謝伯明，曾令強(qiáng)

（北京市礦產(chǎn)地質(zhì)研究所，北京 101500）

隨著我國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及防災(zāi)減災(zāi)科學(xué)的進(jìn)步，國家加強(qiáng)了對(duì)泥石流防治的統(tǒng)一管理，增大了資金的投入，泥石流防治技術(shù)日益成熟。泥石流破壞力較強(qiáng)，它不僅對(duì)于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境造成永久性的破壞，還嚴(yán)重地影響到當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活，有時(shí)甚至造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失（齊干等，2019；劉希林，2000）。

北京市前后開展了多期不同層次的與泥石流相關(guān)的調(diào)查與評(píng)價(jià)工作，查明了全市泥石流突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及其隱患的發(fā)育特征、分布規(guī)律及形成的地質(zhì)條件（南赟等，2020；王海芝等，2021）。每年開展汛期泥石流地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查工作，開展了大量的泥石流地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估、地質(zhì)災(zāi)害勘查及治理設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并結(jié)合實(shí)際現(xiàn)狀進(jìn)行了部分項(xiàng)目的治理工作。通過治理項(xiàng)目的實(shí)施，切實(shí)起到了減災(zāi)或消災(zāi)的效果。

本文通過北京某泥石流溝災(zāi)害治理工程中解決地形地貌變化、嵌固深度不足、涵洞出入口高差較大等問題，強(qiáng)調(diào)在地質(zhì)災(zāi)害治理過程中，及時(shí)組織施工，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)人員做好項(xiàng)目過程跟蹤和再設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)工程以治理目的為目標(biāo)，采取經(jīng)濟(jì)可行的工程措施；強(qiáng)調(diào)在項(xiàng)目移交后，發(fā)揮其治理作用的重要性。根據(jù)過程中跟蹤和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出了一些解決辦法和工作思路，為該類地質(zhì)災(zāi)害治理工程提供一些思路和借鑒。

1 北京泥石流基本情況

1.1 泥石流隱患分布情況

北京地區(qū)由于地形條件復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，山區(qū)人工修坡和礦山開采活動(dòng)，造成采礦廢石、煤矸石、選礦尾礦、冶煉廢渣等固體廢料堆積，為泥石流的發(fā)生提供了豐富的物源，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，極易形成泥石流地質(zhì)災(zāi)害（董桂芝等，1994；張熤等，2018）。

泥石流是北京地區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害類型之一，截至2021年6月底，北京突發(fā)地質(zhì)泥石流隱患有819處（華金玉，2022），分布于北京10個(gè)區(qū)，其中密云、懷柔和房山等山區(qū)泥石流隱患較多。詳見表1。

表1 各區(qū)泥石流隱患數(shù)量統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistical table of the number of hidden debris flow hazards in each district

1.2 泥石流治理現(xiàn)狀

近年來，北京市開展了大量的泥石流地質(zhì)災(zāi)害治理工作，從治理情況來看，取得了較好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為北京市的和諧發(fā)展創(chuàng)造了條件，保障了人民群眾財(cái)產(chǎn)安全。

泥石流治理工程涉及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)，是一項(xiàng)復(fù)雜的治理工程（張春山，1995）。在泥石流現(xiàn)階段治理實(shí)施過程中，常因一些客觀因素，造成治理項(xiàng)目存在一定問題：如因資金不足、勘察設(shè)計(jì)不深入、施工工期不適宜（冬季施工）、施工管理不嚴(yán)格、參考技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范等，造成治理的工程存在缺陷，甚至存在發(fā)生次生泥石流風(fēng)險(xiǎn)，造成治理效果不明顯，治理隱患不徹底的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

1.3 泥石流工程治理措施

泥石流治理工程的主要目的是削弱泥石流破壞強(qiáng)度，引導(dǎo)規(guī)范泥石流活動(dòng)途徑和范圍，消除泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患，保障周邊地區(qū)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)北京泥石流成因和各地區(qū)工程地質(zhì)條件，分為以下幾種防治措施：①溝道清理工程：擴(kuò)大河道容納能力，防止洪水的雍積及漫至河岸、機(jī)耕路。②排導(dǎo)工程：如排水溝、導(dǎo)流堤、涵洞、蓋板涵，規(guī)范泥石流流徑，削弱泥石流強(qiáng)度；③攔擋工程：如攔擋壩、谷坊等，攔截泥石流，削弱泥石流強(qiáng)度，沉積砂石，減小泥石流破壞能力；④防護(hù)工程：如護(hù)坡、擋墻，保護(hù)房屋、道路等工程設(shè)施，抵御泥石流的沖擊。

1.4 泥石流災(zāi)害治理過程中常見問題

在治理過程中，常常因?yàn)楣こ探?jīng)費(fèi)短缺、監(jiān)測預(yù)警信息不完善、工程占地索賠、地形地貌變化、參考規(guī)范不標(biāo)準(zhǔn)等事宜，造成工期延誤、資金超支、施工協(xié)調(diào)難度大、與設(shè)計(jì)意圖不符等諸多問題，導(dǎo)致工程與預(yù)期效果有較大差距，增大了施工難度（申健等，2018）。

2 泥石流治理工程實(shí)例

2.1 治理工程方案設(shè)計(jì)

治理工程位于北京市密云區(qū)太師屯鎮(zhèn)流河溝村，距太師屯鄉(xiāng)政府約6.0 km，鄰近101國道、密云002縣道，流域面積約2.26 km2。前莊子溝距離101國道、密云002縣道較近，交通條件便利。

泥石流災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按百年一遇暴雨強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要治理內(nèi)容為溝道清理工程（土方開挖19305.5 m3，回填23716.1 m3）、攔擋壩工程（混凝土攔擋壩、漿砌石谷坊壩）、排導(dǎo)工程（護(hù)岸擋墻、蓋板涵）、護(hù)坡墻工程等，具體內(nèi)容見表2。

表2 治理工程設(shè)計(jì)方案基本情況表Tab.2 Basic information of treatment engineering design scheme

2.2 實(shí)施歷程

該治理工程設(shè)計(jì)方案于2017年3月通過專家評(píng)審，歷時(shí)兩年多，于2019年4月進(jìn)場施工，并于同年7月15日施工完畢，施工歷時(shí)103天。工程實(shí)施過程中，因場地協(xié)調(diào)問題（包括涉及的施工臨時(shí)占地、樹木、農(nóng)作物等賠償問題），造成項(xiàng)目延期兩年才開始進(jìn)場施工。工程治理區(qū)歷經(jīng)兩個(gè)汛期，施工時(shí)場區(qū)內(nèi)的地形地貌與設(shè)計(jì)時(shí)期相比發(fā)生了較大變化，導(dǎo)致不能按照原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，本著實(shí)事求是的原則，對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了合理優(yōu)化，滿足施工要求的同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

2.3 施工中存在的問題與解決方案

施工單位進(jìn)入現(xiàn)場后對(duì)治理區(qū)的地形地貌進(jìn)行測量復(fù)核以及工程量復(fù)核，通過測量放線，發(fā)現(xiàn)局部微地段涉及的施工內(nèi)容不能按原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，需要洽商增加或刪減等技術(shù)優(yōu)化，主要存在以下5個(gè)問題：

1）在消除邊坡隱患方面存在設(shè)計(jì)不足

8號(hào)護(hù)岸墻1#-4#施工段上方存有3～5 m高陡坡，長58.8 m，陡坡上為緩坡耕地，陡坎土質(zhì)為坡積碎石土，如受長期雨水沖刷容易發(fā)生坍塌，堵塞河道。為了防止陡峭坡面坍塌，保護(hù)河道及上方耕地，經(jīng)參建各方研究確認(rèn)在該施工段修建護(hù)面擋墻，與下部的護(hù)岸墻形成階梯式擋墻格局。如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的階梯式擋墻方案Fig.1 Optimized stepped retaining wall scheme

2）部分谷坊壩及攔擋壩壩肩嵌固深度不足

治理區(qū)內(nèi)河道經(jīng)歷兩次汛期，急流多次沖刷兩岸，導(dǎo)致河道寬度加大，使得部分?jǐn)r擋壩壩肩設(shè)計(jì)嵌固深度不足和部分谷坊壩的長度不夠。為確保項(xiàng)目治理達(dá)到設(shè)計(jì)目的，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，通過適當(dāng)增加攔擋壩長度，使得嵌固深度符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)加設(shè)導(dǎo)流墻，減小急流對(duì)壩肩及其根部的沖刷，確保攔擋壩在洪水期安全發(fā)揮攔擋作用，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的攔擋導(dǎo)流設(shè)計(jì)Fig.2 Optimized arresting diversion design

另外，根據(jù)河道的實(shí)際寬度，隨之調(diào)整谷坊壩的長度，實(shí)現(xiàn)谷坊壩的固源擋水的作用。

3）因河道地形變化，導(dǎo)致橋涵出水口與下游落差較大

因汛期水流的沖刷導(dǎo)致河道地形高差發(fā)生較大變化，導(dǎo)致設(shè)計(jì)中橋涵出水口處標(biāo)高與清理河道頂標(biāo)高相差約3.5 m。如此大的落差，汛期的洪流會(huì)形成較大的沖擊能量，對(duì)下游的河道面形成較大的沖刷，一方面影響橋涵的基礎(chǔ)穩(wěn)定性，另一方面會(huì)造成下游河道砂卵石等土體的流失。

鑒于上述原因，在原設(shè)計(jì)護(hù)坦的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際增設(shè)漿砌石坡面護(hù)坦和下游河道護(hù)坦，保護(hù)橋涵基礎(chǔ)的同時(shí)減小急流對(duì)河道的沖刷，如圖3所示。

圖3 優(yōu)化橋涵護(hù)坦設(shè)計(jì)Fig.3 Optimized design of bridge culvert guard

4）部分落差較大的河段無護(hù)底或其他工程措施

落差較大的河段在洪水期易形成較大的沖擊能量，導(dǎo)致河底砂卵碎石等流失，且對(duì)河道兩側(cè)的護(hù)岸墻基礎(chǔ)穩(wěn)定性造成影響。為防止上述情況發(fā)生，在急流地段采用整體漿砌石護(hù)底措施或者在護(hù)岸墻根部設(shè)置防沖刷矮墻，確保護(hù)岸墻的整體穩(wěn)定和安全。

5）河道清理物源較多而無存放措施，擋墻較高而頂部無防護(hù)安全措施

因河道經(jīng)歷兩個(gè)汛期，原設(shè)計(jì)的“挖填平衡”原則已不適宜，導(dǎo)致大量物源不能按原設(shè)計(jì)進(jìn)行回填和存放，致使現(xiàn)場渣土堆放坡度較大，形成物源，存在安全隱患；護(hù)岸墻較高（護(hù)岸墻外側(cè)有鄉(xiāng)村便道），無護(hù)欄等安全防范措施，存在道路交通安全隱患。這些問題是需要在設(shè)計(jì)之初進(jìn)行充分考慮并落實(shí)有關(guān)安全措施的。

3 結(jié)論與建議

1）在今后的地質(zhì)災(zāi)害治理過程中，加強(qiáng)前期勘察工作的精細(xì)化和保持設(shè)計(jì)方案一定的冗余度和超前思考是必要的。在施工過程中，加強(qiáng)參建各方的溝通（尤其要加強(qiáng)現(xiàn)場與設(shè)計(jì)的溝通）是解決施工問題的關(guān)鍵一環(huán)。在發(fā)現(xiàn)有關(guān)問題的時(shí)候，既要在專業(yè)的基礎(chǔ)上思考解決辦法，達(dá)到設(shè)計(jì)目的，同時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)、可行性及工期等相關(guān)要求。通過有效的工程治理措施改善地質(zhì)環(huán)境條件，消除地質(zhì)災(zāi)害帶來的威脅，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

2）通過本地質(zhì)災(zāi)害治理工程的實(shí)施，山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目應(yīng)做好工程各階段的緊密銜接，尤其是工程開展時(shí)各階段的及時(shí)銜接，做好各項(xiàng)協(xié)調(diào)，保證如期開工（設(shè)計(jì)與施工階段不應(yīng)間隔時(shí)間過長）。加強(qiáng)設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量控制和施工階段設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，對(duì)工程質(zhì)量控制有著突出的先行作用。設(shè)計(jì)階段在關(guān)鍵治理部位、工序、節(jié)點(diǎn)的深入剖析，優(yōu)化細(xì)節(jié)，確保設(shè)計(jì)方案符合治理要求且經(jīng)濟(jì)可行。施工階段應(yīng)加強(qiáng)圖紙會(huì)審工作，尤其是有關(guān)地形地貌變化、坐標(biāo)標(biāo)高不一致、設(shè)計(jì)不足等問題應(yīng)做詳細(xì)地探討與明確，另外還應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)驗(yàn)槽、第三者安全防護(hù)、成品保護(hù)與維護(hù)等工作。

3）在施工過程中，加強(qiáng)各參建單位與地方的溝通交流，解決臨時(shí)占地和永久占地等相關(guān)問題，是確保工程順利開展的有力措施。設(shè)計(jì)單位積極投入施工全過程的設(shè)計(jì)服務(wù)工作，解決現(xiàn)場因地形變化、設(shè)計(jì)不足、地方意見等相關(guān)問題，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為地質(zhì)災(zāi)害治理的順利施工提供有效幫助。

4）項(xiàng)目驗(yàn)收合格并移交地方后，應(yīng)組織專業(yè)人員在汛期后查看工程成品的運(yùn)行和維護(hù)情況并做好相關(guān)記錄，對(duì)存在的問題要及時(shí)報(bào)有關(guān)部門或相關(guān)單位盡快解決。汛期后河道的清理（尤其是攔擋壩迎水面的清淤）及其他設(shè)施的維護(hù)是項(xiàng)目移交后期的工作重點(diǎn)，應(yīng)確保其在汛期正常發(fā)揮作用。