梳齿坝在泥石流防治中的应用

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梳齿坝在泥石流防治中的应用

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（中冶成都勘察研究总院有限公司，成都 610023）

泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点，为常见的山区地质灾害。梳齿坝作为透水型拦挡坝的一种，具有部分拦挡、挡排结合的特点，可减轻坝体所受水压和冲击力，起到调节下泄流体物质组成的作用，能有效提高库容利用系数，延长坝库使用寿命，为泥石流防治的一种重要措施。

泥石流；梳齿坝；拦排结合；应用

1 概述

泥石流为地质灾害的一种，是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路、铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。泥石流治理措施主要有避让搬迁、群测群防、生物措施及工程措施。工程措施分为：跨越工程、穿过工程、防护工程、排导工程及拦挡工程。主要拦挡措施有：栏渣坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等。泥石流治理最常用的治理措施为修建拦挡坝，坝体类型主要为圬工实体拦挡坝及透水型拦挡坝。拦挡坝旨在拦蓄泥石。因此，透水型拦挡坝相比圬工实体拦挡坝更为经济合理。透水型拦挡坝已有梳齿坝、锯齿坝、缝隙坝、筛子坝、钢筋砼格栅坝、钢构格栅坝、钢管格栅坝、柔性网格栅坝及钢管桩林等多种类型。

2 工程概况

泥英雄沟位于卧龙自然保护区卧龙镇政府所在地西南端，巴郎河右岸为一老泥石流沟。该沟域纵向长度8.8km，宽度一般15.0～25.0m，沟域面积23.6km2，流域最高峰海拔3 600.0m，沟口海拔高程2 105.0m，相对高差越1 495.0m，总体为V型谷。1964年曾暴发了较大规模的泥石流。“5.12”地震后，沟域内新发生了多处崩塌等次生地质灾害，沟域不良地质现象加重，松散固体物源增多，泥石流易发程度提高，危险性趋于加剧。沟口堆积扇区分布英雄沟旅游接待中心，沟内有熊猫保护站、熊猫庇护所等建筑物，因此该泥石流的危害程度较大。

照片1 英雄沟沟域卫星遥感影像图

卧龙镇英雄沟泥石流容重为1.57t/m3，在流通堆积区流速为7.17m/s，近期规模最大的一次泥石流（1964年）历史约60min，在流通堆积区峰值流量为164.18m3/s，泥石流过流总量为15.60×104m3，固体物质冲出量为5.66×104m3，泥石流规模为大型。该泥石流防治工程安全等级为二级。

3 治理工程设计

本次设计方案本着“拦排结合”的治理思路，采用“低坝结合下游排导槽”进行治理，修建两道梳齿坝，并于下游布置排导槽。

3.1 设计参数

1） 降雨量参数：50年一遇暴雨强度：1小时设计雨强为41.6mm；20年一遇暴雨强度：1小时设计雨强为35.6mm。

表1 拟设工程部位泥石流运动特征参数统计表

表2 英雄沟泥石流梳齿坝断面设计尺寸统计表

名称坝高（m）有效坝高（m）基础埋深（m）坝顶宽度（m）坝顶厚度（m）坝底厚度（m） 1#坝7.75.02.226.02.59.0 2#坝7.75.02.221.62.59.0

2）泥石流固体物源参数：泥石流松散固体物源量15.06×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为6.7×104m3，按50年一遇的设计标准，泥石流一次固体物质冲出量为1.55×104m3，按50年发生该规模的泥石流5次计算，累计固体物质冲出量为7.75×104m3。

3）泥石流运动特征参数。

3.2 总体设计

该工程于泥石流流通区上修建两座梳齿坝坝，并于泥石流出口处修建排导槽，为美化旅游区环境，在排导槽两侧做绿化带，另于排导槽上修建人行小桥以方便游人通行。

表3 梳齿坝稳拦物源能力计算表

3.3 分项设计

3.3.1 坝体设计

拦挡措施布置主要利用泥石流沟中下段纵坡相对较缓，沟道宽窄相间的特点，并与沟域泥石流物源动储量分布情况相匹配，坝位的选择尽可能选择沟道狭窄、上游库容较大的地段，并尽可能选择在沟床弯道下游泥石流能量部分消散，坝肩及坝基地质条件良好沟段设坝。本工程于泥石流流通区上修建两座梳齿坝坝，坝高7.7m，共计挡坝物质量约1.59×104m3。

梳齿坝断面尺寸统计详见表2。

由于各坝总库容远小于泥石流物源动储量，而坝体淤满后其调节流量和泥石流重度的作用就将大大减小，且目前对此还没有成熟的计算方法，此处仅对方案中泥石流稳拦能力进行计算。详见表3。

按照布置河段位置和泄流方向、过流宽度、水深、流速、安全超高的要求，设计切口宽度和高度，要求切口过流能力大于过坝泥石流流量，切口安全超高按0.5m设计。各梳齿坝切口设计尺寸及流量复核计算结果详见表4。

表4 英雄沟泥石流梳齿坝切口流量复核计算表

此外还需对泥石流竖向压力、作用于坝体的水平压力、泥石流动水压力、作用于迎水面坝踵处的扬力、泥石流整体冲击力、泥石流中石块的冲击力、地震力、坝体稳定性、地基稳定性进行验算。

图1 2#坝立面图

图2 2#坝俯视图

3.3.2 排导槽设计

在泥石流堆积扇原有排洪沟道的基础上修建排导槽。排导槽总长度128.0m，宽6.0m，深3.2m。用于排导因梳齿坝淤满后翻坝的泥石流，以及平时雨季的排洪，防止泥石流及洪水造成灾害。为美化旅游区环境，在排导槽两侧4m范围内做绿化带，距离排导堤1m种植竹子，竹子间距2m一窝，每窝10棵，共2排。另修建人行小桥以方便游人通行（桥上修建栏杆）。

图3 2#坝配筋图

4 结语

梳齿坝作为拦挡措施的一种，具有部分拦挡、挡排结合的特点，可减轻坝体所受水压和冲击力，起到调节下泄流体物质组成的作用，能有效提高库容利用系数，延长坝库使用寿命。梳齿坝相比圬工实体拦挡坝更为经济合理，具有广阔的市场和良好的应用前景。

图4 排导槽结构图

参考文献:

[1] 唐子渊，卧龙镇英雄沟泥石流应急治理工程施工图设计报告[R]. 四川省地质工程集团公司都江堰分公司, 2010，6月.

[2] 林宗元. 岩土工程治理手册[M]. 辽宁科学技术出版社，1993.

[3] 李德基. 透水型拦挡坝在泥石流防治中的应用[J]. 中国地质灾害与防治学报, 1997，12月.

[4] 滑坡防治工程勘察规范DZ/T0218-2006[S]. 中国标准出版社，2006.

[5] 滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ/T0219-2006[S]. 中国标准出版社, 2006.

[6] 建筑边坡工程技术规范GB50330-2002[S]. 中国标准出版社, 2002.

The Application of Comb Dam to the Debris Flow Control

XU Ke

（Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co. Ltd of MCC, Chengdu 610031）

Comb dam is a permeable landslide dam which is characterized by blocking and discharge and can increase coefficient of reservoir storage capacity and extend dam service life. Therefore, it is an effective control measure for debris flow.

debris flow; interception and draining combination; Applicatikon

[P642.5]

A

1006-0995（2016）03-0444-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.022

2015-12-25

许可（1983- ），男，安徽淮北人，工程师，长期从事岩土工程勘察、设计工作