滑坡体未处置下的堰塞湖后续处置实践

卢少为，翁朝晖，黄 雍，王彩虹

（湖北省水利水电规划勘测设计院，武汉430064）

堰塞湖应急处置后，堰塞体残留部分稳定性、泄流通道的稳定性和行洪能力仍会影响堰塞体下游的防洪安全，需要进行后续永久处置。我国堰塞湖后续永久性处置，有的堰塞湖采取清除方案［1］、彻底消除溃堰风险；有的大型堰塞湖经过应急处置后风险依然较大，经过防洪除险、移民安置等，使其成为除险、防洪、供水、灌溉、发电的大型水利枢纽工程，如2014年8月云南红石岩堰塞湖［2］；有的大型堰塞湖经综合评估后采用休养生息的方式，充分发挥生态修复功能，经过一段时间让其形成自然稳定的堰塞湖，如2008年5月唐家山堰塞湖［3-6］。而滑坡体未处置情况下的堰塞湖后续处置，国内尚无相关实例与经验［7，8］。

2011年6月14日，湖北省十堰房县上龛乡二荒坪村平渡河中游河段由于山体滑坡、堵塞河道形成堰塞湖。二荒坪堰塞体堰塞湖拦蓄洪水约150万m3，堰体结构较松散，一旦溃堰将给下游河道两岸居民、农田及沿线重要建筑物带来严重的洪水灾害。险情发生后，在堰塞体顶部左侧开挖泄水渠进行应急抢险，应急处置后库容约60 万m3。根据《堰塞湖风险等级划分标准》（SL450-2009）的规定，结合堰塞湖现状，确定湖北房县二荒坪堰塞湖规模为小（2）型，危险等级为高危险［9］。

2011年9月平渡河发生秋汛，泄水渠发生淘蚀而扩展，块石、石渣在洪水的推动下向下游河道蔓延，直接影响了下游百户沟电站的正常运用、亟须对堰塞湖进行后续整治。由于滑坡体尚未处置，工期紧、施工难度大。在堰塞湖后续处置中秉着“不扰动现有堰塞体”的原则，用较少的投资挽救了堰塞湖下游移民及电站废弃的重大损失，带来了显著的防洪效益和社会效益。

1 堰塞湖后续处置的难点、原则及方案

1.1 难点及原则

房县二荒坪堰塞湖由山体滑坡形成，滑坡体高差达278 m，堰塞体主要由粒径为20～50 cm 的页岩块体。如采用挖除方案，施工难度大、成本高，且无弃渣场。据房县人民政府根据国家相关文件精神议定的处置方案，滑坡体由国土资源部门负责处置，堰塞体及河道综合整治由水利部门承担。本工程设计阶段，滑坡体尚未进行处置，滑坡体滑缘上残存的石渣尚处于极限平衡状态，堰塞体存在溃堰洪水及水土流失灾害隐患，如实施堰塞体开挖或扰动，施工安全无法保证。

本次对堰塞体的处置设计以尽可能不扰动现有堰塞体的原则来拟定设计方案。因地制宜，就地永久性保护，不扰动滑坡体、不挖除堰塞体，避免施工期重大安全隐患，节省工期。

1.2 处置方案

根据以上设计原则及施工要求，可在堰脚布置一级或多级透水性混凝土重力坝拦渣，可考虑单级超高坝、单级溢流坝、两级溢流坝及多级溢流坝方案，经表1综合比选，采用两级透水型拦渣坝方案、结合堰顶防护进行整治。堰塞湖后续处置方案平面布置、纵剖面分别见图1、图2，堰顶防护横剖面见图3，透水型混凝土重力坝剖面见图4。

表1 透水性混凝土重力坝方案比选

图1 堰塞湖后续处置方案平面布置图

图2 堰塞湖后续处置方案纵剖面图

图3 堰塞湖后续处置方案B-B横剖面图

图4 堰塞湖后续处置方案C-C横剖面图

（1）在堰脚布置首座透水型混凝土重力坝。坝体采用堆石与自密实混凝土互层，设多层混凝土排水管，排水管进口段设反滤体。为了尽量加大溢流前缘总宽，不设非溢流坝段，采用全断面溢流。坝趾高程低于原河床约3.0 m，以增大坝趾水垫厚度，降低流速。为了增大溢流面抵抗推移质磨耗，溢流堰顶及下游坝面采用常态混凝土浇筑，两岸坡面采用钻孔植筋挂网后喷15 cm 厚混凝土保护。坝基河槽深槽采用混凝土塞回填，混凝土塞在上下游方向宽于溢流坝，以增加坝体整体稳定性。

（2）在堰塞体下游河道上布置第二级透水型混凝土重力坝，使第一级拦蓄大部分推移质、少量推移质进入下游二级拦渣坝库内，同时利用次级溢流坝形成的水垫塘作为首级溢流坝的消力池。

（3）为增强堰塞体漫堰洪水的抗冲刷能力，选用抗冲能力强、透水性好且适应变形的格宾石笼网对堰顶和泄流渠进行保护。根据河道中堰塞体石渣堆积情况，确定对堰塞体表面泄流槽右侧与底面进行防护，在泄流槽底面铺设1 m厚格宾石笼网，右岸边坡采用6 m高的格宾挡墙防护，总面积12 000 m2。

2 堰塞湖后续处置工程设计及施工特点

2.1 三重防护、永久治理堰塞体

在堰塞体后续处置中，采用三重防护措施、永久治理堰塞体。第一重防护措施为堰顶防护，即在堰塞体顶部采用格宾石笼网及格宾挡墙防护堰塞体表面应急泄水渠，防止水流冲刷、淘蚀堰塞体导致溃堰；第二重防护为在堰脚布置首座透水型混凝土重力坝拦渣，为后续整治的重点和核心；第三重防护为在下游布置第二级透水型混凝土重力坝，拦截进入下游第二级透水溢流拦渣坝库内的推移质，同时作为一级坝的消能设施。构成堰塞体的页岩块体经三重防护，有效阻止了推移质向下游推移，消除溃堰风险，实现了堰塞湖长治久安。

2.2 透水型混凝土重力坝

混凝土重力坝采用了透水坝的设计，在混凝土重力坝坝体内设多层混凝土排水管，预制混凝土排水管上下、左右间距40 m，直径30 cm，贯通上下游坝面，排水管进口段设反滤体。透水坝的设计减小坝内石渣剪力，避免造成二次滑坡，进而避免二次滑坡冲击库水引起涌浪、造成次生灾害。透水坝的设计减少了上游水压力和基底扬压力，减小了滑动力和倾覆力，增加了抗滑、抗倾覆稳定性，在安全系数一定的情况下，减小了坝体断面和工程量，降低工程投资。

透水型混凝土重力坝施工采用自密实混凝土的施工工艺，有效解决工期紧、任务重，施工场地限制的实际问题。自密实混凝土其强度、弹模等基本力学性能与普通大体积混凝土相近，利用专用自密实混凝土高流动性、高穿透性的特点，依靠自重完全填充堆石的空隙，形成完整、密实、水化热低、满足强度要求的大体积混凝土。

2.3 一级、二级溢流坝的总体布局

在堰脚和下游适当位置各布置一道溢流坝，使第一级溢流坝高于次级溢流坝，利用第一级溢流坝坝后库容拦蓄大部分推移质，少量推移质进入下游二级拦渣坝库内。精心布置两级溢流坝位置，既可以起到利用第一级拦蓄大部分推移质，同时也可以利用次级溢流坝形成的水垫塘作为首级溢流坝的消力池，而次级溢流坝由于高度较小，过坝水流可利用原河槽作为天然海漫消能。创造性布置两道溢流坝，整体工程量较低、拦渣效果较好。此外，为了尽量加大溢流前缘总宽，不设非溢流坝段，采用全断面溢流。为使过堰水流较好地归入下游河槽，并尽可能消除一部分水能，坝趾高程低于原河床约3.0 m，以增大坝趾水垫厚度，降低流速。

2.4 应急处置和永久性处置相结合的整治方式

为减轻溃堰风险，在前期应急处置时已在堰顶开挖泄流渠，后期结合应急处置进行永久性处置。根据溃坝洪水计算成果［10］，发生设计洪水时堰塞体上的洪水流速超过堰塞体表层石渣的抗冲流速，从而冲刷、淘蚀堰塞体，可能最终导致溃堰。为增强堰塞体漫堰洪水的抗冲刷能力，对堰塞体表面进行防冲加固是十分必要的。传统的干砌块石、浆砌块石和混凝土预制块的抗冲流速一般不超过5 m/s，且透水性较差，选用抗冲能力强、透水性好且适应变形的格宾石笼网进行表面保护。

2.5 透水型混凝土重力坝的施工工艺

上下游透水型混凝土重力坝采用自密实混凝土的施工工艺，有效解决工期紧、任务重，施工场地限制的实际问题。将大粒径的块石直接堆放入仓，然后从堆石体的表面浇筑无需任何振捣的专用自密实混凝土，并利用专用自密实混凝土高流动性、高穿透性的特点，依靠自重完全填充堆石的空隙，形成完整、密实、水化热低、满足强度要求的大体积混凝土。

3 结 论

湖北省十堰房县堰塞湖发生后，堰塞湖溃堰洪水分析、综合整治设计、施工等工作陆续展开，于2014年5月顺利通过竣工验收。堰塞湖后续处置工程安全监测结果表明，工程运行以来堰体稳定，保证了下游的防洪安全，实现了堰塞湖的长治久安。结合我国各类堰塞湖后续处置，得出几点结论如下。

（1）滑坡体处置之前对堰塞湖后续处置，施工安全往往不能保证。采用“不扰动现有堰塞体的原则”，能避免施工期重大安全隐患，节省工期，工程总投资较低。

（2）采用格宾石笼网对堰塞体顶部（包括应急泄流槽）进行防护，结合应急处置实施加固，节省投资，较多，效果较好。

（3）本文提出的透水型混凝土重力坝的设计，减少了上游水压力和基底扬压力，增加了抗滑、抗倾覆稳定性，减小了工程量，降低了工程投资。

（4）采用“三重防护”的布置方案，能有效阻止推移质向下游推移，实现对堰塞湖后续永久整治。在国内尚无类似处置实践的背景下，本工程为滑坡体未处置条件下的堰塞湖后续治理起到了示范作用。

（5）上下游透水型混凝土重力坝采用自密实混凝土的施工工艺，能有效解决工期紧、任务重、施工场地限制的实际问题。 □