漳縣殪虎橋鄉(xiāng)竹林溝泥石流防治監(jiān)測(cè)措施探討

崔 雯

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

1 項(xiàng)目背景

依據(jù)財(cái)政部《特大型地質(zhì)災(zāi)害防治專(zhuān)項(xiàng)資金管理辦法》《甘肅省地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系建設(shè)方案（2014-2018）》和《甘肅省地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系建設(shè)項(xiàng)目管理辦法》結(jié)合定西地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系建設(shè)具體要求，2018年度擬開(kāi)展竹林溝泥石流治理工程。2018年1月，《漳縣殪虎橋鄉(xiāng)竹林溝泥石流治理工程可行性研究報(bào)告》通過(guò)了省國(guó)土資源廳組織的可行性研究審查，于2018年4月，由甘肅省國(guó)土資源廳以甘國(guó)土資環(huán)發(fā)[2018]18號(hào)文件和定國(guó)土資發(fā)[2018]81號(hào)文件，同意對(duì)“漳縣殪虎橋鄉(xiāng)竹林溝泥石流治理工程”進(jìn)行立項(xiàng)實(shí)施。2018年6月，《漳縣殪虎橋鄉(xiāng)竹林溝泥石流治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》通過(guò)了省國(guó)土資源廳組織的初步設(shè)計(jì)審查。2018年8月，根據(jù)中標(biāo)通知書(shū)，甘肅有色工程勘察設(shè)計(jì)研究院完成了《漳縣殪虎橋鄉(xiāng)竹林溝泥石流治理工程施工圖設(shè)計(jì)》的編制工作。竹林溝施工區(qū)域范圍主要為近溝口溝道及下游村莊段，長(zhǎng)約700m，寬約50m，面積約0.035km2（如圖1所示）。

圖1 研究區(qū)范圍圖

2 研究區(qū)工程地質(zhì)特征

2.1 巖土體工程地質(zhì)參數(shù)

1）攔擋壩的布置：攔擋工程布置的主要目的在于消峰減流，減小泥石流峰值流量，并阻擋泥石流溝內(nèi)的大石塊，減少一次泥石流活動(dòng)的物源量，降低泥石流流體重度，經(jīng)攔擋后泥石流剩余物質(zhì)的順利下瀉，同時(shí)通過(guò)泥石流物質(zhì)回淤壓腳起到穩(wěn)固溝床和減輕溝岸崩滑的作用。并減少堵塞主溝的風(fēng)險(xiǎn)。1#攔擋壩壩址處于流通區(qū)上游，泥石流能量在此部分消散，溝床寬度相對(duì)上游大，庫(kù)容較大。壩肩、壩基以碎石為主。2#攔擋壩壩址處于流通區(qū)中下游，較接近溝口，溝道寬度較上游狹窄，并且此段溝床比降較緩，但溝床整體平均比降較大。壩肩、壩基地層條件以碎石為主。

2）攔擋壩壩基工程地質(zhì)條件：1、2#攔擋壩基礎(chǔ)持力層主要為碎塊石，棱角狀，泥石流堆積成因?yàn)橹?，粒徑多?0～300mm之間，級(jí)配不良，排列不規(guī)則，粗顆粒間間隙大，多以粒徑相對(duì)小的碎石、角礫、礫砂填充，母巖多以泥巖為主，該層巖土體主要物理力學(xué)指標(biāo)為γ=22kN/m3，內(nèi)摩擦角Φ=30°，地基承載力特征值450～650kPa。

3）竹林溝排導(dǎo)堤工程地質(zhì)條件：排導(dǎo)堤主要布設(shè)在溝口洪積扇及山前平原區(qū)，基礎(chǔ)持力層以含粉土碎石土為主，洪積成因，該層土體主要物理力學(xué)指標(biāo)為 γ=19kN/m3，內(nèi)摩擦角 Φ=28°，地基承載力特征值 250～450kPa。

根據(jù) 《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2015）及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。

2.2 地基土腐蝕性評(píng)價(jià)

在竹林溝勘查區(qū)TJ03、TJ17和TJ32中取易溶鹽，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)土腐蝕性分析報(bào)告。根據(jù)勘查場(chǎng)地易溶鹽取樣分析結(jié)果，地基土PH值為8.25～8.73，依據(jù)《巖土工程勘查規(guī)范》（GB50021-2009），竹林溝勘查區(qū)腐蝕環(huán)境按Ⅱ類(lèi)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合判定：竹林溝勘查區(qū)土體對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

3 治理工程設(shè)計(jì)

經(jīng)可行性研究及初步設(shè)計(jì)確定，竹林溝泥石流治理采用攔擋+排導(dǎo)工程治理等工程治理措施。其總體設(shè)計(jì)為：（1）在溝道中上游溝道內(nèi)修建2道攔擋壩，以消耗泥石流部分動(dòng)能，減緩泥石流流速，攔擋泥石流中的松散固體物質(zhì)；（2）在下游至鐵溝河河谷區(qū)接現(xiàn)有排導(dǎo)堤新修建雙側(cè)長(zhǎng)約760m的排導(dǎo)堤，以對(duì)主溝道的泥石流進(jìn)行排導(dǎo)；其中，進(jìn)入村莊段根據(jù)交通需要修建5處蓋板涵。

3.1 防治工程施工圖設(shè)計(jì)

1）攔擋壩平面布置：竹林溝溝谷內(nèi)松散固體物質(zhì)堆積較多，且來(lái)源豐富，同時(shí)，溝床比降大，匯水集中，水動(dòng)力強(qiáng)。因此，有效地減緩坡降，封固松散固體物質(zhì)，減少泥石流沖出量，降低泥石流重度，是防治泥石流的基本任務(wù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，設(shè)計(jì)在泥石流溝道流通區(qū)修建2座攔擋壩，以消耗泥石流部分動(dòng)能，減緩泥石流流速，攔截泥石流攜帶的固體物質(zhì)，降低河床比降，減緩泥石流流速。攔擋壩編號(hào)自上游而下為1#、2#攔擋壩，1#與2#攔擋壩間距150m。根據(jù)泥石流一次固體物質(zhì)沖出量以及2座攔擋壩的庫(kù)容，設(shè)計(jì)1#攔擋壩壩高4.0m，2#攔擋壩壩高4.0m。

2）攔擋壩型式選擇：根據(jù)泥石流個(gè)性及溝道的工程地質(zhì)條件，2#攔擋壩的選型為重力式溢流壩，竹林溝2#壩布置于竹林溝主溝道中上游，斷面尺寸設(shè)計(jì)如下：攔擋壩壩頂軸線(xiàn)全長(zhǎng)約24.5m，壩體采用C30混凝土。壩頂寬1.5m，壩體有效高度為4.0m，基礎(chǔ)埋深2.5m，壩頂設(shè)置溢流口，深1.5m，底寬7.68m；迎水面坡度 1∶0.3，背水面坡度 1∶0.1；下部溝谷主流線(xiàn)處設(shè)置一拱形過(guò)水涵洞，高1.2m，寬0.8m；壩體中設(shè)兩排Φ300PVC波紋管排水孔，坡率5%，呈梅花形布設(shè)，攔擋壩排水孔最下一排距地面1.5m，豎向間距1.5m，橫向間距1.5m。

3.2 排導(dǎo)工程設(shè)計(jì)

1）排導(dǎo)堤平面布置：在溝口下游段新開(kāi)挖溝槽，根據(jù)設(shè)計(jì)排導(dǎo)堤單側(cè)長(zhǎng)度為380m，兩側(cè)總長(zhǎng)為760m。設(shè)計(jì)對(duì)排導(dǎo)堤底采用C20混凝土硬化。入口設(shè)計(jì)：排導(dǎo)堤入口采用八字口設(shè)計(jì)；出口設(shè)計(jì)：排導(dǎo)堤出口與G212國(guó)道現(xiàn)有排導(dǎo)堤入口相銜接，以便對(duì)竹林溝溝道的泥石流進(jìn)行排導(dǎo)，使其最終能順利流入鐵溝河，而避免其危害兩岸居民區(qū)。

2）排導(dǎo)堤橫斷面設(shè)計(jì)：排導(dǎo)堤斷面為梯形斷面，渠底寬根據(jù)過(guò)流要求設(shè)計(jì)，排導(dǎo)堤底寬4.6，渠頂寬5.6m，深2.5m；排導(dǎo)堤堤采用C30混凝土澆筑。根據(jù)前面泥石流設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，竹林溝排導(dǎo)堤過(guò)流能力驗(yàn)算典型斷面選擇 3-3′、8-8′和 15-15′斷面，斷面形狀為梯形斷面。根據(jù)已知流量，采用水力學(xué)中謝才公式和泥石流流速公式試算，得出竹林溝20年一遇的泥石流流量通過(guò)各斷面處的泥深和流速，進(jìn)行過(guò)流能力復(fù)核。

3.3 蓋板涵工程設(shè)計(jì)

竹林溝溝口下游原始溝道由于受人類(lèi)工程活動(dòng)改造變窄，為避免泥石流發(fā)生影響區(qū)內(nèi)居民生命財(cái)產(chǎn)安全，因當(dāng)?shù)卣皣?guó)土局要求，溝口下游進(jìn)行拓寬工程。同時(shí)為方便村民出行，在竹林溝排導(dǎo)堤穿越村莊段需修建蓋板涵5處，保證村民正常通行。設(shè)計(jì)蓋板單跨長(zhǎng) 3.0m，單板寬為 1.0m，厚 0.25m，采用C20鋼筋混凝土預(yù)制板，以C30砼澆縫。

3.4 堤頂硬化工程設(shè)計(jì)

竹林溝下社村部分現(xiàn)有水泥硬化路位于竹林溝泥石流溝道內(nèi)，為布設(shè)排導(dǎo)堤使竹林溝泥石流可以安全通過(guò)竹林溝下社順利排入鐵溝河，需沿排導(dǎo)堤硬化128m，以保證居民出行暢通。采用C20混凝土鋪設(shè)，厚0.15m；墊層采用碎石墊層，厚0.1m，依據(jù)堤頂硬化平面位置，間隔4m設(shè)伸縮縫，縫寬2.0cm。

4 工程監(jiān)測(cè)

4.1 原則

1）監(jiān)測(cè)工作應(yīng)做到重點(diǎn)突出，目的明確，以控制泥石流流域?yàn)闇?zhǔn)，并適當(dāng)考慮鄰區(qū)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)其產(chǎn)生的不良影響。監(jiān)測(cè)重點(diǎn)放在泥石流流域，以及主要防治工作布置的區(qū)段。

2）監(jiān)測(cè)工作以地表位移監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)，采取儀器監(jiān)測(cè)和人工巡查相結(jié)合的方法。

3）監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括變形位移監(jiān)測(cè)、降雨，地表水及地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，防治過(guò)程中的施工安全監(jiān)測(cè)，防治效果監(jiān)測(cè)。

4）監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)布置在對(duì)災(zāi)害有直接影響的地段，同時(shí)兼顧便于安裝，維修和巡視等條件。

5）儀器選擇的原則為可靠、實(shí)用、先進(jìn)，監(jiān)測(cè)資料管理與分析遵循的原則為實(shí)用、先進(jìn)、快速反饋。

4.2 監(jiān)測(cè)工程布置

本治理工程防治監(jiān)測(cè)主要為施工安全監(jiān)測(cè)。根據(jù)竹林溝泥石流地形地質(zhì)特點(diǎn)、泥石流平面分布特點(diǎn)及災(zāi)害特征等來(lái)布置監(jiān)測(cè)工作。施工監(jiān)測(cè)工程主要針對(duì)施工期的安全布置監(jiān)控點(diǎn)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)泥石流溝的降雨量和施工區(qū)及其附近區(qū)的危巖、滑坡體、崩塌體、不穩(wěn)定斜坡體等危險(xiǎn)源，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括降雨量和不穩(wěn)定體的變形觀測(cè)等。工程施工期間的監(jiān)測(cè)主要布置在各壩壩肩及基礎(chǔ)部位，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)攔擋壩、谷坊壩左右壩肩開(kāi)挖，主要對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止施工開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生落石、邊坡崩、滑塌等，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。