滑坡體未處置下的堰塞湖后續處置實踐

盧少為，翁朝暉，黃 雍，王彩虹

（湖北省水利水電規劃勘測設計院，武漢430064）

堰塞湖應急處置后，堰塞體殘留部分穩定性、泄流通道的穩定性和行洪能力仍會影響堰塞體下游的防洪安全，需要進行后續永久處置。我國堰塞湖后續永久性處置，有的堰塞湖采取清除方案［1］、徹底消除潰堰風險；有的大型堰塞湖經過應急處置后風險依然較大，經過防洪除險、移民安置等，使其成為除險、防洪、供水、灌溉、發電的大型水利樞紐工程，如2014年8月云南紅石巖堰塞湖［2］；有的大型堰塞湖經綜合評估后采用休養生息的方式，充分發揮生態修復功能，經過一段時間讓其形成自然穩定的堰塞湖，如2008年5月唐家山堰塞湖［3-6］。而滑坡體未處置情況下的堰塞湖后續處置，國內尚無相關實例與經驗［7，8］。

2011年6月14日，湖北省十堰房縣上龕鄉二荒坪村平渡河中游河段由于山體滑坡、堵塞河道形成堰塞湖。二荒坪堰塞體堰塞湖攔蓄洪水約150萬m3，堰體結構較松散，一旦潰堰將給下游河道兩岸居民、農田及沿線重要建筑物帶來嚴重的洪水災害。險情發生后，在堰塞體頂部左側開挖泄水渠進行應急搶險，應急處置后庫容約60 萬m3。根據《堰塞湖風險等級劃分標準》（SL450-2009）的規定，結合堰塞湖現狀，確定湖北房縣二荒坪堰塞湖規模為小（2）型，危險等級為高危險［9］。

2011年9月平渡河發生秋汛，泄水渠發生淘蝕而擴展，塊石、石渣在洪水的推動下向下游河道蔓延，直接影響了下游百戶溝電站的正常運用、亟須對堰塞湖進行后續整治。由于滑坡體尚未處置，工期緊、施工難度大。在堰塞湖后續處置中秉著“不擾動現有堰塞體”的原則，用較少的投資挽救了堰塞湖下游移民及電站廢棄的重大損失，帶來了顯著的防洪效益和社會效益。

1 堰塞湖后續處置的難點、原則及方案

1.1 難點及原則

房縣二荒坪堰塞湖由山體滑坡形成，滑坡體高差達278 m，堰塞體主要由粒徑為20～50 cm 的頁巖塊體。如采用挖除方案，施工難度大、成本高，且無棄渣場。據房縣人民政府根據國家相關文件精神議定的處置方案，滑坡體由國土資源部門負責處置，堰塞體及河道綜合整治由水利部門承擔。本工程設計階段，滑坡體尚未進行處置，滑坡體滑緣上殘存的石渣尚處于極限平衡狀態，堰塞體存在潰堰洪水及水土流失災害隱患，如實施堰塞體開挖或擾動，施工安全無法保證。

本次對堰塞體的處置設計以盡可能不擾動現有堰塞體的原則來擬定設計方案。因地制宜，就地永久性保護，不擾動滑坡體、不挖除堰塞體，避免施工期重大安全隱患，節省工期。

1.2 處置方案

根據以上設計原則及施工要求，可在堰腳布置一級或多級透水性混凝土重力壩攔渣，可考慮單級超高壩、單級溢流壩、兩級溢流壩及多級溢流壩方案，經表1綜合比選，采用兩級透水型攔渣壩方案、結合堰頂防護進行整治。堰塞湖后續處置方案平面布置、縱剖面分別見圖1、圖2，堰頂防護橫剖面見圖3，透水型混凝土重力壩剖面見圖4。

表1 透水性混凝土重力壩方案比選

圖1 堰塞湖后續處置方案平面布置圖

圖2 堰塞湖后續處置方案縱剖面圖

圖3 堰塞湖后續處置方案B-B橫剖面圖

圖4 堰塞湖后續處置方案C-C橫剖面圖

（1）在堰腳布置首座透水型混凝土重力壩。壩體采用堆石與自密實混凝土互層，設多層混凝土排水管，排水管進口段設反濾體。為了盡量加大溢流前緣總寬，不設非溢流壩段，采用全斷面溢流。壩趾高程低于原河床約3.0 m，以增大壩趾水墊厚度，降低流速。為了增大溢流面抵抗推移質磨耗，溢流堰頂及下游壩面采用常態混凝土澆筑，兩岸坡面采用鉆孔植筋掛網后噴15 cm 厚混凝土保護。壩基河槽深槽采用混凝土塞回填，混凝土塞在上下游方向寬于溢流壩，以增加壩體整體穩定性。

（2）在堰塞體下游河道上布置第二級透水型混凝土重力壩，使第一級攔蓄大部分推移質、少量推移質進入下游二級攔渣壩庫內，同時利用次級溢流壩形成的水墊塘作為首級溢流壩的消力池。

（3）為增強堰塞體漫堰洪水的抗沖刷能力，選用抗沖能力強、透水性好且適應變形的格賓石籠網對堰頂和泄流渠進行保護。根據河道中堰塞體石渣堆積情況，確定對堰塞體表面泄流槽右側與底面進行防護，在泄流槽底面鋪設1 m厚格賓石籠網，右岸邊坡采用6 m高的格賓擋墻防護，總面積12 000 m2。

2 堰塞湖后續處置工程設計及施工特點

2.1 三重防護、永久治理堰塞體

在堰塞體后續處置中，采用三重防護措施、永久治理堰塞體。第一重防護措施為堰頂防護，即在堰塞體頂部采用格賓石籠網及格賓擋墻防護堰塞體表面應急泄水渠，防止水流沖刷、淘蝕堰塞體導致潰堰；第二重防護為在堰腳布置首座透水型混凝土重力壩攔渣，為后續整治的重點和核心；第三重防護為在下游布置第二級透水型混凝土重力壩，攔截進入下游第二級透水溢流攔渣壩庫內的推移質，同時作為一級壩的消能設施。構成堰塞體的頁巖塊體經三重防護，有效阻止了推移質向下游推移，消除潰堰風險，實現了堰塞湖長治久安。

2.2 透水型混凝土重力壩

混凝土重力壩采用了透水壩的設計，在混凝土重力壩壩體內設多層混凝土排水管，預制混凝土排水管上下、左右間距40 m，直徑30 cm，貫通上下游壩面，排水管進口段設反濾體。透水壩的設計減小壩內石渣剪力，避免造成二次滑坡，進而避免二次滑坡沖擊庫水引起涌浪、造成次生災害。透水壩的設計減少了上游水壓力和基底揚壓力，減小了滑動力和傾覆力，增加了抗滑、抗傾覆穩定性，在安全系數一定的情況下，減小了壩體斷面和工程量，降低工程投資。

透水型混凝土重力壩施工采用自密實混凝土的施工工藝，有效解決工期緊、任務重，施工場地限制的實際問題。自密實混凝土其強度、彈模等基本力學性能與普通大體積混凝土相近，利用專用自密實混凝土高流動性、高穿透性的特點，依靠自重完全填充堆石的空隙，形成完整、密實、水化熱低、滿足強度要求的大體積混凝土。

2.3 一級、二級溢流壩的總體布局

在堰腳和下游適當位置各布置一道溢流壩，使第一級溢流壩高于次級溢流壩，利用第一級溢流壩壩后庫容攔蓄大部分推移質，少量推移質進入下游二級攔渣壩庫內。精心布置兩級溢流壩位置，既可以起到利用第一級攔蓄大部分推移質，同時也可以利用次級溢流壩形成的水墊塘作為首級溢流壩的消力池，而次級溢流壩由于高度較小，過壩水流可利用原河槽作為天然海漫消能。創造性布置兩道溢流壩，整體工程量較低、攔渣效果較好。此外，為了盡量加大溢流前緣總寬，不設非溢流壩段，采用全斷面溢流。為使過堰水流較好地歸入下游河槽，并盡可能消除一部分水能，壩趾高程低于原河床約3.0 m，以增大壩趾水墊厚度，降低流速。

2.4 應急處置和永久性處置相結合的整治方式

為減輕潰堰風險，在前期應急處置時已在堰頂開挖泄流渠，后期結合應急處置進行永久性處置。根據潰壩洪水計算成果［10］，發生設計洪水時堰塞體上的洪水流速超過堰塞體表層石渣的抗沖流速，從而沖刷、淘蝕堰塞體，可能最終導致潰堰。為增強堰塞體漫堰洪水的抗沖刷能力，對堰塞體表面進行防沖加固是十分必要的。傳統的干砌塊石、漿砌塊石和混凝土預制塊的抗沖流速一般不超過5 m/s，且透水性較差，選用抗沖能力強、透水性好且適應變形的格賓石籠網進行表面保護。

2.5 透水型混凝土重力壩的施工工藝

上下游透水型混凝土重力壩采用自密實混凝土的施工工藝，有效解決工期緊、任務重，施工場地限制的實際問題。將大粒徑的塊石直接堆放入倉，然后從堆石體的表面澆筑無需任何振搗的專用自密實混凝土，并利用專用自密實混凝土高流動性、高穿透性的特點，依靠自重完全填充堆石的空隙，形成完整、密實、水化熱低、滿足強度要求的大體積混凝土。

3 結 論

湖北省十堰房縣堰塞湖發生后，堰塞湖潰堰洪水分析、綜合整治設計、施工等工作陸續展開，于2014年5月順利通過竣工驗收。堰塞湖后續處置工程安全監測結果表明，工程運行以來堰體穩定，保證了下游的防洪安全，實現了堰塞湖的長治久安。結合我國各類堰塞湖后續處置，得出幾點結論如下。

（1）滑坡體處置之前對堰塞湖后續處置，施工安全往往不能保證。采用“不擾動現有堰塞體的原則”，能避免施工期重大安全隱患，節省工期，工程總投資較低。

（2）采用格賓石籠網對堰塞體頂部（包括應急泄流槽）進行防護，結合應急處置實施加固，節省投資，較多，效果較好。

（3）本文提出的透水型混凝土重力壩的設計，減少了上游水壓力和基底揚壓力，增加了抗滑、抗傾覆穩定性，減小了工程量，降低了工程投資。

（4）采用“三重防護”的布置方案，能有效阻止推移質向下游推移，實現對堰塞湖后續永久整治。在國內尚無類似處置實踐的背景下，本工程為滑坡體未處置條件下的堰塞湖后續治理起到了示范作用。

（5）上下游透水型混凝土重力壩采用自密實混凝土的施工工藝，能有效解決工期緊、任務重、施工場地限制的實際問題。 □