渣場攔渣防洪系統設計

常 振 東

(山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司基本建設局，山西 晉城 048000)

1 概述

本項目灰渣場是考慮為企業綜合利用后仍有剩余的灰渣設置的臨時堆放場或灰渣無法利用設置的備用填埋堆場，從而有效的避免隨意處置帶來的大氣環境污染及地下水污染的問題。渣場建設的內容包括：攔渣壩設計、渣場場底平整設計、渣場防滲系統設計、防洪排液系統設計等。為了達到填埋區的設計庫容、阻止灰渣的擴散、維護汛期填埋場的安全運營，結合填埋場地形特征、庫容、工藝總平面布置等要求，一般要在場區溝谷下游設置攔渣壩，攔渣壩既具有攔渣作用，也可以起到防洪作用。防洪系統工程主要是為確保填埋場區的汛期的安全設計的，為了攔截和導排填埋區段形成的徑流，減少進入填埋場水量而設置的截洪溝、排水設施等。

2 項目介紹

本項目渣場填埋處置的廢渣主要是鍋爐產生的鍋爐灰渣，根據灰渣淋溶實驗報告結果和浸出液pH值確定，將鍋爐灰渣定性為一般工業固體廢物中的第 Ⅱ 類固體廢物(見表1)。

表1 進入渣場的固體廢物一覽表

根據測繪結果，渣場凈利用面積為38 245.5 m2，合57.37畝，土方容量607 655.6 m3。公司每年產生廢渣共計約15萬m3。因此，此次新建備用渣場可滿足4年所有廢渣的堆放。根據現場踏勘，該場址位于山溝內，屬山谷型廢渣場，需要修筑攔渣壩圍成庫區，填埋區地形為陡坡，東西較高，南側較低。場址東西側進行削坡，在場址北側修建攔洪壩，南側修建攔渣壩，東西側修建截洪溝攔截場外雨水。

3 攔渣壩設計

結合現場地形及灰渣的性質，設計采取封場高程與溝頂持平，故堆積壩按1∶3的坡度逐級填埋，每5.0 m高度設置1個緩沖平臺，最后填埋區壩高程503.50，封場高程503.50。建議施工設計時應對灰渣場所在區域地質情況進行詳勘，根據實際勘察情況，對場底采取工程措施，以滿足灰渣堆填高度要求。

設計總庫容60.77萬m3，攔渣壩采用碾壓均質土壩。攔渣壩設計按照DTL/T 5488—2014火力發電廠干式貯灰場設計規程的規定進行：

1)初期壩設計按貯存重現期為30年洪水量進行設計，并預留不小于0.5 m安全加高確定，且初期壩高度不小于3 m；

2)當采用子壩加高方式時，初期攔渣壩限制堆灰標高以下容積不宜少于6個月的貯存量。

攔渣壩設計依據SL 274—2001碾壓式土石壩設計規范規范進行，主體結構為粘土壓實砌筑。結合實際地形及相關規范，壩上游坡面采取土工膜進行防滲設計，壩外用漿砌石護坡結構。

在確保庫容的基礎上，盡量降低壩高，減小潰壩風險，本項目初步設計壩頂標高為499.00 m，壩高33.0 m，壩長100 m，壩頂寬度10.0 m；壩內外邊坡比均為1∶3。其橫斷面結構圖如圖1所示。

地基處理：采用換填墊層法，將雜草、樹根、表土濕陷性黃土清除，采用三七灰土換填，壓實系數大于0.94。

壩面排水：壩頂面可向壩外一側放坡，坡度為2.5%。

護坡：為防止對壩體的沖刷，堤壩外坡采用干砌石護坡做法，并在壩面設置合適的排水溝導排積水。

壩頂道路：堆場壩頂道路按照GBJ 22廠礦道路設計規范設計，并采取露天礦山道路三級以上的標準設計，采用高級水泥混凝土路面，寬度不小于3.5 m。

4 防洪系統設計

為了攔截和導排汛期填埋區段形成的徑流，減少進入填埋場水量而設置的截洪溝、排水設施，減少滲入填埋場的水量，繞庫區西側、北側設置截洪溝，導排雨水至渣場南側攔渣壩下游，設計截洪溝防洪標準為50年一遇,截洪溝采用MU30砌筑。

考慮到封場后場頂及邊坡雨水導排，故場區需要考慮設計排水溝。

1)排水溝設計計算。場區庫容約為60.77 萬m3，由于本灰渣場庫容較小，而GB 50201—2014防洪標準貯灰場關于防洪標準防護等級最小為Ⅲ級，工程規模為不大于0.1億m3，30<壩高≤50，不適用于小庫容渣場設計，依照DL/T 5339—2018火力發電廠水工設計規范中對于干貯灰場設計的相關規定，山谷干貯灰場周圍山坡宜設置截洪溝，設計標準按重現期10年考慮，結合GB 50201—2014防洪標準，本工程場區排水溝依據10年一遇設計，20年一遇校核；場區設計排水溝如布置圖中所示，設計尺寸為：B=0.6 m，H=0.6 m(超高0.2 m)，排水溝斷面圖如圖2所示。

場區東、設計排截洪溝與場頂錨固溝合建。

2)場底導排管。灰渣場滲濾液主要由降雨產生，盡管當地降雨量較小，但作業區內匯水面積較大，如不及時排水，可能影響場區正常作業，并對下游壩體產生安全影響。設計由灰渣場滲濾液收集閥門井處區沿場區中心底部從北向南布置一條DN500 HDPE花管作為導排干管，將擬建場區填埋區產生的滲濾液及下滲雨水通過導排管導排至新建攔渣壩下游收集池中(見圖3)。

3)滲濾液收集池。查閱相關資料，年均降雨量505.1 mm，晝夜最大降雨量105.5 mm，年均降雨天數79.5 d，滲濾液日均產生量為24 m3/d；按照日平均降雨量計算，滲濾液產生量為1 236 m3/d。設計采取在滲濾液導排管出口和滲濾液收集池之間設置閥門井。平時降雨量較少時，收集池入口閥門打開，使場區的滲濾液收集在池中，用于灰渣回噴或利用；如遇特大暴雨時，收集池液位達到設計標高，可關閉閥門，上游來水直接排到下游荒溝中。

經計算并綜合考慮建設的經濟合理和實用性，本項目收集池有效容積取1 200 m3，設計尺寸為L×B×H=20 m×16 m×4.5 m。

收集池為地下式鋼筋混凝土結構，防滲等級為P8。

灰渣場運行過程中，應制定科學合理的作業計劃，當灰渣堆填達到設計標高時及時進行封場；同時在雨季，為減少作業區的滲濾液產生量，未作業區可采取覆土或鋪設土工膜臨時覆蓋，并做好表面雨水導排，及時將雨水導排出場外，減少雨水下滲。

4)豎井。為保證場區內雨水順利導排到攔渣壩下游，盡量減少滲濾液產生、減少雨水下滲對下游攔渣壩的安全影響，降低雨水對灰渣的沖刷和潰壩風險，設計考慮在場區內設置豎井，將匯水通過場底導排管引至灰渣場下游；豎井底部與滲濾液導排管相連，灰渣表面的雨水通過豎井匯入滲濾液導排管排至滲濾液收集池中。豎井的建設高度隨灰渣堆填高度的升高而升高，施工過程中保持豎井的管口始終高于堆體表面1 m以上。

要求灰渣壓平整后，堆體表面形成由場區四周內表面坡向豎井的坡度(≥5%)，使作業面雨水能及時通過豎井排出場外，場區堆體表面保持始終低于豎井進水口0.5 m。

根據項目情況，在場區內設計2座豎井。

5 結語

本項目灰渣場的廢渣為一般工業固體廢物中的第Ⅱ類固體廢物，場址東西側進行削坡，在場址北側修建攔洪壩，南側修建攔渣壩，東西側修建截洪溝攔截場外雨水；攔渣壩下游建設滲濾液調節池。攔渣壩設計為均質壩，主體部分由粘土壓實砌筑，壩上游坡面防滲體采取土工膜防滲，壩外采取漿砌石護坡結構；防洪系統、截洪溝結構均采用MU30漿砌塊砌筑，排水溝按照超高0.2 m設計，從北向南布置一條DN500 HDPE花管作為場底導排干管，設置有效容積1 200 m3、防滲等級為P8的地下式鋼筋混凝土結構滲濾液收集池，并按照場區情況設置2座豎井。