獅尾河流域地質災害治理防護堤工程施工設計問題討論

王新建，閆新亮，李 鋒

(北京中色資源環(huán)境工程股份有限公司，北京 100012)

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獅尾河流域地質災害治理防護堤工程施工設計問題討論

王新建，閆新亮，李 鋒

(北京中色資源環(huán)境工程股份有限公司，北京 100012)

云南省云龍縣獅尾河流域地質災害治理防護堤工程的施工設計存在不少問題，特別是河道地形變化和防護堤越過已建固床壩這2個問題，嚴重制約著施工進度，影響著施工質量和工程安全。在分析原施工設計存在的問題的基礎上，提出了切實可行的解決辦法，并取得了良好的治理效果。

防護堤；施工設計；泥石流；地質災害治理

1 項目背景

云南省云龍縣城獅尾河流域地質災害防治工程是我公司在云南承接的第一項地質災害治理工程。

云龍縣城曾發(fā)生過多次滑坡、泥石流地質災害，特別是1993年8月29日，獅尾河流域暴發(fā)特大型泥石流，直接經濟損失達7億余元，其中獅尾河流域造成直接經濟損失8629萬元。雨季一來，云南省云龍縣大范圍發(fā)生滑坡、泥石流地質災害，這些地質災害給當?shù)厝嗣裆⒇敭a造成了巨大的損失，云龍縣城地處地質災害頻發(fā)區(qū)，且地質災害損失十分嚴重，災情發(fā)生后得到了各級人民政府和社會各界的高度重視。

由于各級政府對該區(qū)地質災害的重視而對該區(qū)泥石流進行了幾次治理：1994年完成了V形復式排導槽治理(見圖1)。1994—1997年期間共完成防沖堤600余米，谷坊30道，固床壩30道，攔砂壩5道(見圖2)。

圖1 復式V形排導槽

圖2 攔砂壩照片

1997年9月3日，獅尾河流域又暴發(fā)特大泥石流，現(xiàn)場估測流量達208 m3/s，大于200年一遇的洪水泥石流流量(198 m3/s)。修建的復式V形排導槽工程初見成效，泥石流順利通過，未對和平村、象麓村及云龍縣城產生大的危害。2011年8月16日，獅尾河流域再次暴發(fā)特大泥石流，由于獅尾河流域采取了一些治理措施，如復式V形排導槽、谷坊群、攔砂壩及固床壩工程，泥石流順利通過，未對和平村、象麓村及云龍縣城產生大的危害。這2次泥石流均能順利通過，說明前期獅尾河流域治理措施發(fā)揮了較大的作用。

但由于近幾年地質災害增多，現(xiàn)有的工程已不能滿足治理滑坡、泥石流地質災害的要求，為了進一步控制并減輕滑坡、泥石流地質災害的危害，使云龍縣及其縣城經濟較快發(fā)展，2011—2013年，大理州及云龍縣委托有關單位對獅尾河進行了詳細的勘查設計治理。2014年1月，我單位中標云龍縣城獅尾河流域地質災害防治工程項目。

施工過程中，遇到了一系列設計問題，將本計劃開工的日期一再推遲，根據(jù)記錄應該影響了1個月的工期。如果不解決，將會嚴重影響施工質量和工程安全。

2 施工設計概況和存在的問題

2.1 施工設計概況

2.1.1 綜合布置

干溝場箐谷坊壩GF1、GF2、GF3、GF4、GF5及獅尾河谷坊壩GF6；獅尾河攔砂壩LS1；獅尾河防護堤4段757 m。

2.1.2 防護堤設計概況

(1)防護堤主要設置在干溝場村—山井村獅尾河兩岸加固或修建，設在獅尾河兩側，沿溝邊砌筑，總長約3.681 km，采用C25毛石砼。

(2)兩側防護堤凈寬按無底排導槽進行計算，設計縱坡降為40‰，彎道的曲率半徑R=125.0 m，設計流速Vc采用設計頻率30年一遇之值為7.47 m/s、設計流量采用設計頻率30年一遇之峰值流量Qc=128.90 m3/s。

(3)設計荷載、抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆、結構穩(wěn)定、合力偏心距及基底應力的驗算均符合防護堤結構穩(wěn)定性驗算，設計防護堤滿足設計規(guī)范安全要求。

(4)防護堤呈梯形形狀，上寬800 mm，下寬1680 mm，彎道段下寬為1780 mm。

(5)以清基線為基準，對清基線以上部分作挖方處理，對清基線以下部分作填方處理，保證防護堤埋深≮1.5 m，地面以上有效高度≮2 m，彎道位置有效高度≮2.5 m，彎道超高過渡段≮5 m；防沖地段，基礎加深2～3 m。

(6)防護堤按10～15 m設計伸縮縫一條，縫中填塞瀝青麻筋或杉木板，填塞深度≮25 cm。

(7)根據(jù)地下水情況，應在防護堤上適當增設排水孔(主要是防護堤位于坡體下部且緊臨坡體段)，排水孔可采用?80 mm PVC管，排水孔外傾4%。

(8)防護堤進入口采用直墻式翼墻。

(9)防護堤基礎開挖時，開挖臨時坡比均按1∶1放坡；防護堤背面路堤式填土，邊坡坡率按1∶1.5放坡。

2.2 施工設計存在的問題

2.2.1 與已建固床壩處未設置防護堤連接問題

防護堤的修筑會經過數(shù)座已建固床壩，如按設計要求，防護堤高度不低于河床以上2 m，(以圖3為例)將導致整段防護堤坡降的大幅度變化，不利于水流流出，可能會引起水流沖向兩側，不利于邊坡的穩(wěn)定。

圖3 固床壩處防護堤

2.2.2 設計中的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，不能滿足外露高度和埋深的要求

這是因為勘察設計的時間與施工的時間有一定的差距，各種地形情況會發(fā)生變更。

按設計要求，防護堤埋深≮1.5 m，設計文件中已明確給出防護堤基底高程，經實測，對原地面到河床高差數(shù)值的測量后發(fā)現(xiàn)，如果按設計文件中防護堤基底高程施工，將會不滿足埋深≮1.5 m這個條件，如圖4所示。

如果按此設計施工，設計防護堤基底高程與實際防護堤基底可能會產生一定的差值。這個差值可能不固定，有些比設計值大，有些會比設計值小。具體見表1。

圖4 基底產生的設計差值

表1 實際防護堤基底與設計防護堤基底的差(部分數(shù)據(jù))

2.2.3 防護堤與旁邊公路的橫穿涵洞未設置連接措施

防護提F8—F9段及F40—F41段公路涵洞與此兩段防護堤形成直接對沖，可能對防護堤造成破壞。如圖5所示。

圖5 對接公路涵洞

一般應采取連接措施與防護堤有效地連接，保證防護堤的穩(wěn)定。

2.2.4 個別段落臨近公路的防護堤有高大陡的土質邊坡，未采取加強措施

獅尾河流域地質災害防治工程在勘查設計階段，旁邊的黃金公路大橋還未開工。治理項目開工后，地形發(fā)生了很大的變化。

其中有一座大橋橫跨獅尾河，大橋建成后，造成局部高大陡的邊坡，按照常規(guī)的設計尺寸(上寬800 mm，下寬1680 mm的尺寸，深度3.5 m)無法滿足防護堤穩(wěn)定性的要求。

原因有4個：(1)原來大橋下游50 m范圍內填筑的土石邊坡較陡，根據(jù)實測應該在1∶0.5以上；(2)填方高度有10～15 m高；(3)上方為公路，動荷載較大；(4)防護堤基礎開挖不在填方邊坡坡腳以外，在坡腳里邊約3～5 m，造成填方坡率更陡，實測坡率>1∶0.75。

以上原因造成該處防護堤不穩(wěn)定，進而會影響黃金公路(即躍龍公路)的安全。如圖6所示。

圖6 高大陡邊坡防護堤

2.2.5 個別段落基底遇到了基巖，未設置設計措施

獅尾河上游F49—F56段遇到了巖石基底，設計上未采取有效的施工措施，這樣造成防護堤與基巖不能有效地連接在一起，不利于防護堤的穩(wěn)定，特別是該處位于河道轉彎處，水流急速，容易引起防護堤的損壞。

2.2.6 大部分段落地下水豐富，未采取處理措施

防護堤位于獅尾河兩側，地下水豐富(見圖7)，設計中并未采取有關的設計措施，而是直接傾倒毛石混凝土。這樣造成基底應力不達標，影響防護堤的穩(wěn)定，長期會造成防護堤的斷裂。按照施工規(guī)范規(guī)定，如此的基底應該設計增加基底應力的措施。

圖7 地下水豐富

3 施工中的解決辦法

3.1 與已建固床壩處未設置防護堤連接問題

經過與設計單位協(xié)商，采取控制銜接段斜坡比率的方法，兩端仍然按照設計的外露高度2.0 m、埋深1.5 m設置防護堤。一般比率設置為1∶0.75。同時，將底部固床壩上部鉆孔植入連接筋，一般采用?16 mm的螺紋鋼，間距符合設計，縱向間距50 cm，橫向間距60 cm，植入壩體30 cm，外露50 cm。

如將此兩段直接連接起來，既能保持坡降的連續(xù)性，也能保證美觀，如圖8所示。

圖8 跨結構物連接設計

根據(jù)實際測量兩段高差，按照斜坡斜率1∶0.75的設置，連接長度一般在15～20 m。增加工程量有限。

3.2 設計中的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，不能滿足外露高度和埋深的要求

因為勘查設計的時間與施工時間的相距較遠，地形變化比較明顯，所以這種變化非常正常。經過設計單位和建設方同意，我們確定了工作原則，重新進行了測量，點位不變，重新測定河床高程，按照施工圖確定的外露高度和埋深重新確定，防護堤的高程包括頂面高程和底面高程，經設計代表同意，重新繪制設計變更施工圖。

3.3 防護堤與旁邊公路的橫穿涵洞未設置連接措施

橫跨公路的涵洞邊坡很陡，水流很急，對連接獅尾河河道會造成很大的沖刷，而且還會有短距離的泥石流滾落，不利于防護堤的穩(wěn)定。

經過與設計方設計代表充分協(xié)商，最后確定了采用跌水排水溝連接獅尾河河道的方式連接，連接采用漿砌石鋪砌，具體見圖9。

圖9 連接跌水溝設計

排水溝砌體采用M10漿砌片石砌筑；石料抗壓強度≮30 MPa；溝頂和溝底采用M10漿砌片石，厚度30 cm，砂漿抹面厚度2 cm；溝邦要求平整光滑；排水溝坡度按涵洞口至擬建好的防護堤頂放坡即可，排水溝與擬建防護堤段做到過度美觀。排水溝每10 m設2 cm寬伸縮縫，縫內填塞瀝青木板，沿內面和頂面填塞，填塞深度≮15 cm。

圖中挖方與回填工程量需根據(jù)現(xiàn)場來確定，回填用膨脹性小的碎石土或沙土，不得用膨脹性大的材料，回填前需夯實排水溝基礎。

3.4 個別段落臨近公路的防護堤有高大陡的土質邊坡，未采取加強措施

對于該處的危害治理，建設方和設計方非常贊同，提出了相應的修改意見。一般對防護堤的形式寬度和高度進行了相應的調整。具體見圖10。

本段防護堤長20 m，采用C25毛石混凝土砌筑防護堤；從圖10可以看出，頂寬變成了1200 mm，底寬變成了2667 mm，最重要的是底部采用了斜面坡度，坡度為0.1∶1，由此引起總高度變?yōu)?222mm，迎水面由直立改為1∶0.1的坡度，背水坡改為1∶0.25的坡度。

圖10 高大陡坡防護堤設計

施工時按照專項安全施工方案采取一系列防護措施，加強安全監(jiān)管和公路的監(jiān)測，確保了施工無安全事故。

3.5 個別段落遇到了基巖，未設置設計措施

獅尾河上游段遇到了巖石基底，設計上未采取任何措施，問題提出后，設計方非常重視，負責人到現(xiàn)場查看，提出了非常有效的辦法，具體如下。

(1)沖洗巖石面，保證無銹污等附著在巖石面，光滑巖面要鑿毛。

(2)連接筋采用?16 mm的Ⅱ級鋼，采用?22 mm鉆頭鉆孔，沖洗潔凈，用42.5水泥漿液灌滿，然后插入加工好的鋼筋。應保護連接筋在水泥漿終凝前不受到碰撞。

(3)連接筋的布置縱向為50 cm，橫向布置根據(jù)高程位置布置2～4排，呈梅花形布置。施工中根據(jù)原堤身的實際情況，縱向間距可以做適當調整，但最大不能超過50 cm，可以適當加密。

(4)連接筋橫向間距根據(jù)不同高程面的位置，間距一般為60 cm，布置1～2根。

(5)鋼筋外漏長度為50 cm，埋深為30 cm，總長度為80 cm。

(6)鋼筋和水泥的材料質量應符合國家有關檢驗和驗收標準。

施工效果見圖11。

3.6 大部分段落地下水豐富，未采取處理措施

圖11 施工效果

碎石墊層、貧混凝土墊層、砂墊層，我們根據(jù)地質情況選用了碎石墊層，既增加了防護堤的穩(wěn)定性，又能給建設方節(jié)省資金。

墊層厚度一般采用20 cm，表面5 cm厚度采用粒徑<10 mm的碎石，下部15 cm厚度采用20～31.5 mm的碎石，攤鋪均勻，夯實。

4 實施效果

通過我方的努力，施工工期順利保證，整體治理工程的工程質量得到了有效保證，施工安全得到了有效保證。按照大理州政府的要求順利在要求的工期前完成了治理任務。從2014年至今，已經歷了3個年度，未發(fā)生質量安全事故，經受了洪水的考驗。

5 結語

地質災害的防治和治理相對比較不完善，各地在勘查設計上還存在好多不完善的地方，同時資金的欠缺也會造成設計上的不完善。需要施工單位或監(jiān)理單位在實施工程的過程中，盡量完善，以保證治理工程的預期效果。

[1] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范[S].

[2] GB 50010—2002,混凝土結構設計規(guī)范[S].

[3] GB 50204—2002,混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范[S].

[4] JBJ 18—96,鋼筋焊接及驗收規(guī)范[S].

[5] 張盛鯤,彭敏.汶川地震災區(qū)文家溝特大地質災害防治引水隧洞設計與動態(tài)施工[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2013,40(3):71-74.

[6] 李乾坤,石勝偉,韓新強,等.國內地質災害機理與防治技術研究現(xiàn)狀[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2013,40(7):52-54.

[7] 梁柱,陳燕,陳宏偉.特大型泥石流地質災害治理工程[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2013,40(8):70-74.

Discussion of Construction Drawing Design for Geological Hazard Protection Embankment in Shiweihe Basin/

WANGXin-jian,YANXin-liang,LIFeng

(SINOREX Resource and Environment Engineering 〈Beijing〉 Co., Ltd., Beijing 100012, China)

In the construction process of Shiweihe of Yunlong County, Yunnan Province, some problems in the design of geological disaster control were encountered. There are many designing mistakes in the construction drawings of the protection embankment, especially the river terrain changes and protection embankment crossing over the built dam, which seriously restricted the construction progress, the construction period was delayed for a month and the construction quality and engineering safety were affected. Based on the actual project situation, some feasible solutions are put forward in this paper.

protection embankment; construction drawings design; debris flow; geological disaster prevention

2017-03-02

王新建，男，漢族，1971年生，高級工程師，工程測量專業(yè)，從事工程技術及管理工作，北京市朝陽區(qū)安外北苑五號院四區(qū)，905484285@qq.com。

TV64

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1672-7428(2017)06-0069-05