1坝型选择
拦挡坝坝型主要分为实体拦挡坝和格栅坝两种。其中实体拦挡坝是依靠自身实体结构来抵挡泥石流整体冲击，将砂石拦蓄在库区，并将水沙排至下游的建筑物;格栅坝则是利用钢管、钢轨、钢筋混凝土或高弹性钢丝网来拦截可能会导致河道壅塞的大块石，并将小粒径砂石排至沟道下游以延长泥库使用寿命。由于鹰嘴岩沟沟口即为下游渔子溪一级水电站库尾，且沟口处河道宽度仅约40m，根据已经发生的泥石流沟口堆积情况分析，粒径超过50cm的大块石少，粒径50cm以下的中小块石较多，堆积扇侵占河道后壅高上游水位。加之上游各支沟暴发的不同规模的泥石流导致河水挟沙量大，对冲积扇的淘刷能力不强，因此在鹰嘴岩沟沟口冲出物质量并不大且粒径不大的情况下仍容易对河道造成壅塞。所以，鹰嘴岩沟口拦挡坝宜采用实体式拦挡坝，将泥石流冲出的固体物质尽可能的拦截在库内，才能起到防治效果。考虑到坝址处谷底宽度达到80m，且坝址下游地形成喇叭形，故采用重力式实体拦挡坝进行设计。
2拦挡坝坝体设计
2.1主坝坝高确定
在50年一遇的设计暴雨情况下，该沟下泄的泥石流总量为11.5万m3。由于地形条件及工期制约，减灾治理只能在沟口修建一道拦挡坝。同时由于坝轴线左右岸岩质边坡高度限制，拦挡坝高度不宜超过22m，此时拦挡坝的天然库容仅4万多方，但经过对河床淤积物进行清理，可使其总库容能达到容纳一次50年一遇的设计暴雨形成的泥石流总的固体物质量11.5万m3的能力。经库容计算，拦挡坝的溢流顶高程综合确定为1229.50m，坝高为22m。非溢流坝段最大坝高25.0m，坝轴线长度104m。
2.2坝体断面和结构设计
拦挡坝因地基均为泥石流堆积体，承载力较低且覆盖层厚度大，不能满足建坝要求，因此大坝基础置于覆盖层上，采用桩基承台混凝土重力坝。为充分利用泥石流沟内丰富的块石，坝体采用C15埋石混凝土浇筑。参考国内外泥石流治理经验，泥石流拦挡坝最危险工况为空库过流工况，坝体采用上游面缓的型式，可在该工况下利用泥石流堆积体自重来改善拦挡坝的整体稳定条件，下游坝面则宜采用较陡的坡比，以免过坝泥石流冲刷磨蚀破坏坝体。上游坝体迎水坡坡比从上到下分别拟定为1∶0.6和1∶2.5，背坡坡比1∶0.3;溢流口为梯形断面，边坡坡度为1∶1，坝顶宽3m。溢流坝段:坝顶高程1229.50m，坝顶宽3.0m，坝底桩基平台宽33.65m，坝高22.0m，溢流坝段长20m。为达到泥石流在大坝处形成水砂分离，溢流坝段设置断面尺寸为1.0m×1.0m的方型排水孔，梅花型布置，间距4.0m、排距3.0m。溢流坝段下游与消力塘底板连接。非溢流坝段:坝顶高程为1232.50m，坝顶宽3.0m，坝底桩基平台宽26.6～33.65m，最大坝高为25.0m。
2.3坝基设计
因坝基为深厚泥石流堆积体，地基承载力不能满足设计要求，因此采用桩基方案。沟床为松散堆积物，铅直堆积厚度约17～21m，主要有地震产生的崩塌堆积物以及泥石流堆积的含块碎砾石土。崩塌堆积物在右岸坡脚以倒石锥形式出现，为碎砾石土，厚度平均20m。沟床堆积物结构不均一，较松散，局部架空。其下基岩为花岗闪长岩，岩体较完整。由于泥石流区冲刷深度较大，基底主要为碎砾石土。参考映秀镇红椿沟泥石流治理工程的成功案例，鹰嘴岩沟拦挡坝基础也采用桩基承台结构形式，设计承台厚度1.5m，桩为圆桩，直径800mm，桩间距为4.0m;桩基承台为钢筋混凝土结构，混凝土强度设计为C25。经布置设计桩基进尺为924m，桩基混凝土量为464m3。
2.4坝肩边坡防护设计
根据勘查资料，两岸坝肩边坡均为基岩，岩体呈弱风化，局部强风化，强卸荷;节理裂隙较发育，岩体完整性差～较完整，多呈次块状～镶嵌结构。两岸边坡整体稳定，但局部存在不稳定块体，为防止局部崩塌，治理前采用人工清除不稳定块体，杜绝施工过程中的安全隐患，待清除完后，采用固结灌浆处理坝肩节理裂隙较发育部位。
2.5坝下防冲设计
根据坝下冲刷计算，拦挡坝下游需设置消能防护，坝下消能措施，拟设置主坝与副坝之间进行消能防护，消减泥石流和水流势能。护底宽46.0m，厚度2.0m，护坦底至相应下游副坝溢流顶部范围内铺设干砌块石，护底采用C20钢筋混凝土结构。副坝为重力式坝，坝体为溢流和非溢流坝段组成。根据(DZ/T0239－2004)《泥石流灾害防治工程设计规范》规定，计算确定主副坝坝轴线距离为40.0m。据地形布置后，副坝坝体总长92.0m，其中溢流坝段长40.0m，右岸非溢流坝段长31.6m，左岸非溢流坝长20.4m。副坝溢流段坝顶与消力池顶部同高程为1210.50m，坝顶宽2.0m，坝高12.0m，坝底宽12.0m。非溢流坝段坝顶高程为1213.50m，坝顶宽2.0m，最大坝高为15.0m。4.6坝体稳定计算(1)荷载组合。根据(DZ/T0239－2004)《泥石流灾害防治工程设计规范》，拦挡坝设计工况按满库过流、半库过流、空库过流三种工况结合地震因素进行计算(考虑地震和不考虑地震)，其组合型式见表2。
3结语
由于鹰嘴岩沟位于耿达水电站厂房和渔子溪一级电站闸首之间，沟道内相对较宽的沟谷和沟口狭窄的河道地形，决定了鹰嘴岩沟减灾治理工程宜在沟口布置拦挡坝，用以拦挡泥石流冲出物以免进入河道造成壅塞。结合本工程特点，拦挡坝采用重力式实体拦挡坝能够起到更大的防灾减灾效果。通过采用上游缓、下游陡的结构断面型式，拦挡坝能够在各种泥石流工况下保持自身稳定和结构安全。针对坝基应力较大的问题，通过设置桩基础予以解决。鹰嘴岩沟拦挡坝是该沟减灾治理的一个重要建筑物之一，能够从一定程度上减轻泥石流灾害造成的损失。
作者：袁泉 靳伟 单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 自贡市水利电力建筑勘测设计院
