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2021年度 工程勘察组

昭通市巧家县白鹤滩镇白泥沟泥石流灾害治理工程勘察设计
云南地质工程勘察设计研究院
主要贡献人: 文 涛、周国祥、许志陈、雷 阳、彭 彪、王 彬、熊仲翔、赵宗正、何建璋、丁洪波、陈瑞哲、顾丹丹、田 超、李荣贤
项目概况

巧家县白鹤滩镇白泥沟泥石流是云南省2016年度省级立项大型地质灾害项目之一,险情等级为特大型。

巧家县白鹤滩镇白泥沟泥石流为金沙江右岸支沟,沟口堆积区两岸厂矿、单位、村庄建筑分布密集,据巧家县县志记载及访问调查,1753年巧家县城爆发大规模泥石流,造成200多户人家被掩埋,伤亡约100人;在197119751981198319841989年均爆发过较大规模的泥石流,冲毁农田100亩、堵塞交通,威胁冲击扇附近沙坝一组、三组等村庄200多户村民,历年累计损失约500万元以上。其中198410月及198910月暴发泥石流时,堆积面积约0.3km2,平均厚度0.4m,堆积方量达12m3。近年(20102015年)该沟每年均发生12次规模不等的阵发性泥石流,受“803”地震影响,主沟物源区滑坡等地质灾害活动加剧,随着流域地质环境条件进一步恶化,对沙坝一组--三组、跃进一组、白鹤机动车驾校、县委党校、消防队等村庄、单位产生严重的威胁和危害,严重威胁省道S303,威胁居民约2000余人,威胁财产6000余万元。

我单位于2016617日~723日开展测量、野外调绘、钻探及勘查工作,于2016107日~1016日进行了第二次补充勘察,进行勘查、可研、施工图设计工作。勘查及可研报告于2016928日通过评审,施工图设计于20161230日通过评审。最终批准预算总投资2488.65万元,主要工程内容由1座重力式拦挡桩基承台坝(17m高)、25座谷坊(35m高)、9道抗滑桩(板墙)(共83棵抗滑桩,长1228m)以及监测工程组成。

技术特点

一、本次勘查设计项目的特点:

①白泥沟泥石流沟流域总面积3.65km2,主干流长约4.12km,主沟平均坡降约282‰,总落差约1470m,物源区沟槽断面大多呈“V”字型,沟道迂回曲折。白泥沟泥石流沟流域整体地质环境条件复杂,地质灾害极其发育,活动性强,威胁大白泥沟泥石流分布3条冲沟、11个滑坡、1个不稳定斜坡,地质灾害极其发育,加之物源区沟道下切、掏蚀作用强烈,沟床堆积物较丰富,在暴雨等不良气候条件下,大量集中于上游沟床,局部甚至于可能形成小型堰塞体,堵塞沟道,对下游白鹤滩机动车检测站、白鹤滩驾校、澳鑫公司、巧家县公安消防大队、沙坝一组、三组等下游单位、村庄带来极大的安全隐患;

②与城镇规划衔接难度大,设计方案优化难度大

沟口白泥沟公路桥一带由于河床纵坡较小,已建1#排导槽采用东川槽结构,沟床粗糙,短时内难以携带走上游带来的大量的松散堆积物,造成现状已建1#排导槽沟床淤积抬升明显,但由于该区域详细的城镇规划未完成,排导工程与城镇道路的衔接关系当前难以处理,故在设计时总体考虑加强上游拦挡工程。

③已建工程超负荷运行

白泥沟泥石流物源以滑坡、沟岸(床)堆积为主,爆发时以阵流为主,且现状已建1#2#拦挡坝已淤满,故需于物源分布区修建主干拦挡工程以拦挡泥石流龙头,减缓流速,以保护下游单位、村庄。

④项目区紧邻驾校、民兵训练基地等单位,方案设计难度大

因此对白泥沟泥石流沟的治理宜采取以“物源区稳、拦”为主的治理措施思路,在有条件地段设置拦挡骨干工程,对增宽沟床、抬高侵蚀基准面、降低泥石流流速,同时,本着“因灾设防、因地制宜”的工程治理原则,达到控制减小泥石流危害为目的。

二、主要工程问题:

设计1#拦挡坝建于已建2#拦挡坝坝后库区50m左右,考虑承担拦蓄上游泥石流固体松散物源以及回淤反压H3H4坡脚作用,要求一定的库容要求,且结合实地建(构)筑物分布、地形及白泥沟沟谷两岸滑坡极其发育的现状,坝址的选择只能考虑在已建2#拦挡坝坝后库区沟谷,这一沟谷段河床高程1010m左右,下游沟谷宽阔,但分布驾校、车管所、民兵训练基地,不具备建坝条件,上游纵坡较大,滑坡极其发育,也不具备建坝条件,故坝址只能在选择在在沟床高程515520m河段1002m1010m处。

1#拦挡坝坝址所处泥石流堆积层(Q4sef):褐黄、浅灰色碎石土,坝基沟床大面积分布,块石、碎石、角砾间砂土填充,稍密~中密,渗透性强,属强透水层结构松散,在ZK1钻进过程中出现在6.87.5m钻具掉钻,表明松散堆积层局部具架空现象,坝址区左岸分布H9滑坡较厚堆积层,分布范围在坝址沟段左岸高程10101110m高程之间,呈圈椅状分布,长约250m,宽220m,平均厚度15m,估计方量约68.8m3。滑坡后缘位于斜坡中后部陡崖与簸箕状低洼地陡缓转折的相对平缓地带,坡体在由陡变缓处出现无规则的台阶状,具有明显滑动过的迹象,因此判断H9滑坡属于全新世以来形成的老滑坡,坡体物质为黄褐色碎石土为主,含强风化白云质灰岩岩块、滚石,结构较为松散,钻孔岩芯无法取样,该层土体厚度变化大,钻孔ZK3ZK6揭露厚度6.820.3m。该老滑坡现状基本稳定,但在地震工况下复活的可能性较大,工程建设时采取适当的支挡措施,以保证左坝肩安全。

设计3#9#桩板墙工程区分布滑坡松散堆积层,主要位于H11-1H11-2H11-3滑坡前缘,滑坡活动迹象较明显,Q4del松散层埋深变化大,沟道受泥石流掏蚀、侧蚀地形变化大,勘查时加强了钻孔地质揭露。

工程区位于主沟与支沟交汇口上下游,沟床自然纵坡14%左右,左岸岸坡较陡,坡度2035°左右,局部出露P1q+m白云质灰岩及D2y白云岩,右岸较宽缓,坡度1015°,为H5H6H7H8滑坡活动搬运的松散堆积层。C1冲沟(主沟上中游)及C2C3冲沟,所处斜坡自然坡度12°左右,两岸由于冲沟切割岸坡较陡,坡度2035°左右,局部出露D2y白云岩,根据现场踏勘,上游来水主要为高夹砂洪水,雨季冲刷岸坡沟床,对引洪大沟造成危害,引洪大沟沟口原90年代修建的2座拦沙坝已完全冲毁,大沟隧洞入口上游50处已垮塌损毁,长度约50m

总体而言,项目区地形地貌复杂,地质灾害发育,分布F9断层,断裂构造发育,岩体节理裂隙极发育,工程地质条件较差,施工难度大。

三、技术难点与技术创新点

1、技术难点

①项目地处县城周边,工程区附近分布驾校、民兵训练基地等单位,勘查工作及方案设计难度大;

②工程区工程地质条件较差,设计与施工难度大;

③设计1#拦挡坝,建于已建2#拦挡坝库区,勘查结论显示其库区分布泥石流堆积层地基承载力不足,难以满足重力式高坝建坝条件;

④工程区滑坡极其发育,对设计1#拦挡坝及设计3#9#桩板墙形成极大威胁。

2、技术创新点:

①由于1#拦挡坝坝基位于已建2#拦挡坝库区,置于泥石流堆积层(Q4sef),修正后的地基承载力特征值[δ]=487.42小于最大地基应力δmax=783.5,并且根据ZK2TJ12TJ14揭露,其坝基位置分布直径11.1m左右大滚石,岩性为白云质灰岩,推测为H9滑坡崩坡积产物,本着节约资金的原则,考虑故1#拦挡坝采用桩基承台,把大滚石作为承台基础的一部分,两侧采用桩基承台作为拦挡坝坝基,其间设沉降缝。该设计方案既解决了承载力不足的问题区,又解决了施工中坝基基坑深挖对已建2#拦挡坝的强烈扰动,同时工程造价通过方案比选未上升。

②白泥沟活动性强,已建2#拦挡坝上游沟道泥石流掏蚀、侧蚀严重,岸坡滑坡极其发育,实施固床、排导等方案均难以保证工程安全性,经多方论证,实地勘察后采用桩板墙(坝)方案对上有沟道进行治理,既可稳固沟床,又可对岸坡滑坡进行支挡,同时极大提高工程的安全性,达到沟坡兼治的设计意图,大规模采用桩板墙(坝)治理泥石流沟,在我省泥石流治理工程中起到了很好的示范效果。