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1、泥石流治理工程设计要点 中铁二院 蒋忠信1. 参数计算区分松散固体物源的静储量、动储量和一次冲出量。动储量包括可入沟的崩塌滑坡体、坡面侵蚀物、可起动的沟床堆积物等。流量、流速可据弯道泥痕反算。据弯道超高值h计算流速:v = Rgh/B tan- c/(Hcos2)1/22. 震区参数调整根据地震后松散固体物源大增的新情况,调整泥石流的重度(稀性增多)、峰值流量(堵塞系数加大)与暴发频率(临界雨强变小)。如2008-9-24泥石流一次冲出量北川魏家沟达100万方,唐家山支沟达30万方,大大超过预计值。3. 确定拦排数量根据工程有效期(乡镇20年,城镇50年),计算拦+排泥石流固体物质总量。根据主
2、河输沙能力与既有桥涵过流能力,以不导致主河、公路次生灾害为度,确定拦(及停)-排结合方案中拦与排的比例。进行主河堵溃二次灾害(壅水淹没与溃决洪水)预测。尽量与公路改扩建协调。4. 拦砂工程类型3类:拦砂坝、缝隙坝和谷坊群。拦砂坝和谷坊群均为重力式圬工实体坝。拦砂坝功能以拦砂为主,较高大;谷坊群由多座谷坊坝组成(前谷坊回淤直至后谷坊脚),较低矮,功能以回淤防冲压脚为主。缝隙坝为拦粗排细的透过式坝,有格栅坝、梳齿坝、网格坝等,高强被动柔性防护网可用拦截地震崩入陡沟中的巨石。5. 拦砂工程设计按地形地质条件选择好坝位,尽量选上游纵坡缓的基岩锁口处,使坝短、库容大、坝基浅;计算 回淤坡度(多小于沟纵坡
3、0.5-1.5%)与库容以及防揭底和侧蚀的物量。有条件时可加固地震堰塞体作坝。按坝高初拟坝顶宽度(最小1m),坝面坡陡(甚至直立),背坡缓(1:0.4-1:0.6),坝肩伸进坡体,坝基应力不高;按最危险工况(空库一次泥石流满库)进行抗滑、抗倾和坝身强度检算。确定溢流段高度与截面,排水孔不要过大过密(孔面积0.4-0.8m2,总面积5%-8%);在坝下0.5-1.0H段设护坦或潜坝防冲。缝隙坝要据最大粒径D进行缝隙设计,缝宽1.5-2.0D,缝的总宽度为0.2-0.4溢流段宽B。确定其拦砂及过流能力。根据各坝的造价与拦固物源量,得各坝的效益比(拦固单位物源的费用),取消或降低低效益比的坝,增高高
4、效益比的坝。6. 排导槽设计平面尽量顺直并避免拆迁工程;断面按过坝后泥石流流量控制,与纵坡组合与过流能力匹配,选 择合理纵坡(稀性3%-7%,粘性7%-18%),必要时分段变坡以避免冲、淤和大填大挖。做好进、出口段和变坡处、过既有桥涵的处理,进口段与坝衔接或做八字堤,出口向主河下游交 汇(30-60);变纵坡处作好消能处理;过既有桥涵可采用加大流速的措施,避免改扩建。边墙按挡土墙检算,当槽底有圬工时偏于安全;正确计算弯道凹岸加高(水山高久公式 h=aBV2/Rg,a取2.0),按实际调查和计算流速确定防冲、防淤措施。防冲可铺底或设防冲肋(间距10-25m,高1.5-2.5m),V形槽心铺厚0.
5、6-1.0m。防淤可加大流速,加大流速可加高变窄槽的断面以增大泥深,甚至作成V型槽(IV = (I纵2+I横2)1/2,I横=1:3-1:10)。7. 其它工程措施(1) 固坡工程:一般不直接加固崩塌滑坡,必要时前缘以墙、堤防冲。(2) 跨流域分流与筑库储水:如大洪沟中游用隧洞将水排向相邻非泥石流沟,黑沙河筑库将百年一 遇洪峰流量由110m3/s削减为33.9m3/s。(3) 停淤场:用于出沟口后有平缓开阔地时。要在引流口设圬工拦挡坝,拦淤堤可为土质并可多级 ,溢流口后接集流沟。如蒋家沟停淤场1972-1982年共停淤805万方。(4) 导流-护岸堤:用于有保护对象的沟岸,按重力式墙设计与检算,突出防冲计算与基础埋深。(5) 桩林:用于固体物质巨大且无筑坝条件者,可筑钢管桩(或人字撑)、钢筋砼桩林拦石,至少 两排,桩距b=1.5-2.0D,外露桩高2-4b。震区可试用。(6) 渡槽:用于有条件从上方绕避道路等线性工程者,有梁式、拱式,加强底板与出口导墙。(7) 生物工程:流域植树造林,水土保持。作用近来被低估,如日本一树不伐而泥石流频发。