山谷型尾礦庫初期壩上壩道路修筑方法

李新寬

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 華縣 714102 )

0 引 言

山谷型尾礦庫初期壩，往往壩址區(qū)兩岸地形陡峭，同時受下游設(shè)施布置影響，上壩道路修筑施工條件差，容易形成上下交叉施工，影響進(jìn)度和安全管理，土石方開挖工程量大，且易形成高陡邊坡，增大項目投資控制和風(fēng)險管控難度[2]。因此上壩道路修筑需要從地形地貌、大壩特性、壩體填筑、經(jīng)濟(jì)性等多方面綜合考慮。

通過壩外坡“之”字形斜馬道的方式修筑，以原壩體剖面外輪廓線為基準(zhǔn)設(shè)置“之”字形斜馬道，局部調(diào)整壩面坡度，同時提高壩體內(nèi)部碾壓系數(shù)確保壩體的安全穩(wěn)定，設(shè)置防護(hù)欄，調(diào)整坡腳的形式。這種建造方法不改變原設(shè)計壩體內(nèi)外坡坡度，既能保證壩體的安全穩(wěn)定，避免壩外上壩道路因土石方開挖、山體爆破帶來的邊坡處理等問題，有利于降低施工干擾，控制工程量，減少生態(tài)環(huán)境破壞[3]。

圖1 “之”字形斜馬道上壩道路

1 計算方法

根據(jù)初期壩現(xiàn)有設(shè)計相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算，局部壩面坡度調(diào)整和斜馬道寬度，滿足以下條件即可具備本方法的修筑條件(考慮到車輛通行，并與現(xiàn)有村村通保持一致，建議b2≥4.5 m)：

(1)壩面坡度局部調(diào)整段坡度調(diào)整范圍應(yīng)在壩體原設(shè)計內(nèi)外坡坡度范圍以內(nèi)，這樣可以確保坡面坡度有前期穩(wěn)定計算實驗、研究支持[4]。

(2) 斜馬道寬度應(yīng)不大于在壩體原設(shè)計內(nèi)外坡坡度范圍內(nèi)對壩面輪廓線進(jìn)行貼坡和削坡所能產(chǎn)生的最大理論寬度，不建議因上壩道路修筑對壩體整體坡度進(jìn)行變更[5]。

計算公式如下：

(公式1)

(公式2)

當(dāng)現(xiàn)場情況滿足公式1，但不滿足公式2時，可根據(jù)道路設(shè)計及施工規(guī)范、路面通行要求等酌減；若路面采用混凝土或瀝青混凝土等進(jìn)行硬化時(d=路面鋪裝厚度)，可對壩坡坡腳進(jìn)行垂直切坡處理，適當(dāng)增加路面寬度：

(公式3)

2 工程實例

金堆城鉬業(yè)股份有限公司王家坪尾礦庫初期壩工程位于陜西省渭南市華縣金堆鎮(zhèn)大栗西村王家坪，初期壩位于現(xiàn)有栗西尾礦庫下游5.8 km。王家坪尾礦庫為山谷型尾礦庫，設(shè)計總庫容2.35億m3，設(shè)計有效庫容2.0億m3，設(shè)計為二等庫，服務(wù)年限為24.3年。設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)初期為200年一遇，中后期為1 000年一遇。初期壩為堆石碾壓透水壩，軸線壩高68.5 m，壩頂高程1 080.50 m，壩頂寬6.0 m，壩軸線長183.52 m。

上游壩坡比1∶1.75、總體壩坡比1∶1.80，在高程1 035.0 m、1 050.0 m和1 065.0 m處設(shè)置水平馬道；下游壩坡比1∶2.0、總體壩坡比1∶2.25，在高程1 025.0 m、1 040.0 m和1 050.0 m處設(shè)置水平馬道。因兩側(cè)山體陡峭，施工難度和工程量較大，且極易形成高陡邊坡，道路實施效果不可控因素較多，欲在基礎(chǔ)壩右側(cè)壩肩1 054.0 m處至壩頂1 080 m之間利用初期壩下游壩面修筑上壩公路，上壩公路縱向平均坡度不大于8.0%。

其中：b1=6 m，L=57.5 m，H=26 m，B=160 m，i1=1∶2，i3=1∶1.75，經(jīng)過初步計算i暫按8%考慮。

=2max(i1,i3)=0.571 4

選取b2=4.5 m。

以原壩體剖面外輪廓線為基準(zhǔn)，設(shè)置“之”字形斜馬道作為上壩道路。壩面坡度局部調(diào)整段坡度調(diào)整范圍可在1∶1.75至1∶2.0之間選擇，選用1∶1.75工程量最小(局部調(diào)整壩面坡度和斜馬道縱向坡度可根據(jù)實際情況綜合調(diào)整)，如圖1所示。從1 054.00高程起至初期壩頂1 080.00高程修筑斜馬道，需要設(shè)置2道斜馬道，馬道以上坡面坡度自1∶2.0變更為1∶1.75。

圖2 初期壩及上壩道路剖面

本實施例中，斜馬道使用C25混凝土進(jìn)行路面硬化，混凝土面層厚度20 cm。為保證混凝土路面厚度均勻，同時盡可能的增大道路有效寬度，對坡腳進(jìn)行了垂直切坡處理，道路有效寬度寬度增加：

對坡腳進(jìn)行垂直切坡處理后，斜馬道寬度拓展為4.85 m，即上壩道路初期壩下游壩面段實際寬度達(dá)到4.85 m，增強(qiáng)了道路的安全通行條件。

圖3 上壩道路平面布置

3 結(jié)論與建議

(1)復(fù)合計算方法簡單、直觀，參數(shù)調(diào)整靈活，可滿足多種要求的修筑需要。

(2)壩體剖面外輪廓線整體坡度不變，不改變壩體原有結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。

(3)斜馬道至壩頂間的壩面坡度不大于初期壩內(nèi)外坡坡度，無需重新進(jìn)行穩(wěn)定計算和安全審查。

(4)壩面坡度局部調(diào)整段坡度和斜馬道縱向坡度可根據(jù)實際情況或需求，利用公式1和公式2綜合調(diào)整。

(5)初期壩下游坡面碾壓指標(biāo)根據(jù)道路路基要求進(jìn)行調(diào)整，其指標(biāo)高于壩體碾壓指標(biāo)，有益于壩體穩(wěn)定。

(6)與現(xiàn)有尾礦庫初期壩筑壩方式結(jié)合緊密，施工方便，減少了同期交叉施工，避免了因地形復(fù)雜而進(jìn)行的大量山體爆破等施工難題，減少了對生態(tài)環(huán)境的破壞，使工期及投資費(fèi)用可控。

(7)采用本文的方法，同時結(jié)合道路設(shè)計及施工規(guī)范，對調(diào)坡段坡度、道路縱坡、道路寬度進(jìn)行多方案比較，注重功能實現(xiàn)，優(yōu)化投資的同時，兼顧道路通行條件和通行安全。