西南土石山區(qū)大型水庫溝道棄渣場水土保持措施設(shè)計

【摘要】西南土石山區(qū)水資源豐富，但水資源時空分布不均導(dǎo)致工程性缺水嚴(yán)重。近年來西南土石山區(qū)保障供水安全的大中型水庫產(chǎn)生大量的棄渣堆棄在棄渣場，棄渣場是大型水庫工程水土保持措施防護設(shè)計的重點。本文以云南省曲靖市車馬碧水庫為例，討論了西南土石山區(qū)棄渣場的選址要求及溝道棄渣場水土保持防護措施的設(shè)計要點。提出了基于在溝道棄渣場坡腳修建擋渣墻、渣頂周圍修建截水溝、堆渣平臺土地整治后采取植樹種草綠化、堆渣邊坡進行框格梁植草綠化于一體的水土保持防治措施體系。

【關(guān)鍵詞】水土保持；溝道棄渣場；車馬碧水庫

車馬碧水庫位于云南省曲靖市馬龍縣，棄渣場位于車馬碧水庫攔河壩下游右岸約1.0km處溝道中，為溝道型棄渣場，主要堆放水庫攔河壩、溢洪道、泄洪放空隧洞等開挖產(chǎn)生的石渣混合物。棄渣場占地面積5.09hm2，設(shè)計堆放棄渣量39.62萬m3，堆渣最大高度30m，占地類型為耕地和林地，距居民區(qū)較遠(yuǎn)，下游約80m處即為馬龍河。棄渣場地層為S3g2，巖性為紫紅色砂泥巖，覆蓋層厚度0.5～2.0m，多為碎石粘土層，局部基巖裸露，基巖呈全-強風(fēng)化；棄渣場坡度10-15°，兩岸均為斜向坡，巖層傾角較緩，兩岸自然邊坡穩(wěn)定。

1、棄渣場抗滑、擋渣墻穩(wěn)定計算分析

1.1 棄渣場抗滑穩(wěn)定計算

棄渣場抗滑穩(wěn)定計算采用簡化畢肖普法，分正常運用工況和非常運用工況兩種情況。為保證棄渣穩(wěn)定，棄渣采用分級堆置方案，確定堆渣體永久邊坡為1：2，渣場分層堆渣，每層高差超過10m要設(shè)置2m寬馬道。本工程棄渣由石渣和含碎石砂質(zhì)粘土組成，通過計算，棄渣場抗滑穩(wěn)定系數(shù)正常工況、非常工況下分別是2.432、1.991，棄渣場抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》（SL575-2012）規(guī)定，渣體穩(wěn)定。

1.2 擋渣墻穩(wěn)定計算

根據(jù)初擬斷面，進行擋渣墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及地基應(yīng)力計算，計算結(jié)果如表1所述。結(jié)果表明，擋渣墻初擬斷面設(shè)計滿足抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及地基基底應(yīng)力比的規(guī)范要求。

2、水土保持措施設(shè)計

2.1 擋渣墻設(shè)計

在棄渣場下游坡腳修建漿砌石重力式擋渣墻，擋渣墻標(biāo)準(zhǔn)按4級建筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，墻身及基礎(chǔ)采用M7.5漿砌石。擋渣墻頂寬0.6m，墻高3.0m，基礎(chǔ)埋深0.5～1.0m，背坡坡比1：0.4，面坡坡比1：0.15。墻底傾斜坡率1：0.1，前趾、后趾寬均為0.5m。擋渣墻墻身設(shè)置排水孔，呈梅花狀分布，排水孔為矩形斷面，長10cm，寬10cm，水平間距1.5m，垂直間距1.0m。沿墻線方向隔10m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬3cm，縫內(nèi)填塞油毛氈。采用土工布裹石子做反濾包， 將其放置于排水孔口。

2.2 截排水溝設(shè)計

棄渣場上游匯水面積約0.273km2，計算20年一遇洪峰流量為0.19m3/s，為了防止地表徑流對棄渣場造成安全隱患，在棄渣場上部及兩側(cè)布設(shè)截水溝，棄渣場上游匯水及右側(cè)坡面匯水通過右側(cè)排洪溝排出，左側(cè)坡面匯水通過截水溝排出，共布設(shè)截排水溝1468m。其中右側(cè)排洪溝采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，梯形斷面，斷面尺寸為0.4m×0.4m（寬×深，下同），邊坡比1：0.5，溝底縱坡0.02，驗算流量0.37m3/s，能夠滿足設(shè)計要求。左側(cè)截水溝采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，梯形斷面，斷面尺寸為0.3m×0.3m，邊坡比1：0.5，溝底縱坡0.02；驗算流量0.14m3/s，能夠滿足設(shè)計要求。棄渣場截排水溝在陡坡地段，布設(shè)跌坎，最終接沉沙池排入自然溝道內(nèi)。

棄渣結(jié)束后，在堆渣坡頂和馬道布置排水溝。排水溝為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，梯形斷面，斷面尺寸為0.3m×0.3m，單側(cè)坡比1∶0.5，另一側(cè)豎直，溝底縱坡1%（向周邊截排洪溝排水）。經(jīng)計算，渣頂排水溝總長約133m。

根據(jù)《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》（SL575-2012）及《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-99）有關(guān)規(guī)定，截水溝設(shè)計流速應(yīng)滿足淤泥流速和沖刷流速的要求。漿砌石截水溝設(shè)計流速為0.4～5.0m/s，通過水力計算驗證，棄渣場截水溝斷面設(shè)計見表2。

2.3 土地整治設(shè)計

車馬碧水庫棄渣場占地主要為林地和荒地，施工前對表土進行剝離，剝離厚度0.3～0.5m，剝離區(qū)域為渣體占壓區(qū)域；表土集中堆放于棄渣場內(nèi)較平緩高處，待棄渣結(jié)束后，將剝離表土全部回填至棄渣表面用于植被恢復(fù)。

2.4 清基

棄渣前，對棄渣場占地區(qū)內(nèi)的第四系堆積物進行清除，清除的第四系堆積物運至棄渣場范圍內(nèi)靠上游側(cè)集中堆放，平均堆高5m，堆土邊坡1：2，并在棄渣完成后回填。

2.5 剝離表土臨時攔擋措施設(shè)計

渣場剝離的表土集中堆放于棄渣場內(nèi)較平緩高處，設(shè)計臨時攔擋對其進行攔擋，并在土體表面撒播種草進行臨時綠化。臨時攔擋采用編織土袋分層錯位堆砌，按“品”字形緊密排列，砌筑斷面為梯形斷面，高度1.0m，頂寬0.6m，底寬1.4m，兩側(cè)坡面比1：0.4。

2.6 框格梁護坡設(shè)計

由于渣場距攔河壩較近，且下游約80m處即為馬龍河，考慮景觀綠化與水土保持相結(jié)合的原則，堆渣結(jié)束并平整后，在棄渣場堆渣坡面采用網(wǎng)格梁護坡。網(wǎng)格尺寸為4m×4m，中心轉(zhuǎn)角90°，混凝土骨架尺寸0.4m×0.4m（寬×深），骨架外緣設(shè)0.1m高排水凸坎，將坡面集水匯入坡腳排水溝內(nèi)。在坡頂、坡腳分別布置0.5m寬混凝土封頂和腳槽，直徑Φ75mm的PVC排水管。

2.7 渣場植被恢復(fù)措施設(shè)計

堆渣結(jié)束后平整場地，清除場地內(nèi)的雜物，將原剝離的表土回覆渣體并保留一定的排水坡度，覆土厚度不小于0.3m。采用林草結(jié)合的方式恢復(fù)植被，其中在棄渣場平臺內(nèi)種植旱冬瓜和火棘，采用植苗造林，行間混交，旱冬瓜株行距2m×2m；火棘株行距1.5m×2m。坡面在框格內(nèi)撒播種草，采用狗牙根和戟葉酸模，撒播密度為80kg/hm2。

3、結(jié)語

針對大型溝道棄渣場的棄渣堆放特點、區(qū)域環(huán)境特點、工程安全穩(wěn)定要求以及水土保持總體防治要求，采用工程措施、植物措施和臨時防護措施相結(jié)合的方法，布設(shè)了完善的水土保持措施體系，并根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點，在渣體表面進行喬、灌、草植樹造林及植被護坡的設(shè)計，兼顧了防治水土流失和增加綠化面積的要求。

參考文獻：

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