公路泥石流防治工程技術指南（簡體書）

《公路泥石流防治工程技術指南》基於對西部地區公路泥石流災害的研究與實踐，立足公路泥石流災害的工程治理需求，從泥石流流量、流速、衝擊、磨蝕等方面提出了進行泥石流防治工程設計的荷載確定方法，從控源減災、攔擋結構、排導結構、防護結構、淤埋路段應急通行等方面系統構建了公路泥石流災害防治技術體系，詳細地提出了防治結構的工程計算方法、設計方法和施工方法，並以大量算例作支撐，是一本具有重要工程實用性的公路泥石流災害治理論著。《公路泥石流防治工程技術指南》可作為從事公路勘察、設計、施工與養護管理科技人員的專業用書，對從事公路泥石流災害研究與防治的科技人員具有一定參考借鑒作用。

陳洪凱、唐紅梅、沈忠仁、何曉英、劉麗編著的《公路泥石流防治工程技術指南》共分十二章分別是：緒論、公路泥石流災害及其分類、泥石流流量與重現期、泥石流流速、泥石流沖擊力、泥石流磨蝕、控源減災工程設計、攔擋結構設計、排導結構設計、防護結構設計、泥石流淤埋路段應急通行技術、公路泥石流防治工程施工等內容。

前言
第1章緒論
1．1總則
1．2基本規定

第2章公路泥石流災害及其分類
2．1公路泥石流災害
2．1．1公路與泥石流溝的組合關係
2．1．2穿越泥石流溝的公路結構型式
2．1．3公路泥石流災害類型
2．2公路泥石流分類
2．2．1分類原則
2．2．2分類方案

第3章泥石流流量與重現期
3．1泥石流流量
3．1．1雨洪修正法
3．1．2形態調查法
3．1．3綜合成因法
3．1．4經驗公式法
3．2泥石流重現期
3．2．1泥石流重現期分類
3．2．2泥石流重現期與規模的關係

第4章泥石流流速
4．1稀性泥石流流速
4．1．1斯裡勃內依公式
4．1．2泥石流動力平衡流速公式
4．1．3鐵道部第一勘測設計院西北公式
4．1．4鐵道部第三勘測設計院泥石流公式
4．1．5雲南東川泥石流流速改進公式
4．1．6北京市政設計院泥石流公式
4．1．7清水動能泥石流流速推理公式
4．1．8洪正修稀性泥石流流速修正公式
4．2黏性泥石流流速
4．2．1莫斯特科夫公式
4．2．2歇普公式
4．2．3泥石流指數流速公式
4．2．4東川蔣家溝泥石流流速公式
4．2．5東川大白泥溝、蔣家溝泥石流流速公式
4．2．6四川西昌黑馬沙河、馬頸溝公式
4．2．7西藏古鄉溝、東川蔣家溝、武都火燒溝公式
4．2．8甘肅武都地區黏性泥石流流速公式
4．2．9西藏波密古鄉溝公式
4．2．10雲南大盈江渾水溝泥石流流速公式
4．2．11西北公式
4．2．12修正曼寧公式
4．2．13蔣家溝泥石流表面流速公式
4．2．14洪正修黏性泥石流公式
4．2．15王繼康82-1公式
4．3水石流流速
4．3．1日本高橋堡水石流流速公式
4．3．2錢獷水石流公式
4．3．3顆粒流公式

第5章泥石流衝擊力
5．1流體動壓法
5．2船筏撞擊法
5．3地貌形跡法

第6章泥石流磨蝕
6．1泥石流磨蝕力
6．1．1泥石流液相磨蝕力
6．1．2泥石流固相磨蝕力
6．2防治結構磨蝕速度與磨蝕量

第7章控源減災工程設計
7．1技術類型
7．1．1控制物源：格構
7．1．2控制水源：排水結構
7．2結構設計
……

第8章攔擋結構設計
第9章排導結構設計
第10章防護結構設計
第11章泥石流淤埋路段應急通行技術
第12章公路泥石流防治工程施工
參考文獻

第1章緒論
1.1總則
(1)公路穿越泥石流多發地區時，一般情況下路線應盡量繞避。當必須穿過泥石流區域并且受泥石流威脅與危害時，應根據泥石流形成條件、泥石流類型、流動特點及沖淤活動規律，在加強監測和預報的同時，立足就地、以排為主、導排護結合原則，積極采用工程治理。有條件時盡可能利用生物措施做好水土保持和綠化工作，綜合治理公路泥石流災害。
(2)公路泥石流防治的根本目標是防護公路建構筑物(橋涵、沿河路基、擋防結構等)，確保公路交通有序進行。
(3)為使公路泥石流防治工程設計和施工符合技術先進、經濟合理、安全適用、質量可靠和環境生態的要求，結合對公路泥石流系統深入的前期分析研究，撰寫本技術指南。
(4)公路泥石流防治工程技術指南包括防治工程設計和施工兩部分內容。
(5)公路泥石流防治工程設計應以泥石流沖擊力作為主要外荷載，從構造措施及材料抗磨蝕能力兩方面考慮泥石流磨蝕作用防護問題。
(6)對于新建、改建或災害路段重建的公路工程，泥石流防治工程應納入公路建設工程一并考慮，并進行綜合設計。
(7)公路泥石流防治工程技術指南立足我國西部，面向全國其他地區的公路建設及養護過程中的泥石流災害防治。
(8)公路泥石流防治工程實施的重點區域原則上是公路工程建設與養護區域內，條件允許時可拓展到泥石流溝中上游或全流域。
(9)公路泥石流防治工程包括控源減災工程、攔擋結構、排導結構、防護結構、淤埋路段應急通行結構等技術類型，針對實際泥石流災害點，應根據其成因及其致災動力機制，優化選用防治技術類型以及多種技術類型的組合。
(10)
公路泥石流防治工程的質量、安全緊系國計民生，應具有足夠的穩定性和耐久性，應能承受泥石流的沖擊、磨蝕并具有抗御各種自然因素影響的能力。泥石流防治工程必須精心設計、精細施工、全程質量監控，確保工程質量、環境友好和景觀協調。
(11)
泥石流防治工程施工應保護生態環境，盡量少破壞原有植被地貌。清除的雜物及工程棄渣需妥善處理，避免誘發次生地質災害或造成河流淤埋堵塞等環境
地質問題。
(12)
泥石流防治工程設計與施工，應在相關質量標準允許的條件下積極采用經過技術鑒定或專利授權的新材料、新技術、新工藝。
(13)
公路泥石流防治除應遵守本指南外[1,2]，尚應符合中華人民共和國國家標準《巖土工程勘察安全規范》(GB50585―2010)[3]、中華人民共和國國家標準《建筑邊坡工程規范》(GB50330―2002)[4]、中華人民共和國國家標準《鋼筋混凝土結構設計規范》(GB50010―2010)[5]、中華人民共和國國家標準《水土保持工程規范》(GB50433―2008)[6]和重慶市地方標準《地質災害防治工程設計規范》(DB50/5029―2004)[7]等現行國家標準及行業標準的有關規定。
1.2基本規定
(1)公路泥石流災害包括已經發生的和潛在的兩種情況，可根據公路水毀災情、規模大小、活動頻率、流體性質、泥石流溝形態及物源儲量與類型等標準進行分類，并據此判別擬實施的泥石流防治工程規模大小。
(2)泥石流防治工程結構尺寸根據沖擊計算結果確定，工程結構的使用壽命由泥石流磨蝕計算結果控制。
(3)公路泥石流防治工程有效使用期限應與公路等級相適應，原則上不低于25年，防治工程營運期間應加強泥石流防治結構的毀損狀況監測，及時采取相關補救措施，有效發揮防治結構功能。
(4)對于溝谷泥石流，條件允許時應以小流域為單元，按以下四個類型區采取不同的工程措施，進行全面綜合防治，做到標本兼治，除害興利。
①地表徑流區：主要分布在坡面。充分利用控源減災技術，在坡耕地修建梯田，或采取蓄水保土耕作法；荒地種草造林，實施封育治理，涵養水源；同時配合坡面各類小型蓄排工程，力求減少地表徑流，減緩流速。有條件的流域可將產流區的洪流采取引導措施引走，以避免洪水沙石混合，減少形成泥石流的水源，降低泥石流孕災動力。
②泥石流形成區：主要分布在滑坡、崩塌易發生的溝段。應在溝中修建谷坊、淤地壩和各類固溝工程，控源減災、鞏固溝床、穩定溝岸、減輕溝蝕。
③泥石流流通區：在主溝道的中下游地段。應修建各種類型的攔渣壩、格柵壩和樁林等工程，攔截泥流體中粗大礫石等固體物質，盡量使泥石流轉變為一般洪水或含沙水流。
④泥石流沉積區：主要在溝道下游平緩地區和溝口。應修建停淤工程與排導工程，排導結構應考慮有效拋程問題，控制泥石流對溝口和下游河床、河道的沖刷和淤埋。
1.2基本規定3
(5)公路泥石流防治工程設計前所需技術基礎資料[1]。
①地質資料：治理區比例尺不小于1:1000的地質圖，詳細記錄治理區的地質構造、地層巖性、第四紀松散土體等相關地質信息。
②地震資料：包括震級、烈度、地震頻率等，提出泥石流防治工程設計必須滿足的抗震設防要求。
③地形資料：治理區比例尺不小于1:1000的地形圖，治理工程布設地段的地形圖比例尺不小于1:500，明確勾繪泥石流流域的形態，提供流域面積、流域內多條縱橫斷面圖，其中治理工程所在部位斷面圖比例尺不小于1:200。
④氣象資料：治理區及鄰近區的歷年降雨量及不同降雨頻率的降雨強度，重點記錄“中雨”“大雨”“暴雨”及“特大暴雨”等強降水的出現頻率和發生時間。
⑤溝內土壤植被狀況：植被類型及覆蓋率。
⑥流域地質災害發育現狀：治理區水土流失、危巖崩塌、滑坡的詳細分布、規模大小及活動程度。
⑦泥石流物源：形成泥石流的物源類型、分布情況、儲量，尤其明確提出泥石流溝內不同強降水條件下物源可能失穩補給泥石流的數量。
⑧人類工程活動：明確給出泥石流溝內土地資源利用類型，包括林地、耕地、礦山開采、道路修建、水利工程興建、工程棄渣，指出人類工程活動對泥石流溝地貌條件的影響情況。
⑨泥石流相關參數：泥石流種類(黏性泥石流、稀性泥石流或過渡性泥石流)，泥石流體的固相比及固相顆粒粒徑大小，泥石流活動程度、發生頻率(高頻、低頻、潛在)，沖擊地貌形跡，泥痕高度，最大沖刷深度，對公路建構筑物的危險性，泥石流流速、沖擊力、磨蝕力，明確泥石流演化趨勢。
第2章公路泥石流災害及其分類
公路泥石流是指存在于公路沿線并對公路建構筑物造成危害，影響公路交通正常營運的地質病害及其致災動力學過程[8]，合理確定公路泥石流類型是防護公路泥石流災害的重要依據。
2.1公路泥石流災害
從地貌學角度，泥石流屬于災害地貌過程及災害地貌現象[8]，是地表形態演化的必然過程；從工程地質學角度，泥石流屬于不良地質現象，是外力地質作用的表征之一[9.12]；從公路養護及公路地質安全角度，公路泥石流屬于公路病害及公路水毀[9]。公路泥石流災害包括兩方面：
(1)泥石流沖擊毀損道路；
(2)泥石流淤埋毀損道路。
2.1.1公路與泥石流溝的組合關系
1.公路在泥石流沉積區橫向穿越
當泥石流溝沉積區比較寬廣且相對較穩定、后部山體地形陡峻、巖體結構破碎、巖體結構面與邊坡的組合不利于邊坡穩定，尤其是交線外傾臨空時，在坡腳修建公路易造成大規模的滑坡以及出現嚴重的碎落病害，為此，通常將公路布設在沉積區內橫向穿越(圖2.1)。在規模巨大的沖淤變動型溝谷泥石流內，由于泥石流具有大沖大淤的特點，公路易受到泥石流體淤埋、沖擊毀損等水毀作用。
2.公路在泥石流流通區橫向穿越
在泥石流沉積區沖淤變動顯著、洪積扇處于河流的常年洪水位以下、后部山體地形比較緩和且巖土體較為穩定的條件下，通常將公路布設在流通區內橫向穿越(圖2.2)，但是公路構建筑物易受到泥石流的沖擊毀損，尤其是岸坡防護工程存在重大的山洪及泥石流安全隱患。
3.公路在泥石流沉積區?流通區過渡段橫向穿越
在泥石流沉積區沖淤變動較為明顯、洪積扇主體位于河流洪水位以下、后部山體比較陡峻、地質條件復雜、巖體結構破碎、結構面與邊坡組合不利于邊坡穩定等條件下，通常將公路布設在泥石流溝的沉積區和流通區的過渡地帶(圖2.3)。
圖2.1
圖2.3公路在泥石流沉積區?流通區過渡段橫向穿越
2.1.2穿越泥石流溝的公路結構型式
穿越泥石流溝的公路結構型式多種多樣，可概化為四種類型，即涵洞(含單跨梁橋)、拱橋、多跨梁橋及過水路面[8](圖2.4)。
對于規模較小、沖淤變動性不太顯著的泥石流溝，可以選用涵洞或拱橋穿越。在涵洞及拱橋凈空足以排泄泥石流體的情況下，泥石流對公路結構的毀損主要體現在對涵洞及拱橋橋臺臺身的沖撞及基礎掏蝕方面，如川西南涼山境內跨越馬鞍溪河的馬鞍橋，東、西兩側橋臺迎水面被泥石流塊石沖擊最終殘留大量撞擊坑，橋臺基礎因被泥石流體掏空40％左右而發生顯著位移，導致上部結構出現大量裂縫。而在涵洞及拱橋凈空不足以有效排泄泥石流體及山洪時，泥石流體將翻越路面，強烈沖擊拱橋上部結構及涵洞蓋板，并堵塞涵洞及橋孔，對路面結構造成強烈沖刷，排泄不暢時甚至會淤埋路基路面，如四川省涼山彝族自治州西昌至昭覺干線公路的短命橋，西橋臺被泥石流沖擊傾斜2.0m左右，橋身上淤積泥石流體8.0～15.0m。
對于規模較大、沖淤變動較為顯著的泥石流溝，可以采用多跨梁橋或過水路面穿越。多跨梁橋穿越方式最易造成泥石流水毀，主要表現在對橋墩的沖擊毀損及基礎變位方面，誘發上部結構開裂，因此，結構導流與防撞問題便十分重要。而采用過水路面，在泥石流排泄條件較好、災害輕微時泥石流體對路面結構造成沖擊磨損，嚴重時可將整段路基路面沖蝕殆盡；而在泥石流排泄條件不良，即沉積區地形平緩時，泥石流體容易淤埋道路。如新疆天山公路K631泥石流、K637泥石流，穿越泥石流體的公路長度300m左右，從1995年以來淤積過程發育嚴重，路面以上
圖2.4公路穿越泥石流溝的結構型式
(a)涵洞(含單跨梁橋)；(b)拱橋；(c)多跨梁橋；(d)過水路面
泥石流體累計淤積厚度30～40m，最厚可及60m。每次泥石流爆發后，通過在泥石流體表面鋪設便道來保障公路交通通行。國道108線四川省漢源石棉段的數條泥石流溝幾乎均采用過水路面穿越，每年泥石流過后人工清除路面上泥石流體的費用達數百萬元。