臨河型棄渣場設計

程 磊

臨河型棄渣場設計

程 磊

針對某輸水隧洞工程在開發建設過程中產生的棄渣情況,提出了從渣場選擇到渣場設計過程中所遇問題中的解決方法,詳細闡述了臨河型棄渣場的設計要點、注意事項等,為解決該工程的棄渣難題提供了有效的方法。

水土保持,棄渣場,擋渣堤,截水溝

1 概述

某輸水隧洞工程所在流域地處山勢巍峨、地形變化極大的秦嶺深處。開挖隧道產生大量棄渣,根據所處環境要求集中處置。由于地處秦嶺自然保護區,對棄渣場的選擇、修建及渣場再利用要求較高。

2 棄渣場的類型

沖溝型棄渣場。利用天然溝道兩側山體所圍空間堆存棄渣。沖溝型渣場的優點：1)擋護方便,充分利用周圍山體,只需擋住地勢較低的一面;2)較大的容量,較大的地面落差或者較寬闊的地勢均能容納較多的棄渣;3)渣場建成后能得到平整的土地,利于耕種。缺點是此類渣場一般處于交通不便的山地之中,距井口距離較遠,需要新修進場道路,不利于運輸。坡地型棄渣場。利用路邊或山體邊緣等較緩的坡地布置渣場。優點是就近利用地形,棄渣不需要遠距離運輸,只需要根據渣量確定擋墻的位置后修建擋墻,通過擋墻從擋墻背部起堆,并逐漸抬升后形成渣場;缺點是受地形坡度的影響,無法形成大的庫容。臨河型棄渣場。棄渣場的擋墻,一方面擋護棄渣,防止其流失造成災害;另一方面作為防洪堤,滿足防洪需要,保護河道附近居民、財產安全。缺點是為滿足河道行洪安全,對攔渣堤的修建及養護要求較高。

3 棄渣場地的選擇

3.1 選址原則

選址原則主要體現在：1)棄渣場設置在施工區附近比較低洼的地帶,如山谷和沖溝,盡量做到渣不出溝;同時盡量減少運距,就近堆放、集中處置;2)棄渣不擠占河道,不影響行洪,不留下隱患;3)保護耕地,盡量占用荒溝、荒灘,在可能的情況下,應利用棄土造田,增加耕地;4)從實際出發,節省投資,保護環境,技術經濟均合理可行。

3.2 棄渣場地的選擇

根據選址原則,對該斜井井口附近 10 km范圍內進行探勘,由于該井口位置位于秦嶺自然保護區內,為保護植被和當地原生態環境,因此井口周圍的山谷和沖溝不允許棄渣;將渣運出自然保護區,運距太大,經濟效益很差。棄渣場的選址余地相對較小,經過嚴格的比選,將棄渣場地定于距井口約 500m的地方。此處臨河,地勢較低但地勢不平以致不能充分利用,河道的防洪堤年久失修,已不能滿足防洪需要。選擇此處作為棄渣場一方面離井口近,運距小,經濟效益好,另一方面因為此處地勢較低且比較開闊,能滿足棄渣量的要求,并且選此處作為棄渣場地還有兩大利民的優點：1)新建的攔渣堤滿足 30年一遇洪水水位要求,完善防洪設施,保護當地居民的田地、房屋及生命安全;2)渣場堆渣完畢后將形成大片平整的田地,非常適合當地居民耕種。

4 棄渣場地的設計

4.1 擋渣堤

擋渣堤是將棄渣圍在堤內的擋渣建筑物,具有攔渣和抵擋洪水的作用。本工程采用重力式浸水擋土墻。通過計算棄渣場堤岸沖刷深度和相關規范,確定擋墻基礎埋深為 1.5m～2.5m;擋墻高度依據 30年一遇洪水水位及相關規范確定。

其中,A為安全加高,不允許越浪,取 0.6m;Z水為設計洪水位;Z頂為擋墻頂高程;R為設計爬浪高,R=0.58m;e為設計風雍增水高度,e=0.01m。

4.2 護坡工程

棄渣場堆渣坡面設計坡度為穩定邊坡 1∶1.5,為防止邊坡整體滑移破壞,在起坡坡腳處采用C15混凝土做腳墻。由于棄渣場堆積高度受遠端的村莊和變電站等所限,堆渣高度在 4m以內,為了防止棄渣場邊坡受到地面徑流的沖刷造成新的水土流失,考慮到環境景觀的要求,對堆渣坡面覆土整治,撒播草籽綠化,覆土厚度30 cm。

攔渣堤和護坡工程相對位置關系見圖 1,圖 2。

4.3 排水工程

為防止棄渣場造成地面漫流,在棄渣場攔渣堤端起坡的坡腳處和渣頂臨近村莊、變電站端設截水溝,以防止水流入渣場和新建鄉村公路;修建棄渣場環形排水溝以連接兩端的截水溝,形成完整的排水工程。排水溝斷面為矩形,底寬0.4m,高 0.4m,壁厚0.25m。內壁采用 C15混凝土預制板,根據計算,滿足 10年一遇防洪標準。

4.4 渣頂防護

當棄渣場的堆渣達到最終設計高程后,對渣場頂面進行覆土整治撒播草籽,待棄渣場自然沉降、固結穩定后交給當地政府復耕。草種選擇常綠、耐旱、根系橫向發育強的極易生長的百喜草和狗牙根草。

5 結語

通過合理的、完整的擋護、排水等措施,完全能夠在保證棄渣安全的前提下,滿足河道的行洪要求。一方面解決在建隧道工程的棄渣問題,另一方面完善已年久失修的防洪措施,最后使當地居民能在棄渣場完成之后恢復耕作,可謂一舉三得。整個棄渣工作遵循了可持續發展的原則,在棄渣規劃和防護設計中做到了棄渣因地制宜、集中堆放、綜合利用,防護措施合理可行,不但防治了水土流失、保護地區環境,同時也有效地減少了工程造價,促進了地方經濟增長,體現了社會效益、經濟效益和環境效益的協調發展。

[1] 賀偉琦,李 棟.長沙至瀏陽高速公路棄渣場水土保持方案設計[J].人民珠江,2007(sup)：46-49.

[2] 王禹生,萬彩兵.開發建設項目棄渣場設計探討[J].人民長江,2008,35(10)：11-13.

[3] 李德寧,郭明凡.橋鞏水電站工程棄渣場選址及水土保持設計[J].紅水河,2008,26(4)：5-8.

On design for dum ping sites near rivers

CHENG Lei

Aimingat the dumpingof some water supply tunnel project in the developmentand constructing process,the paperpoints out the solution methods for the problems in the process of the site selection to the site design,and illustrates the design points and precautions for the dumping site near river,so as to provide the effecitvemethods for the dumping p rob lems in the projects.

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TV554

A

1009-6825(2011)09-0219-02

2010-12-07

程 磊(1982-),男,碩士,助理工程師,中鐵第一勘察設計院,陜西西安 710054