以雞尾山為例分析堰塞湖應(yīng)急處置方案設(shè)計(jì)

朱中煙 黃大江 張 潔

1 工程概況

1． 1 雞尾山山體崩滑概況

2009年6月5日14時(shí)52分，重慶市武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山發(fā)生嚴(yán)重的山體崩滑災(zāi)害，造成74人失蹤，其中27名礦工在井下下落不明。崩滑體堵塞烏江支流石梁河上游支流鐵匠溝(和平溝)。崩滑體順鐵匠溝長約1 870 m，面積約50萬m2，總方量約596萬m3，形成上游集雨面積約5．1 km2、壩高28 m～35 m、最大庫容約49萬m3的堰塞湖?；卢F(xiàn)場(chǎng)概況及堰塞湖概貌見圖1，圖2。

圖1 滑坡現(xiàn)場(chǎng)概況

圖2 滑坡上游河道

1． 2 堰塞體特征

崩滑體原基巖為石灰?guī)r形成的陡崖，巖體受兩組構(gòu)造裂隙和層面裂隙控制，坡體受和平溝切割卸荷及降雨影響，結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度降低，巖體沿巖層面滑動(dòng)，滑動(dòng)方向約345°，形成崩滑災(zāi)害。

由于崩塌區(qū)位置較高，勢(shì)能大，崩滑體快速滑動(dòng)解體，沖過坡下鐵匠溝后，直接撞擊對(duì)面山體，造成對(duì)岸山體局部垮塌。崩滑堆積物主要堆積于和平溝內(nèi)及兩岸岸坡地帶。

2 應(yīng)急處置工程第二階段實(shí)施的必要性

據(jù)武隆縣地方政府已確定的直接威脅區(qū)域和受威脅區(qū)域。直接威脅區(qū)內(nèi)(下游河道5 km的兩岸、河床垂直高度50 m范圍)70戶、204人，受威脅區(qū)涉及6個(gè)村(15個(gè)社)共4 310人。此外，還影響1 095畝水田，4 660畝旱地，民房2 400間(9萬m2左右)，威脅另有5座水電站，共3 900 kW。根據(jù)《重慶市武隆縣雞尾山堰塞湖應(yīng)急處置設(shè)計(jì)施工方案》已有成果和本院現(xiàn)場(chǎng)勘探測(cè)量分析，堰塞體有形成泥石流的條件，對(duì)下游產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，宏觀判定堰塞體可能產(chǎn)生泥石流的面積為14萬m2，最終可能產(chǎn)生泥石流方量為98．24萬m3。雞尾山堰塞湖影響的鐵匠溝、石梁河流域抵御泥石流災(zāi)害能力很弱，過洪能力不足，如石梁河沿岸的長壩鎮(zhèn)堤防只有2．8 m高、1．4 m寬，很多群眾都生活在沿河兩岸，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，后果不堪設(shè)想。同時(shí)泥石流由鐵匠溝匯入干流大洞河，將對(duì)下游的劉家山電站正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。為此，在2010年汛期到來以前完成攔渣壩的修建解除或緩解因堰塞體潰雞尾壩可能形成泥石流等次生災(zāi)害對(duì)下游的危害是當(dāng)務(wù)之急。雞尾山堰塞湖已經(jīng)形成，要按照安全、科學(xué)、快速，確保人民生命安全、降低綜合風(fēng)險(xiǎn)的原則，切實(shí)做好有關(guān)工作。因此，無論從地質(zhì)災(zāi)害處置角度還是興修水利的角度，實(shí)施雞尾山堰塞湖應(yīng)急處置工程第二階段工作是緊迫的，也是非常必要的。

3 應(yīng)急處置工程第二階段實(shí)施方案及設(shè)計(jì)

3． 1 堰塞體形成泥石流機(jī)理分析

泥石流主要是在暴雨時(shí)，在部分流域內(nèi)形成的，含有大量固體物質(zhì)的山洪(泥石流的動(dòng)力成因作用)及重力作用對(duì)泥石流的產(chǎn)生形成了巨大的推動(dòng)力。泥石流的發(fā)生通常都是非常突然，流動(dòng)速度又相當(dāng)快，而且形成大量獨(dú)特的沉積物，具有極大的破壞力。因而傾刻間，一旦堰塞體形成泥石流，會(huì)造成災(zāi)害性的后果。根據(jù)前述分析，可能產(chǎn)生次生泥石流區(qū)域?yàn)閴挝捕逊e區(qū)中的細(xì)顆粒，含量約30%。依據(jù)市國土局提供的崩滑體航空照片，宏觀判定壩尾堆積體可能產(chǎn)生泥石流的面積為13．08萬m2。根據(jù)本次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量復(fù)核，實(shí)際可能產(chǎn)生泥石流的堆積體面積約14萬m2，相應(yīng)堆積體方量327．48萬m3。按小于4 cm細(xì)顆粒占30%計(jì)算，最終可能產(chǎn)生泥石流方量為98．24萬m3。

3． 2 工程風(fēng)險(xiǎn)等別及建筑物級(jí)別

根據(jù)雞尾山堰塞湖庫容為49萬m3、物質(zhì)組成主要以大塊石為主、堰塞壩高度28 m～35 m等指標(biāo)綜合判別，堰塞體危險(xiǎn)性級(jí)別為中危險(xiǎn)。堰塞湖以下人口較少，主要為鄉(xiāng)村居民點(diǎn)及鄉(xiāng)村公路等一般基礎(chǔ)設(shè)施，堰塞體潰決損失嚴(yán)重性級(jí)別為一般。根據(jù)SL 450-2009堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，采用查表法和風(fēng)險(xiǎn)分析方法評(píng)估堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為Ⅲ級(jí)(共分四級(jí)，Ⅰ級(jí)為最危險(xiǎn))。

雞尾山堰塞湖等別為Ⅴ等，屬于小(二)型水庫，主要建筑物為5級(jí)。雞尾山堰塞湖工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，洪峰流量61．7 m3/s。校核洪水為200年一遇，最大洪峰流量94．5 m3/s。

考慮泥石流沿河床淤積情況，最終按70萬m3庫容設(shè)計(jì)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》，攔渣壩等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級(jí)。

3． 3 應(yīng)急處置工程實(shí)施方案設(shè)計(jì)

1)筑壩防滲，攔擋洪水滲透堰塞體。在堰塞體的頂部，修筑大壩，將堰塞體上游修建擋水壩防滲。在堰塞體上游采用碎石土斜墻石渣壩防滲蓄水，壩頂高程 1 116．50 m，欄桿頂高程1 117．60 m，最低建基面高程 1 082．00 m，壩高 34．50 m(從壩頂高程至心墻建基面高程)，壩頂寬10 m，壩軸線長269．0 m。上游在 1 110．0 m 設(shè)置馬道，寬 2．0 m，馬道上段壩面坡比 1∶2．5，下段1∶3．0。下游與堰塞體銜接。2)挖渠引流，在堰塞體左岸埡口處挖渠引流，順堰塞體引流至堰塞體下游泄洪。為防止洪水漫頂，根據(jù)雞尾山堰塞體的形態(tài)和地質(zhì)條件，利用堰塞體左岸的低洼凹槽處布置泄流渠，泄流渠進(jìn)口設(shè)在壩軸0+167．44與軸0+182．79處與壩軸線成82．20°。泄流渠由進(jìn)口段、漸變段、泄槽段、消力池段和渠道段組成，總長1 771．27 m，進(jìn)口底板高程1 112．0 m，出口底板高程780．10 m。3)尾部防護(hù)，防止堰塞體下游產(chǎn)生滑坡。堰塞體尾部護(hù)腳采用格賓石渣護(hù)坡。堰塞體尾部護(hù)腳沿鐵匠溝方向護(hù)坡長度為67．0 m，護(hù)坡坡頂高程為782．50 m。護(hù)坡寬度12 m～41．4 m，最大護(hù)坡高度約24．0 m。在高程770．50 m 處設(shè)一平臺(tái)，寬10．0 m。上段護(hù)坡面坡坡比1∶3，下段護(hù)坡面坡坡比1∶2。在護(hù)坡頂部設(shè)2．5 m高的梯形遮擋體，頂寬4 m，上下游坡比1∶1。底部設(shè)置深2 m，底寬10 m齒槽鎮(zhèn)腳。坡面、鎮(zhèn)腳均采用格賓石渣，厚度 3．0 m，制作尺寸長 6．0 m ×0．5 m ×2．0 m。下為碎石反濾層，厚0．50 m。4)修筑攔渣壩，充分利用河谷地形，將泥石流產(chǎn)生的石渣攔在和平溝，洪水透壩而流走，這些巖石就會(huì)逐漸形成穩(wěn)定的壩底，護(hù)壩阻石，使后來的泥石流停止前行進(jìn)入大洞河，從而阻斷泥石流的產(chǎn)生。混凝土格柵壩設(shè)在離堰塞湖下游河床5 km處大洞兩河口處，壩軸線長度33．60 m。壩頂高程394．00 m，壩基最低高程 347．10 m，壩高46．90 m。壩頂寬 6 m，最大壩底寬度138．50 m，上、下游壩坡均為1∶1．5，采用鋼筋混凝土梁柱框格，外包格賓石渣內(nèi)填堆石的結(jié)構(gòu)，壩體上、下游外部格賓石渣3．0 m、底部1．0 m，內(nèi)部填筑堆石，堆石體頂高程390．0 m。格賓采用金屬線材編織的角形網(wǎng)制成網(wǎng)箱，內(nèi)裝粒徑為100 mm～300 mm的較完整石料。鋼筋混凝土柱正方形布置，間排距均為6 m，長度9．0 m ～54．0 m 不等，嵌入基巖 4．5 m，采用矩形斷面，尺寸1．50 m×0．90 m。柱子間設(shè)長方形連系梁，尺寸0．60 m×0．40 m。連系梁嵌入兩岸基巖1．0 m。柱子和梁均采用C20混凝土澆筑。在漫壩的情況下，由于水流較高，可能影響壩背水面的沖刷穩(wěn)定。防沖按20年一遇洪水設(shè)計(jì)。本工程下游采用高1 m，寬1．5 m的階梯式格賓石渣護(hù)坡。下游壩腳設(shè)置12．0 m格賓海漫。從厚2 m漸變到1 m。5)土地復(fù)墾，綠化保水。在堰塞體下游護(hù)坡以上植樹種草，使得表面土不向下流失，地表面水緩慢滲透，通過植物的吸收、蒸發(fā)和根須的固結(jié)作用，保持水土，減少匯水洪流，減少粘土的吸水膨脹、滑膩的潤滑作用。

4 結(jié)語

1)無論從地質(zhì)災(zāi)害處置角度還是興修水利的角度，雞尾山堰塞湖應(yīng)急處置工程第二階段工作是緊迫的，也是非常必要的。2)采用碎石土斜墻石渣壩與泄流渠結(jié)合，較為合理的宣泄洪水，尾部采用格賓護(hù)坡、下游設(shè)置攔渣壩，減弱了次生災(zāi)害的形成條件。3)根據(jù)攔渣壩對(duì)泥石流的防治功能，將攔渣壩進(jìn)行分期實(shí)施。本工程目前已修建一期工程，壩頂高程為365．0 m。分期施工的效果較為合理。4)采用柔性透水鋼筋混凝土格柵壩攔渣壩防治堰塞體引起的次生災(zāi)害——泥石流，具有一定的借鑒意義。

［1］ GB 50201-94，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［2］ SL 450-2009，堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［3］ SL 451-2009，堰塞湖應(yīng)急處置技術(shù)導(dǎo)則［S］．

［4］ DB 50/5029-2004，地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［5］ DZ/T 0239-2004，泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［6］ 劉希林．泥石流危害區(qū)劃探討［J］．災(zāi)害學(xué)，1989(12):93-95．

［7］ 王繼康．泥石流防治工程技術(shù)［M］．北京:中國鐵道出版社，1996．