泥石流危险性、柔性坝、谷坊坝及排导槽计算书分享

1月前浏览408

最近较为繁忙，更新较少，大家见谅，但是时间久一点说明感觉多一点，首先我对在忙项目的泥石流进行了详细的处治说明编制，并形成了全套相关计算书。

之前分享过泥石流危险性分析，有些同仁反馈说，如果有多个主要支沟怎么办，那需要对每个出水点进行流量计算，并形成概化五边形曲线，举例来说，该泥石流有南侧、中部及北侧三个主要支沟，那需要对计算书进行分项计算，并求得整体的峰值流量。

设置三处集水点后，进行泥深及危险性分析，我认为这个危险性分析是十分有必要的，只要流量计算准确，汇水面积勾的准，是完全可以复现泥石流爆发时的情况的，而且规范也明确说了，要充分利用GIS技术进行危险性分析。

根据危险性评价结果，简单说下对目标泥石流的处治设计，

目前主要解决思路为：

（1）左侧泥石流防治采用了拦渣网（外露高度约50cm-100m），根据现状调查与走访，目前拦渣网已基本破坏，且仅在现场找到一道拦渣网，耐久性较差，这说明一般的拦渣网在泥石流爆发时并不能发挥出理想中的设计效果，这与拦渣网两侧固定端的锚固岩土体性质及减压消能环等关系较大，但由于左侧泥石流物源有限，未被冲走的拦渣网仍起到了固定沟床的作用，这说明在潜在物源较少的水石流沟道中设置柔性坝是可行的，但应考虑锚固岩土体情况与混凝土坝进行比选，设置合适的耐久性支挡措施；

（2）确保泥石流沟道的水流畅通，保证沟道流速，改沟段落与原沟道衔接顺畅自然，采用合理的支挡措施保证改沟后国道下边坡的稳定；

（3）对上部国道之前已发生滑塌和可能发生滑塌的边坡进行综合评估，采取针对性的加固措施保证国道及拟扩建高速的安全，形成一道完善的公路边坡安全防护屏障。

具体原则如下：

（1）根据现场调查，形成区及流通区沟道中仍可提供较多的物源，考虑形成区面积大，潜在滑塌区域不定，应在主沟道汇流处设置合适的支挡措施，拦截大块石并稳定沟床，同时应结合悬臂高度、抗倾覆和黏性泥石流特征等因素综合确定拦挡措施外露高度；

（2）考虑虽然泥石流目前拦渣墙防护效果较好，但由于拦渣墙设置长度较短仍很有可能发生泥石流灾害，本次改扩建路线方案推荐双侧分离新建方案，对泥石流沟进行改移至新建路基右侧，局部段落距离国道较近，应结合地质钻探成果设置合理的坡率及坡面防护，保证国道下边坡的稳定；

（3）根据现场调查，既有泥石流沟道设置混凝土铺砌段多有破损，此为水流掏蚀作用导致，因此泥石流导流设施下部应考虑防冲设施以形成完整的防排体系；

（4）改移泥石流沟道后可能会发生冲出风险，因此在改移线形过渡自然的基础上配合设置导流堤等设施进行拦截引导；

（5）根据现场调查，国道三处滑塌现状基本稳定，泥石流爆发后对其进行了处治，设置了路堑墙及挂网植草，包括下部边坡也补充设置了框架梁，考虑该段落距离隧道入口较近，潜在滑塌体为黏性土，应结合现状拦渣墙设置经验搭配做好挡流和潜在失稳边坡加固设计，避免其破坏后涌入路面，保证高速公路的运营安全。

综上，右侧泥石流处治设计思路可概括为：

处治设计方案如下：

1.低矮谷坊坝及柔性坝

现状沟道块石等松散固体物质在沟道内大量堆放，可见最大块石为2m*1m*0.5m，尤其现状国道涵洞口虽有清淤痕迹，但仍有较多淤积体，沟道纵坡大、地区降水量大、暴雨集中、汇水迅速，致使泥石流的流速较大。为减小泥石流的流速，拦截难以清理的及潜在的危岩大块石，使泥石流不对高速公路建设和运营造成威胁，应设置耐久性强的拦挡设施。

（1）平面布置

根据在沟谷中的实际调查，选择地形有利、沟谷狭窄、地质条件相对较好的位置，选择在国道下部南侧与偏北侧沟道汇流处设置4道低矮谷坊坝，减弱泥石流，拦截大块石，固定泥石流沟床，防止沟床下切和谷坡坍塌，减缓沟床纵坡，降低泥石流流速与动能，同时对上部潜在欠失稳边坡进行拦挡，布置应使下一道坝的坝前回淤物对上一道坝起防冲护基作用，谷坊坝间距根据计算结果综合取40m。同时在国道上部南侧沟道涵洞口设置2道泥石流柔性坝，拦挡上部沟道块石及树木，考虑沟道两侧覆盖层较厚，局部区域全强风化岩石出露，将柔性坝与导流墙结合起来，间距20m，保证柔性坝的锚固环境以发挥其消能。

（2）基础埋深

根据泥石流治理经验，坝下冲刷约为坝高的0.5～1倍。为了减小坝下冲刷，在设计时对坝高作了适当限制。基础埋深按2-2.5m设计，具体结合设置位置处地质条件进行调整。

（3）稳定性分析与断面设计

谷坊坝按挡土墙进行稳定性验算，由于设有过水涵洞和泄水孔，故不计静水压力。坝体稳定性按最不利情况进行验算，即当坝库淤积到还剩一个泥深时，这时遭遇百年一遇泥石流的冲击力。应满足空库及满库时抗滑稳定系数KC≥1.25，抗倾覆稳定系数K0≥1.60，同时坝基应力和偏心距也应满足相应规定。

按以上稳定性分析方法计算并满足构造要求确定了谷坊坝断面尺寸，拦挡坝高5.0m，坝体采用C20片石混凝土砌筑，迎水坡坡率1：0.25，背水坡坡率1：0.75；为了减小静水压力，设置梅花形分布间距1m的30cm泄水孔。

（4）溢流口设计

溢流口的宽度基本与原沟槽一致，在可能的情况下，适当加宽溢流口宽度，以减小过流深度，溢流口断面均为梯形，为防止泥石流过坝时磨蚀破坏，在溢流口上设置了40cm厚的钢筋混凝土防磨层。

库容量计算采用规范经验公式进行计算，计算单个柔性坝库容量为250.0方，单个谷坊坝库容量为550方，泥石流单阵体积为1036.65方，结合谷坊坝设置4道，柔性坝设置2道，满足库容量要求。

2.改沟

为避免泥石流沟道影响扩建公路，于YK1983+100～YK1983+600段进行沟道改移，无地形限制区沟道采用梯形C20混凝土排导槽，底宽5m，高4.5m，两侧坡率为1:0.25，沟底铺砌钢筋混凝土，距离国道较近有地形限制时沟道采用C20片石混凝土导流墙，沟底铺砌钢筋混凝土，考虑沟道较宽，每隔10m搭配设置一道防冲槛。导流墙采用C20片石混凝土重力式路堑墙，外露高度为6m，结合地勘成果（下覆中风化灰岩），上部采用1：0.75坡率进行收坡，搭配锚索框架梁防护，另外一侧边坡与顺坝连接。改沟过流断面满足水力泄洪要求。

3.挡流板

因部分段落泥石流沟沟底标高相对于其左侧拟建高速公路路基较高，且此处也是泥石流的先前爆发时的堆积区，为防止泥石流漫上高速公路，对以上路段设置C20钢筋混凝土挡流板，板高3m，埋入混凝土内1m，保证隧道洞口路基段沟深超过可能最大堆积深度（经比较理论计算最大堆积深度大于19年爆发时堆积深度，因此取理论计算结果）+安全高度1.0m。