火力發電和輸變電等電力工程建設棄土（渣）及臨時堆土水土保持措施綜述

王亞西

【摘 要】電力工程建設產生的棄土（渣）和臨時堆土若處置不當極易發生水土流失，采取有效的針對性防護措施對主體工程安全和保護區域生態均具有重要意義。各種電力工程受地形、地質、項目組成和施工工藝的影響，項目實施產生的棄渣類型、數量、堆放時間和處置方式各不相同。本文對不同電力工程棄土（渣）來源及特點進行了相關分析，對不同電力工程施工過程產生的棄土（渣）和臨時堆土的處理方式和防護措施設計進行研究，期望能夠為電力工程建設棄土（渣）和臨時堆土的水土流失防治提供參考。

【關鍵詞】電力工程；棄土（渣）；臨時堆土；水土保持措施

中圖分類號： S157.X8 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0100-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.045

近年來，隨著經濟建設的快速發展，電力、交通、水利、通訊等基礎設施建設造成了大量新的水土流失。開發建設項目的水土保持也越來越引起人們的重視[1-7]。棄土（渣）和臨時堆土是電力工程建設水土流失的主要發生區域。這些棄土（渣）和臨時堆土多為松散堆積物，邊坡處于臨界穩定狀態， 棄渣后較長時間內表面裸露，易受外力擾動而引發水土流失，甚至可能誘發滑坡、泥石流等地質災害 [5-10]。因此， 棄土（渣）和臨時堆土的合理處置和科學防護，是電力工程建設水土流失防治的關鍵。

1 不同電力工程棄土（渣）來源分析

1.1 輸變電工程棄土（渣）來源分析

輸變電工程包括變電站、架空輸電線路和電纜線路等幾種不同的項目。通常情況下，變電站場地平整、地基處理、變電構架及其支架基礎開挖余土是變電工程棄土（渣）的主要來源；塔基基礎施工余土是架空線路棄土（渣）的主要來源；電纜輸電線路的主要棄土（渣）來源于電纜溝或電纜隧道施工余土；另外，輸變電工程施工道路和供排水管線也會產生少量棄土（渣）。但由于輸變電工程施工道路和管線工程較短、土方量不大，多就地平整于施工區周邊。

1.2 發電工程棄土（渣）來源分析

發電工程由于利用能源的不同和施工工藝的差別，導致了各發電工程在棄土（渣）量、堆放時間、處置方式等方面存在較大差異。風電場的主要棄土（渣）來源為風機組基礎施工產生的余土。與風電場不同，火電、核電和水電的生產運行所需的配套工程較多，工程規模較大。交通運輸道路、供排水管線、蓄水工程的修建和棄土（渣）場的平整均會產生大量土石方。這類電力工程的交通運輸道路和供排水管線相對較長，工程量較大，土石方量也較大。受挖填方的施工時段、材料質量、標段劃分、運距等諸多因素的影響， 要做到施工區內土石方挖填平衡是非常困難的。因此， 不可避免有借方和棄渣的情況發生[1-2]，部分工程還需設置棄土（渣）場。場區平整、交通運輸道路、供排水工程等配套工程建設過程產生的大量棄方是此類工程主要的棄土（渣）來源。不同電力工程棄土（渣）來源及特點詳見表1。

2 不同電力工程的棄土（渣）處理方式

點線結合的電力工程如：輸變電工程和風電工程，具有跨距長，擾動面廣，單個擾動區域棄土（渣）量小等特點。這部分工程多分標段施工，施工期較短，棄土（渣）堆放時間更短。施工結束后棄土（渣）就地平整，不外運、不設棄土（渣）場。

生產建設類電力工程如：火電、核電和水電等發電工程的運行，需建設運輸道路、供排水工程、蓄水工程等配套設施。這些配套工程規模、土石方量相對較大、建設工期長。部分工程還屬生產建設類項目，運行期也會產生棄渣。此類工程棄土（渣）具有來源廣、土方量大、堆放期間長、很難就地平整等特點，需設專門的棄土（渣）場存放。不同電力工程施工土石方量詳見表2。

單位：萬m3

注：①表中數據除風電場外，其余數據均摘自《開發建設項目水土保持損益分析研究》[11]中的研究數據；

②風電場數據根據實際生產工作經驗確定，表中風電場土方挖填量數據按50臺風機裝機規模考慮。

3 水土保持防治措施設計

3.1 棄土（渣）防護措施

3.1.1 就地平整型棄土（渣）防護措施

受風力資源分布的限制，風電場多位于山區。風電場和山丘區輸變電工程施工棄渣具有棄渣堆放困難、棄渣點多、棄渣量小及棄渣時間短等特點。為避免土方倒運過程中破壞沿線植被和產生新的水土流失，這類工程的棄土（渣）無法遠運，應就近安置。該類棄渣水土流失防治措施如下：

（1）擋渣墻

對于周圍地形坡度較陡的區域，應采用漿砌石擋渣墻對棄渣實施攔擋。擋渣墻的結構形式較多，一般采用重力式擋墻，用塊石、水泥砂漿砌筑和勾縫，墻體高度3m以內較多。擋渣墻的墻基應在原狀土層上，并每隔2m設一個泄水孔，預埋設φ100PVC管。當墻體較長時，每隔10～20m設置伸縮縫。當地基有變化時，需加設沉降縫。

（2）漿砌石截（排）水溝

在擋渣墻坡腳處及坡度較陡的塔基、風機基礎周邊設漿砌石截（排）水溝，以防止雨水對棄渣進行沖刷。通常，排水溝水力坡降按5‰考慮，斷面為矩形。

3.1.2 棄土（渣）場防護措施

水電站站址通常選擇在山巒疊嶂、溝谷縱橫、坡陡溝深、相對高差大的地方[12]。工程基礎開挖、清基、削坡、取土石（料）場棄渣、施工道路修建會產生大量廢棄土石方；核電工程的電廠輔助系統如：循環水系統、供排水系統、防洪工程、交通運輸道路等工程建設會產生大量土方。此類工程棄渣量大，棄渣時間長，很難做到項目間土方平衡，需設單獨的棄渣場對棄土（渣）進行堆放。就火力發電廠而言，運行期還會產生大量灰渣，需設貯灰場進行存放。通常棄渣方式可分四類： （1）填洼（塘）棄渣；（2）溝道棄渣；（3）坡面棄渣；（4）平地棄渣[10]。最常用的棄渣方式為填洼（塘） 棄渣和溝道棄渣。

對于填洼（塘） 棄渣，這類棄土（渣）場一般在棄土結束后覆土，當年即可耕作， 所以一般不需采取防護措施。本文重點介紹溝道棄渣的水土保持防護措施。對于溝道棄渣，棄渣場應布置在附近沖溝低洼地、荒坡地等，盡量靠近施工現場，以減少棄渣運距。為確保渣（土）體穩定，棄渣（土）體邊坡坡度應采用1∶1.75 或1∶2，當渣體堆高大于5m時，每隔5m應設置2～4m寬的平臺。棄渣場主要水土保持措施如下：

（1）工程措施

①攔渣工程

為保證棄土（渣）的穩定，需對棄土（渣）的邊坡坡腳修筑漿砌塊石攔擋工程進行防護，主要攔擋工程有擋渣墻、攔渣堤和灰壩等。擋渣墻設置在堆渣坡腳，當棄渣堆高超過5m時，必須設置攔渣堤防護[13]。對火力發電場而言，灰場需設置灰壩，干灰場灰壩由擋灰堤和后期碾壓灰壩兩部分組成。擋灰堤堤高約1m，一般為均質土堤，環灰場一周。擋灰堤作為后期碾壓灰壩的坡趾，之后采用灰渣分層碾壓，逐步堆高，最終形成整個灰壩及灰渣場。攔渣壩或攔灰壩應設在溝道較窄處， 初期壩高不超過20m[6]。

②綜合護坡工程

根據《開發建設項目水土保持技術規范》規定，棄土（渣）形成的坡面，需進行護坡工程[14]。坡面每升高10m，留設4m寬平臺，渣坡穩定后，采取護坡工程進行防護。對于高度大于5m的棄灰（渣）場邊坡，應對每級坡面的坡腳采用干砌石或漿砌石方式進行防護；高度小于5m的邊坡，可采用預制混凝土網格植草護坡，以保證該級坡面渣土體的穩定。

③排水工程

對于“溝谷”地形的棄土（渣）場，地表水是影響其穩定性的關鍵因素，為防止棄渣場發生沖溝或泥石流等水土流失災害，需對棄渣場設置防洪、排澇措施，具體工程措施如下：

（1）截流溝

在渣（灰）場外圍設截洪溝，可以將流域上部的水經排水溝直接排至攔渣壩（灰壩）下游，減少棄土（渣）場內的匯水量，確保棄土（渣）場的正常運行。通常在棄土（渣）場上游邊界外1.0～3.0m處修建截水溝，將平臺匯水和坡面匯水引排至下游。

（2）陡坡排水溝

為將棄土（渣）場平臺及坡面雨水排出，減少雨水滲透，在攔渣壩（灰壩）兩側坡面設置陡坡排水溝，排水溝采用漿砌石砌筑。

（3）棄渣坡面橫向排水溝

棄土（渣）場堆放邊坡每隔10m，留設4m寬平臺，在平臺內側設置橫向排水溝將坡面匯水引至坡面兩側陡坡排水溝，考慮到平臺土體結構，排水溝采用預制混凝土結構。

（4）沉沙池

棄土（渣）場排水溝下游設計沉沙池，采用漿砌片石砌筑，沉沙池與排水明渠相連，將上游洪水引排至下游。

（5）排水明渠

上游匯水經沉沙池沉沙、消能后經排水明渠排至下游自然溝道排走。排水渠采用漿砌石砌筑，排水明渠出口兩側為漿砌石護坡“八字”墻。

（2）植物措施

①棄土（渣）場防護林帶

為減少大風天氣對棄土（渣）場揚塵的影響，其周圍一般營造速生防護林帶。綠化帶主要在棄土（渣）場上風向采取緊密型結構，降低風速，減緩風對灰（渣）的吹蝕，下風向采取疏透型結構，利于風的流通，避免在下風向形成旋風，形成對灰渣的反向吹蝕。樹種選擇除具有耐旱瘠薄外，應具有根系發達、生長迅速、冠幅大、抗風能力強等特點，林間可撒播草籽。

②灰渣頂面綠化

灰渣在灰（渣）場內分條塊堆放，每一條塊達到設計標高后立即覆土，然后撒播草種以減少裸露地表，避免產生較強的水土流失。通常考慮到灰（渣）場30cm以下土壤貧瘠，對該區的綠化只考慮撒播種草。

3.2 施工臨時堆土防護措施

考慮到土石方工程的時間、空間分布，電力工程建設開挖的部分土方將在場地平整過程中用于回填。施工前先對場地進行平整，剝離表土，為后期覆土、綠化做準備。受施工時序的限制，廠（站）區的基槽余土也需要暫時堆放。這些臨時土方的堆放均需采取防護措施。

（1）擋板攔擋

變電站站區或電廠廠區施工過程中，由于挖填土石方在時間、空間上不能均衡同步，需考慮在廠（站）區設置臨時堆土場，用于堆放剝離表土和基槽余土。施工階段，采用擋板對臨時堆土進行攔擋。擋板攔擋主要用于場地相對平坦的施工區域。

（2）臨時編織袋攔擋

考慮到山丘區水土流失較嚴重的特點，對位于山區塔基區、風機區和水電站施工道路等施工產生的臨時土石方，需采用編織袋裝土攔擋。先在臨時堆土區四周修筑編織袋土袋擋墻，再將臨時堆土堆砌其中。

（3）苫布覆蓋

由于臨時堆土土體松散，坡面裸露，如遇大風、暴雨等惡劣天氣易發生嚴重的水土流失。應采用苫布覆蓋臨時堆土，可避免臨時堆土坡面發生水土流失。同時應在堆土區四周坡腳處用裝土的編織袋對苫布進行壓蓋，以防止苫布被大風掀開。

4 結語

棄土（渣）和施工臨時堆土的防護是電力工程水土流失防治的重點，水土保持措施應根據施工區地形、施工工藝、施工期長短、棄土（渣）處理方式等因素，綜合比較選擇。本研究結論如下：

（1）電力工程施工棄土（渣）應遵循 “先擋后棄”的原則，對施工臨時堆土可采用編織袋、擋板等攔擋措施進行擋護。為避免大風、暴雨等惡劣天氣的影響，渣土表面用苫布或土工布遮蓋。

（2）位于山區的輸變電工程、風電工程等電力工程，施工棄土（渣）量小，棄渣點分散，棄渣外運困難，該類棄渣處置可就地平整或堆置。為保證渣體穩定，需設擋渣墻、排水溝等工程措施對渣體進行防護。

（3）水電、火電等發電工程施工期長、棄渣量大，項目建設需設置一個或多個棄渣（灰）場。渣（灰）場在棄渣（灰）前應設置擋渣墻和排水設施， 渣（灰）場下游需修建攔渣（灰）壩進行防護。對于溝道型渣場，需對渣場上游及渣場平臺等區域設置截、排水設施進行防護；渣（灰）場周邊應設置防護林；棄渣結束后，可對渣場平整覆土，然后對渣體頂面進行綠化。

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