渣場攔渣防洪系統(tǒng)設(shè)計

常 振 東

(山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司基本建設(shè)局，山西 晉城 048000)

1 概述

本項目灰渣場是考慮為企業(yè)綜合利用后仍有剩余的灰渣設(shè)置的臨時堆放場或灰渣無法利用設(shè)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(huán)境污染及地下水污染的問題。渣場建設(shè)的內(nèi)容包括：攔渣壩設(shè)計、渣場場底平整設(shè)計、渣場防滲系統(tǒng)設(shè)計、防洪排液系統(tǒng)設(shè)計等。為了達(dá)到填埋區(qū)的設(shè)計庫容、阻止灰渣的擴(kuò)散、維護(hù)汛期填埋場的安全運(yùn)營，結(jié)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(qū)溝谷下游設(shè)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(tǒng)工程主要是為確保填埋場區(qū)的汛期的安全設(shè)計的，為了攔截和導(dǎo)排填埋區(qū)段形成的徑流，減少進(jìn)入填埋場水量而設(shè)置的截洪溝、排水設(shè)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(chǎn)生的鍋爐灰渣，根據(jù)灰渣淋溶實驗報告結(jié)果和浸出液pH值確定，將鍋爐灰渣定性為一般工業(yè)固體廢物中的第 Ⅱ 類固體廢物(見表1)。

表1 進(jìn)入渣場的固體廢物一覽表

根據(jù)測繪結(jié)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(chǎn)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(jù)現(xiàn)場踏勘，該場址位于山溝內(nèi)，屬山谷型廢渣場，需要修筑攔渣壩圍成庫區(qū)，填埋區(qū)地形為陡坡，東西較高，南側(cè)較低。場址東西側(cè)進(jìn)行削坡，在場址北側(cè)修建攔洪壩，南側(cè)修建攔渣壩，東西側(cè)修建截洪溝攔截場外雨水。

3 攔渣壩設(shè)計

結(jié)合現(xiàn)場地形及灰渣的性質(zhì)，設(shè)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(shè)置1個緩沖平臺，最后填埋區(qū)壩高程503.50，封場高程503.50。建議施工設(shè)計時應(yīng)對灰渣場所在區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行詳勘，根據(jù)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(shè)計總庫容60.77萬m3，攔渣壩采用碾壓均質(zhì)土壩。攔渣壩設(shè)計按照DTL/T 5488—2014火力發(fā)電廠干式貯灰場設(shè)計規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行：

1)初期壩設(shè)計按貯存重現(xiàn)期為30年洪水量進(jìn)行設(shè)計，并預(yù)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(dāng)采用子壩加高方式時，初期攔渣壩限制堆灰標(biāo)高以下容積不宜少于6個月的貯存量。

攔渣壩設(shè)計依據(jù)SL 274—2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范規(guī)范進(jìn)行，主體結(jié)構(gòu)為粘土壓實砌筑。結(jié)合實際地形及相關(guān)規(guī)范，壩上游坡面采取土工膜進(jìn)行防滲設(shè)計，壩外用漿砌石護(hù)坡結(jié)構(gòu)。

在確保庫容的基礎(chǔ)上，盡量降低壩高，減小潰壩風(fēng)險，本項目初步設(shè)計壩頂標(biāo)高為499.00 m，壩高33.0 m，壩長100 m，壩頂寬度10.0 m；壩內(nèi)外邊坡比均為1∶3。其橫斷面結(jié)構(gòu)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(shù)大于0.94。

壩面排水：壩頂面可向壩外一側(cè)放坡，坡度為2.5%。

護(hù)坡：為防止對壩體的沖刷，堤壩外坡采用干砌石護(hù)坡做法，并在壩面設(shè)置合適的排水溝導(dǎo)排積水。

壩頂?shù)缆罚憾褕鰤雾數(shù)缆钒凑誈BJ 22廠礦道路設(shè)計規(guī)范設(shè)計，并采取露天礦山道路三級以上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(tǒng)設(shè)計

為了攔截和導(dǎo)排汛期填埋區(qū)段形成的徑流，減少進(jìn)入填埋場水量而設(shè)置的截洪溝、排水設(shè)施，減少滲入填埋場的水量，繞庫區(qū)西側(cè)、北側(cè)設(shè)置截洪溝，導(dǎo)排雨水至渣場南側(cè)攔渣壩下游，設(shè)計截洪溝防洪標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)排，故場區(qū)需要考慮設(shè)計排水溝。

1)排水溝設(shè)計計算。場區(qū)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(biāo)準(zhǔn)貯灰場關(guān)于防洪標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)等級最小為Ⅲ級，工程規(guī)模為不大于0.1億m3，30<壩高≤50，不適用于小庫容渣場設(shè)計，依照DL/T 5339—2018火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)范中對于干貯灰場設(shè)計的相關(guān)規(guī)定，山谷干貯灰場周圍山坡宜設(shè)置截洪溝，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)按重現(xiàn)期10年考慮，結(jié)合GB 50201—2014防洪標(biāo)準(zhǔn)，本工程場區(qū)排水溝依據(jù)10年一遇設(shè)計，20年一遇校核；場區(qū)設(shè)計排水溝如布置圖中所示，設(shè)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(qū)東、設(shè)計排截洪溝與場頂錨固溝合建。

2)場底導(dǎo)排管?；以鼒鰸B濾液主要由降雨產(chǎn)生，盡管當(dāng)?shù)亟涤炅枯^小，但作業(yè)區(qū)內(nèi)匯水面積較大，如不及時排水，可能影響場區(qū)正常作業(yè)，并對下游壩體產(chǎn)生安全影響。設(shè)計由灰渣場滲濾液收集閥門井處區(qū)沿場區(qū)中心底部從北向南布置一條DN500 HDPE花管作為導(dǎo)排干管，將擬建場區(qū)填埋區(qū)產(chǎn)生的滲濾液及下滲雨水通過導(dǎo)排管導(dǎo)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(guān)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(shù)79.5 d，滲濾液日均產(chǎn)生量為24 m3/d；按照日平均降雨量計算，滲濾液產(chǎn)生量為1 236 m3/d。設(shè)計采取在滲濾液導(dǎo)排管出口和滲濾液收集池之間設(shè)置閥門井。平時降雨量較少時，收集池入口閥門打開，使場區(qū)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(dá)到設(shè)計標(biāo)高，可關(guān)閉閥門，上游來水直接排到下游荒溝中。

經(jīng)計算并綜合考慮建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理和實用性，本項目收集池有效容積取1 200 m3，設(shè)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(jié)構(gòu)，防滲等級為P8。

灰渣場運(yùn)行過程中，應(yīng)制定科學(xué)合理的作業(yè)計劃，當(dāng)灰渣堆填達(dá)到設(shè)計標(biāo)高時及時進(jìn)行封場；同時在雨季，為減少作業(yè)區(qū)的滲濾液產(chǎn)生量，未作業(yè)區(qū)可采取覆土或鋪設(shè)土工膜臨時覆蓋，并做好表面雨水導(dǎo)排，及時將雨水導(dǎo)排出場外，減少雨水下滲。

4)豎井。為保證場區(qū)內(nèi)雨水順利導(dǎo)排到攔渣壩下游，盡量減少滲濾液產(chǎn)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(fēng)險，設(shè)計考慮在場區(qū)內(nèi)設(shè)置豎井，將匯水通過場底導(dǎo)排管引至灰渣場下游；豎井底部與滲濾液導(dǎo)排管相連，灰渣表面的雨水通過豎井匯入滲濾液導(dǎo)排管排至滲濾液收集池中。豎井的建設(shè)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(qū)四周內(nèi)表面坡向豎井的坡度(≥5%)，使作業(yè)面雨水能及時通過豎井排出場外，場區(qū)堆體表面保持始終低于豎井進(jìn)水口0.5 m。

根據(jù)項目情況，在場區(qū)內(nèi)設(shè)計2座豎井。

5 結(jié)語

本項目灰渣場的廢渣為一般工業(yè)固體廢物中的第Ⅱ類固體廢物，場址東西側(cè)進(jìn)行削坡，在場址北側(cè)修建攔洪壩，南側(cè)修建攔渣壩，東西側(cè)修建截洪溝攔截場外雨水；攔渣壩下游建設(shè)滲濾液調(diào)節(jié)池。攔渣壩設(shè)計為均質(zhì)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(hù)坡結(jié)構(gòu)；防洪系統(tǒng)、截洪溝結(jié)構(gòu)均采用MU30漿砌塊砌筑，排水溝按照超高0.2 m設(shè)計，從北向南布置一條DN500 HDPE花管作為場底導(dǎo)排干管，設(shè)置有效容積1 200 m3、防滲等級為P8的地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)滲濾液收集池，并按照場區(qū)情況設(shè)置2座豎井。