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梳齒壩在泥石流防治中的應(yīng)用

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（中冶成都勘察研究總院有限公司，成都 610023）

泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)，為常見的山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害。梳齒壩作為透水型攔擋壩的一種，具有部分?jǐn)r擋、擋排結(jié)合的特點(diǎn)，可減輕壩體所受水壓和沖擊力，起到調(diào)節(jié)下泄流體物質(zhì)組成的作用，能有效提高庫(kù)容利用系數(shù)，延長(zhǎng)壩庫(kù)使用壽命，為泥石流防治的一種重要措施。

泥石流；梳齒壩；攔排結(jié)合；應(yīng)用

1 概述

泥石流為地質(zhì)災(zāi)害的一種，是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險(xiǎn)峻的地區(qū)，因?yàn)楸┯?、暴雪或其他自然?zāi)害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)。發(fā)生泥石流常常會(huì)沖毀公路、鐵路等交通設(shè)施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。泥石流治理措施主要有避讓搬遷、群測(cè)群防、生物措施及工程措施。工程措施分為：跨越工程、穿過(guò)工程、防護(hù)工程、排導(dǎo)工程及攔擋工程。主要攔擋措施有：欄渣壩、儲(chǔ)淤場(chǎng)、支擋工程、截洪工程等。泥石流治理最常用的治理措施為修建攔擋壩，壩體類型主要為圬工實(shí)體攔擋壩及透水型攔擋壩。攔擋壩旨在攔蓄泥石。因此，透水型攔擋壩相比圬工實(shí)體攔擋壩更為經(jīng)濟(jì)合理。透水型攔擋壩已有梳齒壩、鋸齒壩、縫隙壩、篩子壩、鋼筋砼格柵壩、鋼構(gòu)格柵壩、鋼管格柵壩、柔性網(wǎng)格柵壩及鋼管樁林等多種類型。

2 工程概況

泥英雄溝位于臥龍自然保護(hù)區(qū)臥龍鎮(zhèn)政府所在地西南端，巴郎河右岸為一老泥石流溝。該溝域縱向長(zhǎng)度8.8km，寬度一般15.0～25.0m，溝域面積23.6km2，流域最高峰海拔3 600.0m，溝口海拔高程2 105.0m，相對(duì)高差越1 495.0m，總體為V型谷。1964年曾暴發(fā)了較大規(guī)模的泥石流?！?.12”地震后，溝域內(nèi)新發(fā)生了多處崩塌等次生地質(zhì)災(zāi)害，溝域不良地質(zhì)現(xiàn)象加重，松散固體物源增多，泥石流易發(fā)程度提高，危險(xiǎn)性趨于加劇。溝口堆積扇區(qū)分布英雄溝旅游接待中心，溝內(nèi)有熊貓保護(hù)站、熊貓庇護(hù)所等建筑物，因此該泥石流的危害程度較大。

照片1 英雄溝溝域衛(wèi)星遙感影像圖

臥龍鎮(zhèn)英雄溝泥石流容重為1.57t/m3，在流通堆積區(qū)流速為7.17m/s，近期規(guī)模最大的一次泥石流（1964年）歷史約60min，在流通堆積區(qū)峰值流量為164.18m3/s，泥石流過(guò)流總量為15.60×104m3，固體物質(zhì)沖出量為5.66×104m3，泥石流規(guī)模為大型。該泥石流防治工程安全等級(jí)為二級(jí)。

3 治理工程設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)方案本著“攔排結(jié)合”的治理思路，采用“低壩結(jié)合下游排導(dǎo)槽”進(jìn)行治理，修建兩道梳齒壩，并于下游布置排導(dǎo)槽。

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

1） 降雨量參數(shù)：50年一遇暴雨強(qiáng)度：1小時(shí)設(shè)計(jì)雨強(qiáng)為41.6mm；20年一遇暴雨強(qiáng)度：1小時(shí)設(shè)計(jì)雨強(qiáng)為35.6mm。

表1 擬設(shè)工程部位泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 英雄溝泥石流梳齒壩斷面設(shè)計(jì)尺寸統(tǒng)計(jì)表

名稱壩高（m）有效壩高（m）基礎(chǔ)埋深（m）壩頂寬度（m）壩頂厚度（m）壩底厚度（m） 1#壩7.75.02.226.02.59.0 2#壩7.75.02.221.62.59.0

2）泥石流固體物源參數(shù)：泥石流松散固體物源量15.06×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為6.7×104m3，按50年一遇的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，泥石流一次固體物質(zhì)沖出量為1.55×104m3，按50年發(fā)生該規(guī)模的泥石流5次計(jì)算，累計(jì)固體物質(zhì)沖出量為7.75×104m3。

3）泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)。

3.2 總體設(shè)計(jì)

該工程于泥石流流通區(qū)上修建兩座梳齒壩壩，并于泥石流出口處修建排導(dǎo)槽，為美化旅游區(qū)環(huán)境，在排導(dǎo)槽兩側(cè)做綠化帶，另于排導(dǎo)槽上修建人行小橋以方便游人通行。

表3 梳齒壩穩(wěn)攔物源能力計(jì)算表

3.3 分項(xiàng)設(shè)計(jì)

3.3.1 壩體設(shè)計(jì)

攔擋措施布置主要利用泥石流溝中下段縱坡相對(duì)較緩，溝道寬窄相間的特點(diǎn)，并與溝域泥石流物源動(dòng)儲(chǔ)量分布情況相匹配，壩位的選擇盡可能選擇溝道狹窄、上游庫(kù)容較大的地段，并盡可能選擇在溝床彎道下游泥石流能量部分消散，壩肩及壩基地質(zhì)條件良好溝段設(shè)壩。本工程于泥石流流通區(qū)上修建兩座梳齒壩壩，壩高7.7m，共計(jì)擋壩物質(zhì)量約1.59×104m3。

梳齒壩斷面尺寸統(tǒng)計(jì)詳見表2。

由于各壩總庫(kù)容遠(yuǎn)小于泥石流物源動(dòng)儲(chǔ)量，而壩體淤滿后其調(diào)節(jié)流量和泥石流重度的作用就將大大減小，且目前對(duì)此還沒有成熟的計(jì)算方法，此處僅對(duì)方案中泥石流穩(wěn)攔能力進(jìn)行計(jì)算。詳見表3。

按照布置河段位置和泄流方向、過(guò)流寬度、水深、流速、安全超高的要求，設(shè)計(jì)切口寬度和高度，要求切口過(guò)流能力大于過(guò)壩泥石流流量，切口安全超高按0.5m設(shè)計(jì)。各梳齒壩切口設(shè)計(jì)尺寸及流量復(fù)核計(jì)算結(jié)果詳見表4。

表4 英雄溝泥石流梳齒壩切口流量復(fù)核計(jì)算表

此外還需對(duì)泥石流豎向壓力、作用于壩體的水平壓力、泥石流動(dòng)水壓力、作用于迎水面壩踵處的揚(yáng)力、泥石流整體沖擊力、泥石流中石塊的沖擊力、地震力、壩體穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

圖1 2#壩立面圖

圖2 2#壩俯視圖

3.3.2 排導(dǎo)槽設(shè)計(jì)

在泥石流堆積扇原有排洪溝道的基礎(chǔ)上修建排導(dǎo)槽。排導(dǎo)槽總長(zhǎng)度128.0m，寬6.0m，深3.2m。用于排導(dǎo)因梳齒壩淤滿后翻壩的泥石流，以及平時(shí)雨季的排洪，防止泥石流及洪水造成災(zāi)害。為美化旅游區(qū)環(huán)境，在排導(dǎo)槽兩側(cè)4m范圍內(nèi)做綠化帶，距離排導(dǎo)堤1m種植竹子，竹子間距2m一窩，每窩10棵，共2排。另修建人行小橋以方便游人通行（橋上修建欄桿）。

圖3 2#壩配筋圖

4 結(jié)語(yǔ)

梳齒壩作為攔擋措施的一種，具有部分?jǐn)r擋、擋排結(jié)合的特點(diǎn)，可減輕壩體所受水壓和沖擊力，起到調(diào)節(jié)下泄流體物質(zhì)組成的作用，能有效提高庫(kù)容利用系數(shù)，延長(zhǎng)壩庫(kù)使用壽命。梳齒壩相比圬工實(shí)體攔擋壩更為經(jīng)濟(jì)合理，具有廣闊的市場(chǎng)和良好的應(yīng)用前景。

圖4 排導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)圖

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The Application of Comb Dam to the Debris Flow Control

XU Ke

（Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co. Ltd of MCC, Chengdu 610031）

Comb dam is a permeable landslide dam which is characterized by blocking and discharge and can increase coefficient of reservoir storage capacity and extend dam service life. Therefore, it is an effective control measure for debris flow.

debris flow; interception and draining combination; Applicatikon

[P642.5]

A

1006-0995（2016）03-0444-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.022

2015-12-25

許可（1983- ），男，安徽淮北人，工程師，長(zhǎng)期從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)工作