dzt 0239-2004 泥石流灾害防治工程设计规范

中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0239—2004泥石流灾害防治工程设计规范1总则1.1泥石流灾害防治的基本程序第1.1.1条泥石流防治程序是指泥石流灾害防治项目从决策、勘查、可行性研究、工程设计、施工到竣工验收全过程中的各个阶段及其先后次序。为保证获得昀佳的社会效益、经济效益和环境效益，泥石流灾害防治应遵循下列基本程序。第1.1.2条工程勘查主要根据设计阶段和泥石流灾害体及其防治区域，进行测量、测绘、测试、勘探、试验、鉴定、研究与综合分析评价工作。目的是为防治工程设计和施工提供科学依据。第1.1.3条可行性研究通过初步勘查、监测、稳定性分析，危害性评估等工作，对是否需要进行防治、以及防治的范围和重点区域，防治工程方案的选定等，提出可行性分析，上报各省(直辖市、自治区)国土资源厅和国务院国土资源部，作为领导机关决策的依据。第1.1.4条立项与编制设计任务书根据可行性研究报告，区别泥石流灾害项目的重要性、危害性与规模，按地质灾害防治项目的批准权限，提出立项报告。立项批准后，应立即组织编写设计任务书。第1.1.5条工程设计包括初步设计和施工图设计，主要是编制适应这两个阶段的设计说明书、工程图件和工程概、预算。第1.1.6条工程施工是实现设计文件的重要阶段，应做到计划、设计、施工三个环节互相衔接，投资、工程内容、施工图纸、设备材料、施工力量五个方面落实，保证全面完成设计文件的内容及要求。第1.1.7条竣工验收检查施工单位是否按设计文件、施工合同完成任务，同时还要移交固定资产、交付给当地政府或专职单位使用和维护管理。1.2石流灾害防治工程设计的特点第1.2.1条非标准设计，不同类型的泥石流灾害有不同的特点，防治工程设计对每个泥石流的治理范围、采取的方案和措施是互不相同的。所以，泥石流灾害防治工程设计属非标准设计，必须对每个泥石流进行具体的针对性设计。第1.2.2条风险性设计泥石流是不良的复杂地质体，为非均质、各向异性介质，物理力学参数是随机变量，变异性大；其次，防治工程承受来自泥石流体和外界的各种荷载，不仅自身应具有足够的抗形变和破坏的能力，而且还要求下伏的地质体也具有优良的性质；另外，泥石流灾害防治工程迄今还是一门不严谨、不完善、不成熟的科学技术。因此，泥石流灾害防治工程设计受诸多不确定因素的影响，必然存在着相当大的风险性，要求在施工过程中加强检验和监测，根据检测资料适时进行设计变更，以使设计能更接近实际，保证工程质量和安全，提高工程效益。第1.2.3条应急设计泥石流灾害具有较高的发生频率，其发生往往具有突发性。为了防止泥石流灾害的发生或减轻其危害程度，在泥石流发生前后开展的防治工程设计，不少情况下具有应急设计的特点。此种情况下，通常是边勘查、边设计、边监测、边施工。第1.2.4条综合防治的重要性单一的防治工程措施有时难以承受来自泥石流灾害体的外界的荷载，从而导致工程失效。因此，针对每个泥石流的特点，在不同部位采取不同的措施，进行综合防治是非常重要的。即使工程投资不能一次到位，也应在防治方案的基础上，进行分解，采取分期、分步实施的办法进行综合防治。1.3泥石流灾害防治工程设计的基本要求第1.3.1条应以少的投资、短的工期，达到设计服务(使用)期内安全运行，并满足所有预定功能。即在设计服务(使用)期内在预定功能、安全性和耐久性、工期和投资的经济性三个方面达成要求。具体而言，应满足以下要求：(1)在特殊荷载组合条件下，防治工程仍能保证地质灾害体的整体稳定性，不致造成)危及人员生命等重大的地质灾害。(2)在正常荷载组合条件下，防治工程应保证地质灾害体无明显的破坏，不会造成危及建筑物安全的地质灾害。(3)泥石流灾害防治工程的永久性工程的设计服务(使用)期一般可按50年考虑，特殊工程应进行专门论证。第1.3.2条应充分收集与工程设计相关的气象、水文、地形、地质、水文地质等资料，作为防治工程设计的依据。同时，应考虑到场地可能发生的自然地质灾害(如暴雨、洪水、崩塌、滑坡等)和工程建设可能引起的新的地质灾害，对这些灾害应在勘察、评价、预测的基础上，采取有效的预防措施。第1.3.3条应在室内和野外试验的基础上，进行统计分析，算出各项参数的平均值、标准差和变异系数，确定其标准值。同时，结合类似工程的经验参数，进行对比分析后，合理的选取设计值。第1.3.4条应定性和定量分析相结合。两种分析都应在详细占有资料的基础上，运用成熟的理论和行之有效的新技术和新方法，进行充分论证，并宜提出多方案进行比较。第1.3.5条应注意与当地社会、经济和环境发展相适应，与市政规划、环境保护、土地管理和开发相结合，并在安全、经济、适用的前提下尽量做到美观。第1.3.6条泥石流灾害防治方法要点：(1)以流域为单元进行生物措施与工程治理相结合的综合治理。根据泥石流活动的时、空特点，采用不同的防治工程，以减轻或化解泥石流的成灾因素。(2)在形成区以抑制泥砂产生为主，阻滞泥沙输移，常用的措施有：恢复植被、建造多树种多层次的立体防护林、坡面截水沟、沟谷区的拦沙坝、导流堤、护岸、护底工程等。(3)在流通区和泥石流通过地段以疏导为主，保证流路通畅。主要措施是导流和护岸、护底、清障。在地形较好的地区，则采用可靠的拦挡措施，以达到减沙、减势、控制水沙下泄量、控制流量的效果。拦挡工程有：实体重力坝和格栅坝、停淤场、导流堤、坝下的护岸、护底等。(4)对规模巨大、势能大的泥石流，宜采取避让措施或防冲措施。如平面绕避改道、立面绕避(渡槽、明峒渡槽、高桥、大跨、沟底隧道等)。(5)利用停淤、分流化解泥石流水、沙集中的矛盾。主要措施有停淤场、分流导流工程。(6)改建或迁移防护设施。(7)视地形条件，在堆积区停淤减沙或停淤束水攻沙，增大搬运能力，使泥沙顺利直接排入大河。(8)汇入大河段，应加大大河排沙能力，稳定主流切割扇缘，降低泥石流沟侵蚀基准面。采取的主要工程措施为导流堤、挑流坝等。1.4泥石流灾害防治工程设计的依据和基础资料第1.4.1条设计工程师进行泥石流灾害防治工程设计工作必须有法定的依据。主要包括：(1)可行性研究报告；(2)设计任务书；(3)工程勘察报告等。第1.4.2条泥石流防治工程设计的基础资料应满足各设计阶段的要求。主要包括以下方面：(1)地形资料：地形图及平面，、高程控制；(2)气象水文资料：气温、降雨、冻结深度、暴雨；水文、流量、淹没、冲淤等；(3)防治工程勘察资料：地质体的类型、年代、成因、产状、分布：岩土的工程性质及变异性；地质构造的性质、展布及对工程的影响；自然或人为不良地质现象及对工程的影响；地下水类型、水位及埋深、动态、补给排泄条件及地层渗透系数；水与土对建筑材料的腐蚀性：地震基本烈度，地震动参数；特殊岩土的测试与评价；(4)其它资料：施工场地的水、电、交通条件：排水、排污条件；对噪声、振动的限制；防治工程勘察、设计及施工的地方经验；地方的材料及劳务价格；防治工程影响范围内的城镇建设发展规划图等。第1.4.3条防治工程设计在执行本规范时，尚应参照执行国家、行业、部门现行的规范、规程、标准及指南、手册(附录6)。2基本规定与设计标准2.1泥石流灾害防治工程设计阶段及其主要任务第2.1.1条泥石流灾害防治工程可分为防治工程、治理工程和应急治理工程三类。第2.1.2条防治工程应按三阶段设计，即可行性方案设计、初步设计和施工图设计；治理工程宜按两个阶段设计，即初步设计和施工图设计。第2.1.3条应急治理工程可按一阶段设计，即根据现场勘查：立即进行施工图设计，视情况也可边勘察、边设计、边施工、边监测。第2.1.4条可行性方案设计阶段，应根据防治目标，对多种设计方案进行全面的技术与经济论证，提出优化的推荐设计方案。此阶段的设计文件应提出相应的设计方案图纸，设计论证说明。第2.1.5条初步设计阶段应对泥石流灾害影响范围的防治任务进行科学合理的分解，并对各单元项目确定设计要求与边界、实现目标的可行性、工程的实现步骤和有关工程参数，编制出相应的完整的工程图纸、监控测量方案，设计说明书及工程概算。第2.1.6条施工图设计阶段应对初步设计图进行扩充，使之满足实施的需要：对监测方案应给出准确的布点位置及要求，以利于定位实施；编制工程预算及设计说明书。第2.1.7条在泥石流灾害工程安全等级为三级和四级的情况下，可将可行性方案设计与初步设计合并，编制能达到初设要求的可行性方案设计。第2.1.8条各阶段的设计图表一般包括平面图、剖面图、结构详图，以及工程项目一览表、计算成果表、材料统计表、概、预算表等。第2.1.9条各阶段的设计说明书一般应阐述下列内容：①工程目的及任务来源；②设计依据；③设计的基础资料和基本数据；④防治工程设计标准；⑤设计方案；⑥计算；⑦施工注意事项；⑧检验与监测；⑨概、预算：⑩工程效益分析。计算书一般作为存档备查技术文件，可不对外提交。其内容应包括计算公式(或数学模型)、计算参数的选取、计算结果及评价等。2.2泥石流灾害防治工程安全等级标准第2.2.1条泥石流灾害防治工程安全等级的划分，宜采用以受灾对象及灾害程度为主、适当参考工程造价的原则，进行综合确定。第2.2.2条根据泥石流灾害的受灾对象、死亡人数、直接经济损失、期望经济损失和防治工程投资等五个因素，可将泥石流灾害防治安全等级划分为四个级别(表2—1)。2.3泥石流灾害防治工程设计标准第2.3.1条泥石流灾害防治工程设计标准的确定，应进行充分的技术经济比选，既要安全可靠，也要经济合理。第2.2.2条泥石流灾害防治工程设计标准，应使其整体稳定性满足抗滑(抗剪或抗剪断)和抗倾覆安全系数的要求(表2--2)。第2.2.3条泥石流拦挡坝坝体与坝基应具有足够的强度，坝体内或地基的昀大压应力maxσ不超过筑坝材料的允许值，昀小压应力。心不允许出现负值。3荷载分析与计算表2—1泥石流灾害防治工程安全等级标准防治工程安全等级地质灾害一级二级三级四省会级城市地、市级城市县级城市乡、镇及重要居民点铁道、国道、航道主干线及大型桥梁隧道铁道、国道、航道及中型桥梁、隧道铁道、省道及小型桥梁、隧道乡、镇间的道路桥梁大型的能源、水利、通讯、邮电、矿山、国防工程等专项设施中型的能源、水利、通讯、邮电、矿山、国防工程等专项设施小型的能源、水利、通讯、邮电、矿山、国防工程等专项设施乡、镇级的能源、水利、通讯、邮电、矿山等专项设施受灾对象一级建筑物二级建筑物三级建筑物普通建筑物死亡人数＞10001000～100100～10＜10直接经济损失(104元)＞10001000～500500～100＜期望经济损失(104元／年)＞10001000～500500～100＜防治工程投资(104元)＞10001000～500500～100＜﹡表中的一、二、三级建筑物是指GBJ7—89规范中一、二、三级建筑物表2—2泥石流灾害防治主体工程设计标准拦挡坝抗滑安全系数栏挡坝抗倾覆安全系数防治工程安全等级降雨强度基本荷载组合特殊荷载组合基本荷载组合特殊荷载组合一级100年一遇1.251.081.601.15二级50年一遇1.201.071.501.14三级30年一遇1.151.061.401.12四级10年一遇1.101.051.301.103.1重力式实体拦挡坝第3.3.1条作用于拦挡坝的基本荷载有：坝体自重、泥石流压力、堆积物的土压力、过坝泥石流的动水压力、水压力、扬压力、冲击力等。(1)坝体自重bW取决于单宽坝体体积bV和筑坝材料重度bγ，即：bbbVWγ×=(3.1—1)一般浆砌块石坝的bγ可取24KN/m3。(2)泥石流竖向压力包括土体重Ws和溢流重fW。土体重sW是指拦挡坝溢流面以下垂直作用于坝体斜面上的泥石流体积重量，重度有差别的互层堆积物的sW应分层计算。溢流重fW是泥石流过坝时作用于坝体上的重量，按下式计算：ddfhWγ⋅=(3.1—2)式中：dh为设计溢流体厚度(m)；dγ为设计溢流重度(KN/m3)。(3)作用于拦挡坝近水面上的水平压力有水石流体水平压力dlF、泥石流体水平压力dlF，以及水平水压力wlF。⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=2452122yssys