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格宾网在娃娃沟泥石流治理方案对比研究

时间:2016-08-07 10:28 作者:晟江格宾网www.gabionchang.com 点击:

【摘 要】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。
格宾网在娃娃沟泥石流治理方案对比研究
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、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
图 1 娃娃沟泥石流全貌
图 1 娃娃沟泥石流全貌
      1 娃娃沟物源情况的统计  
                       
                 
编号 类型 稳定性 物源总量 物源动储量(万 m3 补给方式
        m 3 P=1% P=2% P=5%  
                       
                       
  H01 崩滑体 欠稳定   3.42 2.04 1.71 1.34 洪水或泥石流裹挟、
                  坡面冲刷
                   
                       
  H02 崩滑体 欠稳定   4.05 2.68 2.1 1.62 洪水或泥石流裹挟、
                  坡面冲刷
                   
                   
H03 崩滑体 基本稳   2.32 1.45 1.16 0.87 洪水或泥石流裹挟、
                  坡面冲刷
    坡面侵                 洪水或泥石流裹挟、
P01       0.2   0.15 0.1 0.05  
    蚀物源               坡面冲刷
                       
  B01 崩滑堆 欠稳定   0.78 0.37 0.31 0.22 洪水或泥石流裹挟、
    积物源             坡面冲刷
                   
                       
  G01 沟道堆     0.3   0.23 0.15 0.10 沟床揭底冲刷
    积物源                
                     

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。 

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。
 
  2 方案优劣对比表  
         
             
方案名 技术对比     施工可行性及 投资对比 存在问题
    难度对比
         
             
  针对勘查报告结论,          
方案一 采用了针对性措施, 施工条件差,嵌 投资金额为 交通不便、施工
该方案具有良好的技     岩难度大。 867.58 万元。 条件差。
     
  术可行性。          

  针对勘查报告结论,   施工难度较大,   施工工艺复杂。
  采用了针对性措施,   投资金额为 抗滑桩桩基开
方案二   施工工艺多样。
该方案具有较好的技   998.00 万元。 挖存在一定难
    固源条件欠佳。
  术可行性。         度。
  针对勘查报告结论,   施工工艺简单,   格宾石笼连接、
  采用了针对性措施,   投资金额为
方案三     施工方便。 固 防腐工艺要求
该方案具有很好的技     737.45 万元。
  术可行性。     源条件较好。   高。
           
             
 
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。
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