崔 雯

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730046）

1 项目背景

依据财政部《特大型地质灾害防治专项资金管理办法》《甘肃省地质灾害综合防治体系建设方案（2014-2018）》和《甘肃省地质灾害综合防治体系建设项目管理办法》结合定西地质灾害综合防治体系建设具体要求，2018年度拟开展竹林沟泥石流治理工程。2018年1月，《漳县殪虎桥乡竹林沟泥石流治理工程可行性研究报告》通过了省国土资源厅组织的可行性研究审查，于2018年4月，由甘肃省国土资源厅以甘国土资环发[2018]18号文件和定国土资发[2018]81号文件，同意对“漳县殪虎桥乡竹林沟泥石流治理工程”进行立项实施。2018年6月，《漳县殪虎桥乡竹林沟泥石流治理工程初步设计报告》通过了省国土资源厅组织的初步设计审查。2018年8月，根据中标通知书，甘肃有色工程勘察设计研究院完成了《漳县殪虎桥乡竹林沟泥石流治理工程施工图设计》的编制工作。竹林沟施工区域范围主要为近沟口沟道及下游村庄段，长约700m，宽约50m，面积约0.035km2（如图1所示）。

图1 研究区范围图

2 研究区工程地质特征

2.1 岩土体工程地质参数

1）拦挡坝的布置：拦挡工程布置的主要目的在于消峰减流，减小泥石流峰值流量，并阻挡泥石流沟内的大石块，减少一次泥石流活动的物源量，降低泥石流流体重度，经拦挡后泥石流剩余物质的顺利下泻，同时通过泥石流物质回淤压脚起到稳固沟床和减轻沟岸崩滑的作用。并减少堵塞主沟的风险。1#拦挡坝坝址处于流通区上游，泥石流能量在此部分消散，沟床宽度相对上游大，库容较大。坝肩、坝基以碎石为主。2#拦挡坝坝址处于流通区中下游，较接近沟口，沟道宽度较上游狭窄，并且此段沟床比降较缓，但沟床整体平均比降较大。坝肩、坝基地层条件以碎石为主。

2）拦挡坝坝基工程地质条件：1、2#拦挡坝基础持力层主要为碎块石，棱角状，泥石流堆积成因为主，粒径多在60～300mm之间，级配不良，排列不规则，粗颗粒间间隙大，多以粒径相对小的碎石、角砾、砾砂填充，母岩多以泥岩为主，该层岩土体主要物理力学指标为γ=22kN/m3，内摩擦角Φ=30°，地基承载力特征值450～650kPa。

3）竹林沟排导堤工程地质条件：排导堤主要布设在沟口洪积扇及山前平原区，基础持力层以含粉土碎石土为主，洪积成因，该层土体主要物理力学指标为 γ=19kN/m3，内摩擦角 Φ=28°，地基承载力特征值 250～450kPa。

根据 《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2015）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），本区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45s，抗震设防烈度为Ⅷ度，设计地震分组为第二组。

2.2 地基土腐蚀性评价

在竹林沟勘查区TJ03、TJ17和TJ32中取易溶盐，试验结果见土腐蚀性分析报告。根据勘查场地易溶盐取样分析结果，地基土PH值为8.25～8.73，依据《岩土工程勘查规范》（GB50021-2009），竹林沟勘查区腐蚀环境按Ⅱ类环境进行评价。根据实验结果综合判定：竹林沟勘查区土体对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

3 治理工程设计

经可行性研究及初步设计确定，竹林沟泥石流治理采用拦挡+排导工程治理等工程治理措施。其总体设计为：（1）在沟道中上游沟道内修建2道拦挡坝，以消耗泥石流部分动能，减缓泥石流流速，拦挡泥石流中的松散固体物质；（2）在下游至铁沟河河谷区接现有排导堤新修建双侧长约760m的排导堤，以对主沟道的泥石流进行排导；其中，进入村庄段根据交通需要修建5处盖板涵。

3.1 防治工程施工图设计

1）拦挡坝平面布置：竹林沟沟谷内松散固体物质堆积较多，且来源丰富，同时，沟床比降大，汇水集中，水动力强。因此，有效地减缓坡降，封固松散固体物质，减少泥石流冲出量，降低泥石流重度，是防治泥石流的基本任务。根据现场调查，设计在泥石流沟道流通区修建2座拦挡坝，以消耗泥石流部分动能，减缓泥石流流速，拦截泥石流携带的固体物质，降低河床比降，减缓泥石流流速。拦挡坝编号自上游而下为1#、2#拦挡坝，1#与2#拦挡坝间距150m。根据泥石流一次固体物质冲出量以及2座拦挡坝的库容，设计1#拦挡坝坝高4.0m，2#拦挡坝坝高4.0m。

2）拦挡坝型式选择：根据泥石流个性及沟道的工程地质条件，2#拦挡坝的选型为重力式溢流坝，竹林沟2#坝布置于竹林沟主沟道中上游，断面尺寸设计如下：拦挡坝坝顶轴线全长约24.5m，坝体采用C30混凝土。坝顶宽1.5m，坝体有效高度为4.0m，基础埋深2.5m，坝顶设置溢流口，深1.5m，底宽7.68m；迎水面坡度 1∶0.3，背水面坡度 1∶0.1；下部沟谷主流线处设置一拱形过水涵洞，高1.2m，宽0.8m；坝体中设两排Φ300PVC波纹管排水孔，坡率5%，呈梅花形布设，拦挡坝排水孔最下一排距地面1.5m，竖向间距1.5m，横向间距1.5m。

3.2 排导工程设计

1）排导堤平面布置：在沟口下游段新开挖沟槽，根据设计排导堤单侧长度为380m，两侧总长为760m。设计对排导堤底采用C20混凝土硬化。入口设计：排导堤入口采用八字口设计；出口设计：排导堤出口与G212国道现有排导堤入口相衔接，以便对竹林沟沟道的泥石流进行排导，使其最终能顺利流入铁沟河，而避免其危害两岸居民区。

2）排导堤横断面设计：排导堤断面为梯形断面，渠底宽根据过流要求设计，排导堤底宽4.6，渠顶宽5.6m，深2.5m；排导堤堤采用C30混凝土浇筑。根据前面泥石流设计参数计算，竹林沟排导堤过流能力验算典型断面选择 3-3′、8-8′和 15-15′断面，断面形状为梯形断面。根据已知流量，采用水力学中谢才公式和泥石流流速公式试算，得出竹林沟20年一遇的泥石流流量通过各断面处的泥深和流速，进行过流能力复核。

3.3 盖板涵工程设计

竹林沟沟口下游原始沟道由于受人类工程活动改造变窄，为避免泥石流发生影响区内居民生命财产安全，因当地政府及国土局要求，沟口下游进行拓宽工程。同时为方便村民出行，在竹林沟排导堤穿越村庄段需修建盖板涵5处，保证村民正常通行。设计盖板单跨长 3.0m，单板宽为 1.0m，厚 0.25m，采用C20钢筋混凝土预制板，以C30砼浇缝。

3.4 堤顶硬化工程设计

竹林沟下社村部分现有水泥硬化路位于竹林沟泥石流沟道内，为布设排导堤使竹林沟泥石流可以安全通过竹林沟下社顺利排入铁沟河，需沿排导堤硬化128m，以保证居民出行畅通。采用C20混凝土铺设，厚0.15m；垫层采用碎石垫层，厚0.1m，依据堤顶硬化平面位置，间隔4m设伸缩缝，缝宽2.0cm。

4 工程监测

4.1 原则

1）监测工作应做到重点突出，目的明确，以控制泥石流流域为准，并适当考虑邻区地质灾害对其产生的不良影响。监测重点放在泥石流流域，以及主要防治工作布置的区段。

2）监测工作以地表位移监测为重点，采取仪器监测和人工巡查相结合的方法。

3）监测内容主要包括变形位移监测、降雨，地表水及地下水动态监测，防治过程中的施工安全监测，防治效果监测。

4）监测网点应布置在对灾害有直接影响的地段，同时兼顾便于安装，维修和巡视等条件。

5）仪器选择的原则为可靠、实用、先进，监测资料管理与分析遵循的原则为实用、先进、快速反馈。

4.2 监测工程布置

本治理工程防治监测主要为施工安全监测。根据竹林沟泥石流地形地质特点、泥石流平面分布特点及灾害特征等来布置监测工作。施工监测工程主要针对施工期的安全布置监控点，重点监测泥石流沟的降雨量和施工区及其附近区的危岩、滑坡体、崩塌体、不稳定斜坡体等危险源，监测内容包括降雨量和不稳定体的变形观测等。工程施工期间的监测主要布置在各坝坝肩及基础部位，重点监测拦挡坝、谷坊坝左右坝肩开挖，主要对其稳定性进行监测，防止施工开挖过程中发生落石、边坡崩、滑塌等，造成人员伤亡和财产损失。