某泥石流治理工程设计失误分析
某泥石流通过某互通匝道桥时,技术人员采用新增排导槽和所谓护岸及拦挡坝进行处治。但设计资料严重欠缺,设计理念明显偏离,形成了很大的安全隐患。基于此,笔者对设计失误要点综述如下,希望能依此说明泥石流治理工程要的合理设计。
1、设计缺乏泥石流灾害等级和工程防治标准的基本说明,尤其是该段泥石流下部的沟口堆积扇下部为互通匝道桥和匝道设置了养护管理处的情况下,应适当保守考虑泥石流防治工程。
2、设计缺乏必要的泥石流特征资料,如完整的泥石流影响平面图和剖面图、地形地貌、沟谷特征、物源来源和贮量、降雨量、颗粒大小、流速、一次冲出规模等基本参数......并明确泥石流为粘性还是稀性......
3、工程布置平面图
图1 技术人员采用的泥石流工程治理平面图(上图与下图相连为完整图)
1)通过匝道桥后与排导槽(暂叫为排导槽A段)相接的所谓护岸实为排导槽的延续,而非所谓的河流护岸(暂叫为排导槽B段),应修正。
2)排导槽A段与排导槽B段相接处为小半径曲线,极易造成泥石流在此淤积或出现泥石流超高,这都极易造成泥石流越过排导槽进入匝道内的人工密集养护管理处,这是十分不安全的。
3)排导槽B段出口斜向河流上游,这不利于泥石流被河流快速带走的意图产,且河流水文地质如何,能否带走排导槽所排出的泥石流,需明确。
此外,为方便泥石流被河流带走,排导槽出口宜斜向河流下游为宜。
4)排导槽A端入口与上游拦挡坝之间存在较大长度的自然沟,且入口处“八字墙”偏短,这都不利于泥石流顺利进入排导槽。
图1 入口端“八字墙”偏短无法造成泥石流外泄示意图
5)由于缺乏必要的泥石流特征和完整的图幅,故上游拦挡坝的位置、拦挡效果、是否需要多道设置等均无法判断。
而考虑到排导槽长度大且弯曲多变,排导槽对泥石流的排导效果欠佳,故建议应增加泥石流的拦挡功能。
4、排导槽纵断面图
1)排导槽B出口段坡降为3.59%,坡降太小,且比与之相邻的排导槽纵坡4.5%还要小,这不符合排导槽出口加大坡降提高泥石流快速排泄的理念。
2)排导槽A和排导槽B连接处的坡降由9.07%急降为4.05%,且位于小半径曲线段,极易造成泥石流淤积。
3)排导槽断面图缺乏必要的地质资料,造成排导槽地基稳定性如何,无法判断。
5、排导槽A段和排导槽B段
1)排导槽A段和排导槽B段的材料分别为C25和C20砼,建议应依据泥石流冲刷、撞击能量等特征合理统一为砼标号。
2)排导槽A段和排导槽B段的底宽度统一为6m,建议应依据泥石流流量、颗粒大小等合理确定。
3)泥石流排导槽断面宜尽量光滑,确保泥石流快速通过而防止淤积,而不宜在排导槽A段和排导槽B段分别设置所谓的凸出防冲肋板和消力坎,而宜将其埋置于沟底之间钢筋砼之中起到“龙骨”作用。
图2 欠合理消力坎设置易造成泥石流淤积示意图
4)泥石流排导槽宜贯彻“束流攻沙”的设置理念,即宜依据泥石流的性质,优先考虑“U”型排导槽,尽量减少旱季时泥石流不在排导槽中淤积。
6、拦挡坝
1)拦挡坝处缺乏必要的地质资料,造成拦挡坝地基、坝肩等部位稳定性如何,无法判断。
2)拦挡坝高5m,能否满足设计年限内的泥石流拦挡,由于缺乏泥石流资料而无法判断。
3)泥石流泄水孔边长为0.5m,由于缺乏泥石流颗粒的粒径参数而无法判断是否合理。
7、在评审会议期间,从技术人员处了解到,该泥石流沟常年存在高山融雪水流,且水量较大,沟内颗粒直径多在0.3~1.2m左右,且沟谷岸坡上存在两处没有防护措施的10万方以上电站弃渣,常年遭受水流冲击。
从图纸上看,该泥石流堆积扇规模相当大,这说明该泥石流爆发时规模是较大的。因此,在堆积扇部位设置互通匝道和人员稠密的养护管理处,是否合理?尤其是设计的泥石流的治理工程存在“理想化”的不合理理念,造成泥石流治理工程可靠性相当差,极可能存在引发重大人员伤亡和工程损坏的事故。建议重新设计。
人类对地质灾害的“防治”,应首先考虑“防”,然后考虑“治”。对本项目来说,宜考虑养护管理处的选址合理性,达到“防”的目的;其次,“治”应考虑对自然的因势利导,不宜“改天逆命和人定胜天”,强烈约束泥石流的自然属性,想当然的设置拦挡和排导工程。