泥石流防治设计-初步设计

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泥石流防治设计以现场定性判断、地勘数据为主，定量分析为辅，定量分析其实也就是计算排导能力、拦挡坝的整体稳定性等，更多的一定要现场多跑，根据本次项目的经验，我光K128一处泥石流就跑了前前后后共7次，每次都有不一样的心得，并且在涯总的帮助和指引下，对项目区的泥石流机理结合30年的论文文献及养护资料有了一个很全面的了解，因此虽然是初步设计，我仍然认为我的做法对大家具有借鉴意义，因此分享给大家，这里首先说下我的设计图，和高边坡、滑坡一样，总结了一套流程化模板，首先在设计图第一页开始是设计说明，说明设计依据、泥石流概况、成因机理、泥石流特征参数计算到设计方案论述，然后才是真正的设计图纸，由于本项目泥石流群确实有点复杂，首先属于高频泥石流，基本一两年就会发生一次，其次由于路线纵断控制，桥梁中心线标高仅比地面线高1.3m，从堆积区通过，因此需要下挖保证足够的净空，好消息是本泥石流规模较小，可防可治，下面就具体分享两处泥石流处治设计，为了更好的施工图落地，因此初步设计我们也对泥石流做了多处横断剖面，这样不仅自己更有底气，相信咨询专家也会更好的对设计进行指导。

一、泥石流（导流型）设计

该段泥石流为小型泥石流，汇水面积0.34平方公里，当构造物跨越时保证足够净空可使其顺利通过，现状省道涵洞（主线桩号K127+200）过水条件较好，没有产生淤堵情况，但有清淤痕迹，根据现场调查，最大淤积高度约为3m，该泥石流块石、漂石物源量一般，植被覆盖率较低，多处基岩出露，两侧斜坡基岩风化为强风化，岩质以花岗岩、片岩、砂岩为主，节理裂隙发育，两侧斜坡覆盖层为薄层砾石土和风化基岩碎石，存在风化落石现象，堆积区块石粒径较小，现场观察最大泥深为1.2m，平均泥深不足1m，既有沟道高约2.5m，结合现场实际调查并参考《地质灾害更新调查报告》，数量化评分为69分。

现状泥石流沟道相对稳定，存在一定物源，主要来自坡面及沟道碎石，但规模较小，基于FLO-2D进行了泥石流危险性评价，经定量分析，泥石流平均泥深小于0.5m，符合现场定性判定，危险性为低风险。因此本段泥石流以导流为主，根据发育历史本泥石流应按照高频泥石流进行设计，本段路线以桥梁形式从堆积区跨越，公路跨越泥石流堆积区具有淤积、漫流、冲击及冲刷风险，因此线位尽可能靠近扇缘位置，采用桥梁跨越，控制部位预留足够高程，保证设计年限内桥下有足够的排洪净空，并且线位设桥段选在沟道顺直、沟床稳定处，基本正交，可保证冲沟流水顺利通过，桥墩设置防撞防冲刷措施，由于流通区两侧斜坡稳定性相对较差，因此流通区泥石流沟道设置3m导流墙约束河道轨迹，并尽量回填反压坡脚，对挖方区域设置1:5的回填区域，于桥梁入水口顺接3m导流槽导流至省道既有涵洞口处，沟床铺砌钢筋混凝土，考虑沟道较宽，搭配设置防冲槛，由于流通区和堆积区交汇处洪积扇较大，因此为防止沟道水流较大时有潜在的冲出导流槽情况，因此在堆积区左右侧各设置一道2m高的导流坝，形成完整的导流防冲刷体系。导流墙、导流槽过水能力计算详见附件-泥石流导流槽计算书。

二、泥石流（滞留排导型）设计

该段泥石流为小型泥石流，该段泥石流为典型的新疆干旱山区暴雨型泥石流，该类泥石流爆发突然、变化快、历时短、成灾十分迅速，目前，该沟道两侧及沟内存在较多的松散物源，整条泥石流沟及两侧坡面植被零星分布，在强降雨或冰雪融水作用下，有再次暴发泥石流的可能，泥石流冲出物将沿沟道中下游堆积，最终威胁拟建公路的正常运营和行车安全。根据泥石流现场信息调查情况，评分总分为102分，该泥石流易发程度属于中等易发。根据其发育历史，该泥石流属于高频泥石流，沟道发展趋势为下切，沟道几乎无植被，形成区和流通区两侧斜坡主要为风化和节理发育的强风化花岗岩、砂岩、片岩等，同时还存在多个溜砂坡，因此根据其特征判定为发展期泥石流。

根据该泥石流沟的灾害史，K128+600左侧泥石流为中频泥石流，由于主沟侵蚀速度大于支沟侵蚀速度，新扇规模在逐渐扩大，沟坡坡形陡峻，沟道类型属于顺直束窄，以荒坡为主，覆盖率小于10％，触发雨强界限仍较小，因此综合认定泥石流发展阶段为发展期。

根据《新疆公路桥涵水文参数研究报告》中的推理公式法和直接计算法分别计算50年一遇设计频率洪水流量，取大值计算泥石流洪峰流量。

根据水文分区的基本原则，按照地理位置，气候气象，暴雨分区，下垫面，洪水成因等条件，本项目所在区为吐鲁番哈密盆地水文区（74-2区），根据直接计算法计算结果为8.6m3/s，综合推理法计算结果为17.3m3/s，因此取17.3m3/s。一次冲出量小于2*10^4m3，泥石流规模分类为小型。

其他泥石流相关计算见附件水文计算书。

根据调查，泥石流从水体供给上属暴雨+冰雪融水型泥石流，从集水区地貌特征上为沟谷型泥石流、按冲出物成分上为稀性泥石流。从规模上为小型泥石流；按泥石流活动性和危害性上分析该泥石流沟属中频泥石流，易发性为中等易发，危害性为中型，危险性为中型，基于基础数据采用flo-2d进行危险性分区评价，评价结果与规范一致，路线多部分属于中等风险区，局部属于高风险区。

K128+600左侧泥石流既有公路路基设置有涵洞，并在泥石流堆积区前清理部分土石方后设置导流坝，导流坝为一字坝，主要为保护路基边坡，并未起到真正意义上的导排作用，目前涵洞迎水侧完全被堵塞，与路基边坡无法区分，只能在背水侧找到涵洞出口，原有工程设施已不能发挥效用。拟建道路设置于S301左侧，一旦爆发泥石流将危及公路安全，中断交通。因此，对该泥石流需进行新的工程治理措施。

经定量分析和现场调查，泥石流平均泥深约为1.5m，最大泥深约为2m，符合现场定性判定，危险性为中风险。，根据发育历史本泥石流应按照高频泥石流进行设计，本段路线以桥梁形式从堆积区跨越，公路跨越泥石流堆积区具有淤积、漫流、冲击及冲刷风险，因此线位尽可能靠近扇缘位置，采用桥梁跨越，控制部位预留足够高程，保证设计年限内桥下有足够的排洪净空，并且线位设桥段选在沟道顺直、沟床稳定处，基本正交，可保证冲沟流水顺利通过，桥墩设置防撞防冲刷措施，由于流通区两侧斜坡稳定性相对较差，因此流通区泥石流沟道设置3m导流墙约束河道轨迹，并尽量回填反压坡脚，对挖方区域设置1:5的回填区域，埋深不小于2m，于桥梁入水口顺接3m导流槽导流至S301既有涵洞口处，沟床铺砌钢筋混凝土，考虑沟道较宽，搭配设置防冲槛，同时考虑该泥石流两侧斜坡溜砂坡相对发育，除采用导流墙稳定坡脚外，在导流墙上部设置4道低矮谷坊坝群，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，降低流速，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，保护下游公路，形成完整的滞留排导防冲刷体系。导流墙、导流槽过水能力计算及拦挡坝稳定性计算详见附件-泥石流导流槽、拦挡坝计算书。