劉 彬,王澤榮
(四川省宜賓市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,四川宜賓,644000)
黃家溝溝域形態(tài)近似扇形,溝域平均縱向長(zhǎng)度2.8km,平均寬度1.2km,溝域面積3.6km2。溝域分布不對(duì)稱,左岸較寬,右岸較窄,最高點(diǎn)高程2890m,最低點(diǎn)高程 1570m,相對(duì)高差 1320m。“5.12”地震后,溝內(nèi)新出現(xiàn)了大量的崩滑不良地質(zhì)現(xiàn)象,為泥石流的發(fā)育提供了大量松散固體物源。黃家溝泥石流容重為1.766t/m3,在形成區(qū)(物源區(qū))流速為3.96m/s~4.11m/s,在流通堆積區(qū)流速為4.15m/s~4.41m/s。近期規(guī)模最大的一次泥石流(2008年)歷時(shí)約20min,在流通堆積區(qū)峰值流量為77.76m3/s~78.63m3/s,在形成區(qū)峰值流量為62.25m3/s~63.56m3/s;泥石流過流總量為2.49×104m3,固體物質(zhì)沖出量為1.15×104m3;泥石流規(guī)模為中型。溝域岸坡以陡坡地貌為主,一般坡度35°~45°,岸坡植被發(fā)育,喬、灌、草均有生長(zhǎng),地震前地質(zhì)災(zāi)害較少,生態(tài)環(huán)境良好。但由于斜坡較陡,地形臨空條件發(fā)育,客觀上具備崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育的地形條件。“5.12”地震后,溝內(nèi)新出現(xiàn)了大量的崩滑不良地質(zhì)現(xiàn)象,為泥石流的發(fā)育提供了大量松散固體物源。
黃家溝泥石流的治理,設(shè)計(jì)方案為:在黃家溝形成區(qū)(物源區(qū))內(nèi)下段建2座重力式攔擋壩(2道谷坊壩),主要功能是利用谷坊壩回淤壓腳效用,分別穩(wěn)定崩坡積物和固定河床;通過壩體的有效庫容,降低過壩泥石流重度。
谷坊壩為漿砌塊石重力壩,壩頂軸線全長(zhǎng)16.7m,寬1.5m,上游坡面為1∶0.6,下游面坡1∶0.1。在壩頂中部設(shè)置溢流口,寬度6m,深度1.0m。在谷坊壩壩體溢流口壩段設(shè)置單排排水孔,孔高0.4m,寬0.4m,孔壁采用C25細(xì)石混凝土抹平,厚度為10cm。排水孔之間橫向間距2.0m。
在2009年7月16日9∶00~12∶00,該區(qū)降雨量達(dá)54mm,次日又遭遇大暴雨,累計(jì)降雨量達(dá)365mm,導(dǎo)致泥石流溝多處發(fā)生滑坡,形成大量松散堆積物隨著雨水流至谷坊壩。整個(gè)破壞過程為:壩背坡腳形成庫容→大量松散堆積物達(dá)到谷坊壩后→排水孔被堵塞→庫水通過背坡排水設(shè)施與壩堆渣料孔隙,浸泡原壩基與壩基兩側(cè)→壩基兩側(cè)出現(xiàn)局部滲漏→漏水逐漸加大→壩肩出現(xiàn)破壞→整個(gè)1#谷坊壩破壞→大量物質(zhì)迅速下移沖擊→2#谷坊壩迅速?zèng)_毀破壞。
谷坊壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇,而實(shí)際發(fā)生的降雨量為60年一遇,大大超過了設(shè)計(jì)降雨量。另外,由于“5.12”地震影響,大量的松散堆積物堆積在河道,斜坡在暴雨的影響下更易形成較大規(guī)模的滑坡和崩塌,為泥石流的形成提供了大量物質(zhì)和水源。
本壩只按常規(guī)大壩方案設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方案不完善,排水孔尺寸較小,在大塊石的作用下,幾個(gè)排水孔迅速被堵塞,導(dǎo)致洪水不能及時(shí)排泄到下游。另外,谷坊壩尺寸偏小,攔蓄洪水及塊石的能力較小。
3.3.1 壩體壩基質(zhì)量不合格
谷坊壩壩基未放在基巖上,質(zhì)量不符合相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求。按照SL258-2000《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》規(guī)定:“實(shí)際施工質(zhì)量大部分未達(dá)到規(guī)定要求或工程運(yùn)行暴露出嚴(yán)重質(zhì)量問題,影響工程,應(yīng)根據(jù)本壩具有內(nèi)外擋水功能、內(nèi)排水以及壩體壩基施工質(zhì)量進(jìn)行充分論證與設(shè)計(jì)安全,可認(rèn)為工程質(zhì)量不合格”。同時(shí),攔擋壩下游未設(shè)置防沖層,通過溢流口的水流易沖蝕掏空壩體基礎(chǔ);壩肩未深入基巖,在水位上升時(shí),壩肩處最先出現(xiàn)滲漏,并帶動(dòng)整個(gè)壩體破壞。壩基質(zhì)量不合格,是整個(gè)事故主要原因。
3.3.2 壩體質(zhì)量不合格
原壩體質(zhì)量要求為:圬工選用M10漿砌塊石,塊石強(qiáng)度不低于MV30。砌體圬工強(qiáng)度指標(biāo)為:容許軸心承壓應(yīng)力[σ0]=1100kPa;圬工砌體容許直接剪應(yīng)力[σj]=220kPa(齒縫),[σj]=110kPa(通縫);圬工砌體容許拉應(yīng)力[σL]=110kPa。但根據(jù)事后檢測(cè),部分壩體施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo),存在大塊料集中。從開挖的墻體檢查中發(fā)現(xiàn),大塊料集中且形成架空松散狀態(tài),不符合筑壩質(zhì)量要求。同時(shí)在合格料、壓實(shí)參數(shù)控制、壓實(shí)度控制、分層驗(yàn)收等方面,也不符合相關(guān)規(guī)定。壩體施工質(zhì)量不合格也是導(dǎo)致壩體滲漏、破壞的主要原因之一。
繞壩滲漏的處理原則仍為上堵下排,以堵為主。但是,該泥石流谷坊壩由于自身的特點(diǎn),宜采用以下措施進(jìn)行處理。
4.1 重新校核泥石流一次性沖出量,校核泥石流動(dòng)儲(chǔ)量,降雨量等相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo);建議增加谷坊壩個(gè)數(shù)及增大谷坊壩尺寸,以滿足穩(wěn)定崩坡積物和固定河床,通過壩體的有效庫容,降低過壩泥石流重度的要求。
4.2 嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。對(duì)壩體的材料、壓實(shí)度、施工工序和尺寸嚴(yán)格控制。
4.3 壩肩位置處理要謹(jǐn)慎,應(yīng)保證壩肩深入到穩(wěn)定巖層中;壩基應(yīng)進(jìn)行處理,加大埋深及水泥標(biāo)號(hào);壩體前緣應(yīng)設(shè)置3m~5m寬,1m~2m厚的防沖層,避免溢流水的沖蝕。
〔1〕袁志剛,吳建軍,余學(xué)明.四川永定橋水庫庫岸的穩(wěn)定分析及處理措施[J].水電站設(shè)計(jì),2007,23(2):77~79.
〔2〕張倬元,王士天,王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.
〔3〕李江海.橫泉水庫左岸古河道繞壩滲漏分析[J].山西水利科技,2005,(4):11 ~12.
〔4〕李鳳山,康君田,李鳳才.鬧德海水庫繞壩滲漏問題分析評(píng)價(jià)及建議.工程技術(shù)[J],2008:82.
〔5〕郭誠(chéng)謙,陳慧遠(yuǎn).土石壩[M].北京:水利水電出版社.1992:145~152.