擋為主，排導(dǎo)為輔，整個(gè)治理工程共設(shè)計(jì)5座攔砂壩，21座谷坊壩，557m長(zhǎng)防護(hù)墻，694m排洪溝；其中最關(guān)鍵的魏家溝 1#攔砂壩全長(zhǎng)245.5m，高18.8m，為混凝土和堆石面板結(jié)合壩體結(jié)構(gòu)，總庫(kù)容達(dá)32×104m3，基礎(chǔ)采用樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)，工程于2011年12月竣工驗(yàn)收，隨即進(jìn)入運(yùn)行監(jiān)測(cè)期，于2012年12月監(jiān)測(cè)結(jié)束，運(yùn)行效果良好。本文就樁基承臺(tái)在大型泥石流治理工程中應(yīng)用及其效果進(jìn)行分析總結(jié)。

表1 魏家溝各支溝流域特征表

1 泥石流發(fā)育概況

魏家溝泥石流位于北川縣曲山鎮(zhèn)任家坪，流域面積為7.9km2。流域內(nèi)分布三溝，主溝魏家溝，支溝席家溝和花石板溝，溝道流域特征見(jiàn)表1。

“5.12”地震后，物源區(qū)內(nèi)共發(fā)育 32處地質(zhì)災(zāi)害，2008年9月24泥石流沖出量達(dá)50.5×104m3，魏家溝主溝沖出量約10.5×104m3，席家溝沖出量為 16.6×104m3，花石板溝沖出量為 23.5×104m3；溝內(nèi)還存有大量的松散堆積物，總量約 1350.11×104m3，其中潛在不穩(wěn)定物源 1003.25×104m3，占73.31%，欠穩(wěn)定物源346.86×104m3，占25.69%，參與近期泥石流活動(dòng)量約185×104m3，占欠穩(wěn)定物源的53.33%，具備發(fā)生泥石流的物源基礎(chǔ)，一旦發(fā)生暴雨，將有再次暴發(fā)泥石流的可能。

圖1 魏家溝泥石流流域分布圖

2 治理工程概況

治理工程等級(jí)綜合評(píng)定為Ⅱ級(jí)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇，設(shè)計(jì)一次沖出量為70×104m3，整個(gè)治理工程共設(shè)計(jì)5座攔砂壩，21座谷坊壩，557m長(zhǎng)防護(hù)墻，694m排洪溝，其中魏家溝主溝4座攔砂壩，一座谷坊壩，席家溝1座攔砂壩，5座谷坊壩，花石板溝13座谷坊壩，老熊溝2座谷坊壩，壩體攔蓄總庫(kù)容54.3×104m3，固床25萬(wàn)m3，攔固總量為79.3×104m3。

圖2 魏家溝1#攔砂壩立面圖

圖3 魏家溝1#攔砂壩平面圖

其中魏家溝1#壩長(zhǎng)度245.46m，中間150m為混凝土重力壩，兩側(cè)為堆石面板壩，有效壩高15m，壩基為新近泥石流堆積體，深度3～12m，固結(jié)程度差，承載力不足，壩基礎(chǔ)采用樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)，共設(shè)置84根樁，樁長(zhǎng)8～12m，樁徑1.2m，端承摩擦樁，采用沖擊成孔施工工藝，攔砂壩總庫(kù)容達(dá)到32×104m3（圖2～3）。

照片1 魏家溝1#壩施工期間

照片2 魏家溝1#壩完工后

工程于2010年3月12日開(kāi)工至2011年10月主體完工，2011年12月通過(guò)初步驗(yàn)收（照片1、2）。

3 工程運(yùn)行及監(jiān)測(cè)概況

工程施工期間和完工后，魏家溝流域多次發(fā)生強(qiáng)降雨，有監(jiān)測(cè)記錄的主要有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”降雨量達(dá)20年一遇，2012年8.17和8.18降雨量已超過(guò)50年一遇。以上幾次降雨累計(jì)沖出量約為22×104m3，剩余總庫(kù)容為32.3×104m3。工程達(dá)到了治理效果和設(shè)計(jì)初衷，有效的保護(hù)了地震遺址。

表2 TWJ-1和TWJ-2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，壩體的沉降和水平位移在施工后基本穩(wěn)定，變形均在允許范圍內(nèi)，變形主要集中在6～9月，該段時(shí)間正值汛期，變形主要受洪水和泥石流等外力的影響，和降雨監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致。

圖4 降雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)YLJX-1累積降雨量直方圖

圖5 降雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)YLJX-1日降雨量直方圖

4 結(jié)論

1）攔砂壩是泥石流治理工程中有效的工程措施；

2）新近堆積泥石流堆積體上修建攔砂壩采用樁基礎(chǔ)可有效的解決壩體的不均勻沉降問(wèn)題；

3）工程運(yùn)行期間壩體變形主要受外力的影響，變形量比較??；

4）泥石流治理工程中壩體的變形沒(méi)有具體的規(guī)定，參照建筑物變形規(guī)定過(guò)于保守，直接關(guān)系到壩體的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)型式，影響治理工程的經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)。

圖6 TWJ-1累積水平位移-時(shí)間過(guò)程曲線

圖7 TWJ-1累積沉降-時(shí)間過(guò)程曲線圖

圖8 TWJ-2累積水平位移-時(shí)間過(guò)程曲線

圖9 TWJ-2累計(jì)沉降-時(shí)間過(guò)程曲線圖

[1] 周必凡，李德基，羅德富，呂儒仁，楊慶溪.泥石流防治指南[M].北京：科學(xué)出版社，1991.

[2] 張雁，劉金波等.樁基手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3] 建筑樁基技術(shù)規(guī)范，（JGJ 94-2008），中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.