泥石流拦挡坝前副坝与护坦设置要点

坝基稳定是拦挡坝有效拦蓄泥石流的关键,而坝基的稳定除了拦挡坝自身的合理设置外,坝前附属的副坝或护坦的设置,也是拦挡坝稳定的必要条件。
副坝或护坦对拦挡坝的保护作用,主要是保护或减小坝基在泥石流过坝后的冲蚀,避免坝基在泥石流的持续冲蚀作用下出现悬空、淘蚀等破坏而导致拦挡坝倒塌破坏。这也是工程实践中发现泥石流拦挡坝损坏的主要原因,即对拦挡坝的设置比较重视,但对坝前附属的副坝或护坦的设置由于重视程度不够或设置不合理,最终造成拦挡坝主体结构的破坏。

图1 坝前淘蚀造成拦挡坝倒塌

一、副坝

1、主要结构:副坝的结构设计与拦挡坝主坝的结构设计的要点近于一致,也具有溢流口、坝肩,基础设置要求等主要结构物。但考虑到副坝主要起到拦挡坝的坝基保护作用,而不要求对泥石流进行拦蓄,故副坝一般不需要设置泄水孔结构,这是副坝不同于主坝最为明显的特征。

2、由于副坝高度较小,故溢流口的宽度较所保护的拦挡坝主坝溢流口小,因此,为确保泥石流顺利通过副坝,故需适当加大副坝溢流口的高度,这是副坝与主坝的另一不同特征。

3、拦挡坝前沟谷宽、缓时,应优先设置副坝作为主坝的附属防护结构。

这是因为拦挡坝前沟谷较缓时,副坝的设置高度较小。而沟谷宽阔时,设置副坝的工程规模远较护坦防护范围沟谷内的满铺工程规模要小。

4、副坝的高度不宜大于4m,防止坝体过高后需另设附属结构进行保护,从而形成副坝需要副坝保护的不利局面。

5、副坝与拦挡坝主坝之间的距离需结合泥石流性质、沟谷地形地貌、主坝前的沟谷纵坡、主坝的高度、副坝的回淤高度等地质条件综合确定。

一般情况下,副坝与主坝之间的间距可取2~3倍的拦挡坝主坝高度为宜。其中拦挡坝前的地质条件较差时,取大值。反之,取小值。这是因为地质条件较差时,泥石流在拦挡坝前形成的冲蚀坑槽范围就较大,如果两者之间的间距较小,就容易造成冲蚀坑槽损坏副坝。

图2 设置副坝的拦挡坝

二、护坦

1、护坦的功能:是在拦挡坝前设置的具有一定厚度、一定刚度、强度的混凝土或钢筋混凝土,用以保护泥石流通过拦挡坝后对坝基的冲蚀。

2、拦挡坝前沟谷窄、陡时,应优先设置护坦作为主坝的附属防护结构。

这是因为拦挡坝前沟谷较陡时,副坝的设置高度较大而不经济或不安全。而沟谷狭窄时,设置护坦的防护的沟谷满铺面积明显减小,因而工程规模较小。

4、从工程防护效果来看,护坦的防护效果要好于副坝。因此,拦挡坝前沟谷地质条件较差时宜优先考虑设置护坦进行防护,从而有效控制或防止泥石流越过拦挡坝后形成过大的冲蚀坑槽而影响坝基的安全。

5、护坦横向的防护宽度应适当大于拦挡坝溢流口的宽度,且应与拦挡坝的基础宽度和与坝前导流堤的宽度相匹配为佳。

6、护坦纵向的防护长度以泥石流通过溢流口后在坝前的最大落点为依据进行设计,并应辅以必要的安全冗余。

7、护坦的厚度需与泥石流通过溢流口后的落地冲击能量、护坦的材料性能等综合考虑。且一般情况下宜将拦挡坝前泥石流直接冲击的段落适当加强,而弱化远离拦挡坝段落的护坦厚度。

此外,为防止泥石流通过护坦在前缘形成回旋冲蚀,需在护坦前缘设置垂裙,其埋置深度应较护堤大1m左右。

图2 设置护坦的拦挡坝

总之,副坝与护坦是泥石流拦挡坝体系的重要组成部分,应与拦挡坝的主坝一样受到重视,切不可轻视而造成整个拦挡体系的崩溃。
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