杜鵬

(四川省水利水電勘測設(shè)計研究院，四川成都 610072)

1 概述

“5.12”汶川大地震發(fā)生時，由于強(qiáng)震作用，震區(qū)多條河流兩側(cè)山體產(chǎn)生了滑坡、崩垮，堵塞了河道，形成了規(guī)模不一的大小堰塞湖，給兩岸及下游生產(chǎn)生活設(shè)施及人民生命財產(chǎn)安全帶來了極大威脅。各堰塞湖在完成應(yīng)急排險后相繼開展了后期綜合治理工作，以四川安縣茶坪河為例，“5.12”地震中形成了肖家橋、觀音巖等共計18座堰塞湖。在這些堰塞湖的綜合治理初步設(shè)計中，基本上都采用混凝土護(hù)坡等剛性固槽并加以邊坡噴錨支護(hù)等工程措施，但在實(shí)際施工過程中，暴露出原設(shè)計方案存在的一些問題:一方面，投資較大;另一方面，由于堰塞體形成的特殊性，堰體和兩岸邊坡物質(zhì)組成復(fù)雜、穩(wěn)定性差，岸坡非常陡峻，使得施工難度很大，而且先期施工的部分泄槽護(hù)坡在堰塞體自身不均勻沉降作用下產(chǎn)生了程度不一的拉裂破壞。通過對堰塞體動態(tài)變化的進(jìn)一步分析研究，設(shè)計對原剛性支護(hù)方案進(jìn)行了調(diào)整，采用綠格網(wǎng)塊石，結(jié)合泄槽流速分布情況，重點(diǎn)將穿堰塞壩泄流槽進(jìn)口和下游出口區(qū)調(diào)整為分離式柔性支護(hù)方案，取得了較好的效果。筆者以其中較為有代表性的肖家橋堰塞湖治理對柔性分離式支護(hù)方案進(jìn)行介紹。

2 堰塞體泄槽剛性支護(hù)方案

肖家橋堰塞壩是“5.12”汶川大地震時在強(qiáng)震作用下由右岸巖質(zhì)順層滑坡形成，滑坡體分布高程為725～920 m，順河方向最大寬度280 m。河床段堰塞壩地震后壩頂高程為760～780 m，堰塞體高30～50 m，壩頂順?biāo)鞣较蜷L390 m，垂直水流方向長110 m，堰體體積約為242萬m3左右。其三維地形效果圖見圖1。

圖1 肖家橋堰塞湖三維效果圖

該堰塞湖治理后泄流槽按10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。治理原則為:在有條件情況下，盡可能降低堰塞體高度、消減堰塞湖庫容。最終確定泄槽清理寬度為35 m，泄槽底高程由742 m 降至728 m，清理深度約14 m。右側(cè)公路路面高程750 m，將公路路面以上的所有滑坡物質(zhì)全部清除;高程750 m 以下的河岸坡比為1∶1.5，坡高10 m，襯以厚0.5 m 的C15混凝土，護(hù)坡坡腳以下為C15混凝土抗沖齒槽，齒槽底高程深入河床基巖以下0.5 m。該方案設(shè)計斷面見圖2(肖家橋堰塞湖泄槽剛性支護(hù)方案)。通過計算分析，泄流槽的過流能力、進(jìn)出口及槽身的防沖消能均能滿足要求。

治理工程于2009年10月正式開工，在施工過程中，由于堰塞體及岸坡一直處于自身沉降的動態(tài)變化之中，前期實(shí)施的混凝土剛性護(hù)坡、護(hù)底出現(xiàn)了程度不一的拉裂破壞，尤以進(jìn)出口一定范圍內(nèi)表現(xiàn)突出。經(jīng)分析得知，出現(xiàn)這種情況，除了與堆填體沉降變形有關(guān)外，進(jìn)出口水流流態(tài)較為紊亂也加劇了這種變形破壞的發(fā)展。通過現(xiàn)場資料的收集并經(jīng)過多方案比選，最終提出了將混凝土剛性支護(hù)調(diào)整為柔性分離式支護(hù)的方案。

3 柔性分離式支護(hù)方案

圖2 肖家橋堰塞湖泄流槽剛性支護(hù)方案剖面圖

柔性分離式支護(hù)理念的提出，主要是基于堰塞湖形成過程中的自身特點(diǎn)與常規(guī)的工程填筑壩體或在穩(wěn)定原狀基礎(chǔ)上開挖的泄流渠道有著本質(zhì)的差異，天然形成的堰塞體及兩岸邊坡存在一個較長期的自穩(wěn)沉降過程，且高岸坡施工條件困難，結(jié)合這一具體情況，制定了“疏挖降庫、河道恢復(fù);泄槽過流、前擴(kuò)后護(hù);柔性支擋、兼防并固”的治理原則，對原設(shè)計的混凝土護(hù)坡、護(hù)底方案進(jìn)行了調(diào)整。具體方案如下:

(1)堰塞體泄流槽在盡量下挖的前提下(有條件時最好降至原河床)，前部適當(dāng)擴(kuò)寬，最前緣寬度為泄槽寬度的1.5倍左右。出口底板與下游河道自然銜接，縱坡不陡于1∶10，避免出現(xiàn)急彎、陡坎等。

(2)泄流槽進(jìn)口以下、出口以上各80 m 范圍兩側(cè)護(hù)坡均采用綠格網(wǎng)塊石型式，在形成的穩(wěn)定邊坡上，設(shè)置5層綠格網(wǎng)，一個網(wǎng)格單元尺寸為1 m×1 m×2 m(寬×高×長)，總支護(hù)高度5 m，嵌入槽底以下1 m，格網(wǎng)結(jié)構(gòu)頂高程高于通過10年一遇洪水水位1 m。其斷面結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 肖家橋堰塞湖泄流槽綠格網(wǎng)柔性支護(hù)方案剖面圖

(3)為保證網(wǎng)格間具有良好的柔性分離適應(yīng)變形的效果，在每個網(wǎng)格之間均采用高強(qiáng)鋼絲相連，鋼絲長20 cm，間距30～40 cm，梅花形分布。綠格網(wǎng)本身也采用同樣的高強(qiáng)鋼絲，單根網(wǎng)絲拉斷時的應(yīng)力可達(dá)3500～4000 kg;箱籠網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度達(dá)300～400 t/m2，抗拉強(qiáng)度達(dá)495 N/m2以上。

4 應(yīng)用效果及結(jié)語

肖家橋堰塞湖治理通過應(yīng)用綠格網(wǎng)大卵石柔性分離式護(hù)坡技術(shù)，不僅滿足了邊坡抗沖的要求，充分提高了其對后期變形的適應(yīng)能力，同時也體現(xiàn)出綠色生態(tài)的美觀效果，最大程度地實(shí)現(xiàn)了治理后的環(huán)境生態(tài)效益。由于該方案將原混凝土護(hù)坡調(diào)整為就地取材的生態(tài)柔性分離式護(hù)坡，不僅大大減少了水泥、沙石骨料等外來物質(zhì)，降低了對環(huán)境的負(fù)面影響，而且還有效加快了施工進(jìn)度，節(jié)省工程投資230萬元。

堰塞湖往往是在自然災(zāi)害中突發(fā)性地形成，在其治理過程中，應(yīng)充分考慮該類型地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的自身特點(diǎn)，因地制宜、因勢利導(dǎo)，結(jié)合相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需要，統(tǒng)籌兼顧，做到工程干預(yù)與生態(tài)修復(fù)的協(xié)調(diào)共處。肖家橋堰塞湖綜合治理工程起到了很好的指導(dǎo)、示范作用。在茶坪河其余20多座堰塞湖的綜合治理中，大量推廣并采用了該工程的成功經(jīng)驗(yàn)，這批堰塞湖工程投資總額達(dá)1.2億元，相對初設(shè)批復(fù)投資節(jié)省約3400萬元。

這批堰塞湖治理工程竣工后，經(jīng)受住了2009年“9.24”洪水和2010年“8.17”大洪水的考驗(yàn)，目前運(yùn)行良好。肖家橋堰塞湖的治理設(shè)計獲得了2011年度四川省工程勘察設(shè)計“四優(yōu)”二等獎。