娃娃沟泥石流治理方案对比研究

吴柳霖，杨平安（.重庆蜀通岩土工程有限公司，重庆 4047；.成都基准方中建筑设计有限公司重庆分公司，重庆 40）



娃娃沟泥石流治理方案对比研究

吴柳霖1，杨平安2
（1.重庆蜀通岩土工程有限公司，重庆 401147；2.成都基准方中建筑设计有限公司重庆分公司，重庆 401121）

本文以清平乡娃娃沟泥石流为例，根据灾害体变形破坏的特点、运动的机理和破坏模式，提出三种治理方案。治理思路均是以“稳坡固源+排导”为主，但三种方案区别主要在于针对崩滑体分别采用不同的稳坡固源、防冲揭底的治理措施。通过对技术可靠性、施工可行性、投资经济等方面进行分析，得出“护脚墙+格宾石笼+拦砂坝+谷坊坝+排导槽”的治理方案。

泥石流；稳坡固源；治理方案

引言

我国古代人民就在泥石流防治方面积累了一定的经验，当时采用的防治措施多是用木头栏，扎木圈挡等。自60年代起，中国科学院、一些高等院校的水土保持和地学方向的专家、教授等开展了泥石流基本理论和灾害防治的科学研究，并进行综合治理试点。80年代以来中国科学院成都山地灾害与环境研究所的科研人员，运用系统概念的方法进行了泥石流防治理论与措施的研究，使泥石流由单一分散格局的单项治理，深入到全面、综合、系统的流域治理。由于泥石流的发生、发展与危害，都与特定的地理环境、地质、气候条件和人类经济活动的方式与程度有密切关系。因此，泥石流防治必须是全面、统一、综合系统治理，才可达到治理灾害、改善环境的目的。［1］

1　工程概况

娃娃沟泥石流位于盐井村5组，为绵远河左岸支流。汶川“5.12”特大地震在娃娃沟上游内诱发的崩塌、滑坡的松散堆积物沿将沟谷堵塞填高，堆积体厚度达3～5m，局部甚至达10m。在2010年8月13日，由于清平地区普降大暴雨，致使娃娃沟爆发中型泥石流，沿沟而下的泥石流使清平乡盐井村5组的2幢房屋完全被毁，9幢房屋及大约300m的公路被掩埋，直接经济损失约200万。根据本次调查，本沟的后缘仍有大量松散物源，娃娃沟20年一遇的洪水峰值流量为15.21m3/s，泥石流峰值流量为58.17m3/s；一次泥石流总量为8.14×104m3，一次固体物质总量为4.74×104m3。泥石流在持续暴雨期间较易暴发，并有加剧趋势。

娃娃沟泥石流松散固体物源较丰富，且物源分布较为集中，主要分布于娃娃沟中上游处。物源类型主要包括崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源等三类。

据勘查统计计算的结果，沟域内崩滑堆积固体物源总量为10.57×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为4.05×104m3（5%）；沟道堆积固体物源总量为0.30×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为0.10×104m3（5%）；坡面侵蚀固体物源总量为0.20×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为 0.05×104m3（5%）。共计有松散固体物源量11.07×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为4.20×104m3（5%）。

其中崩滑堆积物源和坡面侵蚀物源主要为5.12地震后新增物源量，沟道堆积物源中，可能参与泥石流活动的动储量部分主要为5.12地震后崩滑物源形成，这部分也属5.12地震新增储量。可见，沟域内物源总量中震后新增物源量所占比例大，特别是动储量所占比例大，泥石流危险性也相应大大提高。

娃娃沟泥石流全貌如图1。娃娃沟物源情况的统计如表1。

2　治理设计标准

根据中国地质调查局 《泥石流灾害防治工程设计规范》（DT/T0239-2004）规定，该泥石流防治工程安全等级应定为三级。该泥石流防治工程相应的防治工程主体工程设计标准应按20年一遇的降雨强度设计，拦挡工程基本荷载下抗滑安全系数应达到1.15，特殊荷载下抗滑安全系数应达到1.06，基本荷载下抗倾覆安全系数应达到1.40，特殊荷载下抗滑安全系数应达到1.12。［2］

图1　娃娃沟泥石流全貌

表1　娃娃沟物源情况的统计

3　治理设计思路

泥石流治理工程的总体方案通常就是在拦排结合的前提下，确定以拦-固-停为主还是以排-护为主，其基础是确定拦排泥石流固体物质的总量和拦与排的数量比例。［3］根据娃娃沟物源分布情况可知，H01和HO2、H03崩滑堆积体物源动储量占所有物源动储量的95%，因此治理H01和H02、H03为治理娃娃沟泥石流的主要核心。娃娃沟泥石流整体治理思路为：“稳坡固源+排导”。

治理方案一：谷坊群+拦砂坝+排导槽；

治理方案二：抗滑桩+拦砂坝+谷坊坝+排导槽；

治理方案三：护脚墙+格宾石笼+拦砂坝+谷坊坝+排导槽。

4　方案可行性比选

4.1技术可靠性

根据灾害体变形破坏的特点、运动的机理和破坏模式，三种方案治理思路均是以“稳坡固源+排导”为主。三种方案区别主要在于针对H01、H02和H03崩滑体分别采用不同的稳坡固源、防冲揭底的治理措施，三者有共同的治理目的，都具备很好的可行性。

（1）方案一“谷坊群+拦砂坝+排导槽”相结合的综合治理工程方案，该方案技术比较成熟，具有较好的可行性。

（2）方案二“抗滑桩+拦砂坝+谷坊坝+排导槽”的综合治理工程方案。该方案各种工程措施的施工技术都比较成熟，该方案也具有较好的技术可行性。

（3）方案三“护脚墙+格宾石笼+拦砂坝+谷坊坝+排导槽”的综合治理工程方案。该方案各种工程措施的施工技术都比较简易，该方案也具有较好的技术可行性。

4.2施工可行性

三种方案从施工上均具有可行性，由于布置工程位置无道路通行，交通不便，因此，前两种方案在施工难度上都较大。方案一谷坊坝群将采用大量C30混凝土，运输不便，造成二次转动费用较昂贵，施工难度较大；方案二抗滑桩施工采用钢筋混凝土，运输亦不便，且土层较厚，抗滑桩桩基开挖存在一定难度，涉及护壁锁口等支护工程的施工，施工工艺较复杂。方案三，浆砌块石可就地取材，格宾网运输相对较容易，施工工艺简单因此，综合以上比较而言方案三具有较好的施工可行性。

4.3治理效果可行性

方案一：左侧坝肩有基岩出露，固源条件较好，但由于H01、H02、H03崩滑体土体松散，且大量已堆积于沟道右侧，右侧坝肩嵌岩困难。其次，娃娃沟上游坡度较陡，谷坊群回淤面积较小，经济效益较差。

方案二：抗滑桩布置于崩滑体坡脚，坡脚处崩滑堆积体土层较厚，桩间板下土体易被沟内水流掏蚀，而导致滑坡失稳；其次，崩滑体土体松散，难形成桩间土拱效应，固源条件欠佳。

方案三：护脚墙可防止沟内水流掏蚀坡脚，从根本上解决了H01、H02、H03崩滑体因水冲刷坡脚导致的失稳。加之运用到格宾石笼的良好透水性，减缓陡坡，消减洪水能量，因此该治理方案效果比较而言，最为合理。

4.4工程投资经济性

按当时2010年10月物价水平，方案一静态投资867.58万元；方案二静态投资998.00万元；方案三静态投资559.72万元。根据工程量计算的投资估算，方案三最经济。

4.5方案综合比选

经技术可靠性对比，三个方案的治理效果和防治技术都是可行的；施工可行性对比，前两个方案的施工难度方案三难度较大；经投资对比，方案三造价低于方案一和方案二。综合对比见表2。

表2　方案优劣对比表

5　结束语

通过以上分析，可以得出结论：为了灾害体治理工程安全经济有效，达到全面治理的目的，综合推荐方案三“护脚墙+格宾石笼+拦砂坝+谷坊坝+排导槽”为切实有效的工程治理方案。不同的泥石流灾害有不同的特点，应针对每个泥石流的特点，在不同部位采取不同的措施进行综合治理。在全面掌握灾害体情况的基础上，采用合理的比选方案，以求取得最大效益。

［1］门玉明，等.地质灾害治理工程设计［M］.北京：冶金工业出版社，2011，9.

［2］《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239-2004）.中华人民共和国国土资源部，2004.

［3］蒋忠信.震后山地地质灾害治理工作设计概要［M］.成都：西南交通大学出版社，2013，7.

杨平安（1984-），男，中级工程师，硕士，主要从事建筑工程设计工作。

P642.23

A

2095-2066（2016）09-0091-02

2015-11-22

吴柳霖（1983-），女，中级工程师，硕士，主要从事岩土工程勘察与设计工作。