西南土石山區線性工程棄渣場水土保持措施設計
——以卡拉·楊房溝水電站交通專用公路工程為例

劉 健，張 騰，應 豐

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，杭州，311122)

1 引言

西南土石山區的線性工程項目，受地形地質條件的限制，具有棄渣量大、棄渣場地匱乏、水土流失嚴重等特點。卡拉·楊房溝水電站交通專用公路(以下簡稱“卡楊公路”)工程位于雅礱江中游河段四川省涼山州木里藏族自治縣境內，地理位置偏遠，地廣人稀，交通不便[1]。工程建設規模大，土石方開挖量大，在建設過程中要產生大量廢渣[2]，對棄渣處理和棄渣場防護變得尤為重要。

2 工程概況

卡楊公路全長92.6km，位于四川省涼山州木里縣和甘孜州九龍縣境內。起點位于錦屏一級水電站左岸纜機平臺交通洞進口附近，距錦屏一級水電站壩址約400m，終點位于楊房溝水電站金波石料場下游350m左右，距楊房溝水電站壩址約1.2km。全線共設隧道33座、總長約48.1km，橋梁共14座、總長1.83km。

工程采用公路三級標準，設計行車速度為30km/h，一般路段為單線雙向雙車道，特長隧道及其接線路段為雙線單向單車道。

工程于2010年4月開工建設，2014年6月全線貫通，建設總工期51個月。

工程土石方開挖量545.05萬m3，填方量105.12萬m3，工程無借方，棄渣量439.93萬m3，棄渣折合松方604.90萬m3。

3 自然概況

工程地處青藏高原向四川盆地過渡的斜坡地帶，屬青藏高原東南部(即川西高原)侵蝕山原區，屬橫斷山系的東部中段，地勢自西北向東南呈階梯狀遞降，地貌上多屬侵蝕山地，海拔高程1920m～2500m。工程區受地質構造運動影響強烈，地質條件復雜[3]。氣候屬川西高原氣候區，多年平均降水量796.7mm，多年平均氣溫17.2℃，多年平均蒸發量1807.9mm。植被類型屬亞熱帶常綠闊葉林區，工程區主要分布有紅壤、黃壤、棕壤和暗棕壤等土壤，地震基本烈度為Ⅶ度。工程區土地利用類型以林地、牧草地和未利用地為主，水土流失強度以輕度和中度為主。

4 棄渣場設置情況

工程棄渣總量439.93萬m3(松方604.90萬m3)。棄渣運至16處棄渣場堆置，其中自身設置12處，分別為五二灣棄渣場、麻地灣1#棄渣場、麻地灣2#棄渣場、矮子溝棄渣場、羌活溝棄渣場、羊窩子溝棄渣場、青崗坪溝棄渣場、面上灣溝棄渣場、駱駝溝棄渣場、一江棄渣場、立爾棄渣場、喇嘛寺溝棄渣場。利用其他工程的棄渣場或場地的4處，分別為錦屏一級水電站的三灘溝棄渣場、利用楊房溝水電站的中鋪子棄渣場和上鋪子溝棄渣場和利用卡拉水電站施工場地的羊奶溝棄渣場。棄渣場概況見表1。

工程于2014年6月全線貫通，完工較早，由于地形地質條件較為惡劣，施工時很難按照設計的棄渣場防護措施及時實施，2017年11月-2018年5月對已堆完的棄渣場進行整治綠化。整治綠化的范圍為卡楊公路自身設置的11處棄渣場，分別為五二灣棄渣場、麻地灣1#棄渣場、麻地灣2#棄渣場、矮子溝棄渣場、羌活溝棄渣場、羊窩子溝棄渣場、青崗坪溝棄渣場、駱駝溝棄渣場、一江棄渣場、立爾棄渣場、喇嘛寺溝棄渣場(由于面上灣溝棄渣場當時已淹沒在水下，不納入整治范圍)。

5 棄渣場防護標準和原則

棄渣場防護以《開發建設項目水土保持技術規范》GB 50433-2008、《防洪標準》(GB 50201-2014)和《水土保持工程設計規范》(GB 51018-2014)等為主要設計依據。

渣場整治考慮的11處棄渣場中，有6處為溝道型棄渣場，其余為坡地型棄渣場。結合各棄渣場堆渣量、堆渣最大高度以及渣場失事對主體工程或環境造成的危害程度等因素綜合確定棄渣場級別、防護建筑物級別、防洪標準等。各棄渣場等級、防護建筑物級別和防洪標準詳見表2。

表2 棄渣場等級、防護建筑物級別和防洪標準

6 棄渣場整治措施設計

6.1 工程措施

(1)攔擋措施

在棄渣場坡腳處、沿溝道側設置C20混凝土擋渣墻，部分渣場坡腳處已設置漿砌石擋墻，但規格較低，為了防止削坡過程中，對其造成破壞或壓埋，在已建漿砌石擋墻前方增設一道C20混凝土擋墻，級別較低、邊坡較緩的棄渣場可采用漿砌石擋墻，擋墻形式和高度根據各棄渣場堆渣量、堆渣高度和地形條件等因素綜合確定。

新建擋渣墻采用重力式結構，梯形斷面，頂寬1.0m，背坡1∶0.1，面坡1∶0.5，擋渣墻基礎埋深不小于1m，擋渣墻基礎需確保坐落在基巖上或者處理后基礎承載力不小于150kPa。

(2)防洪排導工程

棄渣場匯水分渣場溝道來水、上坡面徑流、堆渣邊坡徑流以及渣體滲水等四部分。根據各棄渣場匯水面積和上游溝道來水情況，棄渣場排水措施設計分以下幾種類型：

羊窩子溝棄渣場、駱駝溝棄渣場等2處棄渣場已設置排水隧洞或涵管。喇嘛寺溝棄渣場匯水面積較小，且渣場上方即為卡楊公路，來水被卡楊公路自身排水溝截走，因此，設計對上述3處棄渣場不采用截水溝攔截和排泄渣場匯水。

麻地灣2#棄渣場、羌活溝棄渣場、矮子溝棄渣場、一江棄渣場、立爾棄渣場周邊設置截水溝，采用M7.5漿砌石砌筑，襯砌厚度30cm，梯形斷面，尺寸0.6m×0.6m(底寬×深)，坡比1∶0.5。

五二灣棄渣場、麻地灣1#棄渣場、麻地灣2#棄渣場、羌活溝棄渣場、青崗坪棄渣場、立爾棄渣場等棄渣場上游溝道洪峰流量較大，溝道來水通過卡楊公路設置的過路涵洞，在渣場一側或坡面設置排洪溝順接涵洞排泄，末端與下游溝道相接。排洪溝采用矩形斷面，重力式邊墻，C20鋼筋混凝土結構，排洪溝尺寸根據設計洪峰流量計算確定，尺寸2.0m×2.0m～2.5m×2.5m(寬×深)。排洪溝比降根據地形條件確定，但不應小于1.5%。

麻地灣1#棄渣場、麻地灣2#棄渣場、矮子溝棄渣場、羌活溝棄渣場、羊窩子溝棄渣場、一江棄渣場、立爾棄渣場削坡開始后，于馬道內側設置馬道排水溝，矩形斷面，底寬和深統一采用0.4m，M7.5漿砌石砌筑，襯砌厚度30cm，其余棄渣場未設置馬道，不涉及馬道排水溝。

(3)堆渣體護坡及平臺整治工程

①削坡措施

削坡前根據場地地形、地質條件與周邊環境修筑攔擋設施。對邊坡較陡的棄渣場進行削坡，坡比控制在1∶1.5～1∶2.0，堆渣體每隔20m設置一條馬道，馬道寬2m。

②堆渣平臺整治工程

棄渣場削坡完畢后，對渣頂平臺進行場地平整、覆土，栽植喬木、撒播灌草籽綠化。

③框格護坡工程

矮子溝棄渣場、羌活溝棄渣場、羊窩子溝棄渣場、青崗坪棄渣場、一江棄渣場等5個棄渣場削坡完畢后，對邊坡進行混凝土框格梁植草護坡。框格尺寸采用3m×3m，混凝土框格梁寬40cm，厚50cm，框格布置好后，先鋪設5cm砂礫石反濾層，再覆15cm厚的耕植土。

喇嘛寺溝棄渣場堆渣較薄、邊坡較陡，不具備框格梁護坡的條件，對其采取掛網噴播植草護坡的措施。

6.2 植物措施

工程削坡結束后，對渣頂平臺進行場地平整、覆土并實施植物措施。在實施混凝土框格的棄渣場坡面框格內進行覆土、撒播灌草籽綠化，在不具備實施框格條件的棄渣場坡面采取撒播灌草籽綠化，喇嘛寺溝棄渣場實施掛網噴播植草護坡。

(1)立地條件分析及綠化方案

棄渣場分布在高程1900m～2600m之間，屬雅礱江干熱河谷區。本工程棄渣以石方為主，棄渣場削坡升級后，綠化立地條件較差，需對綠化區進行平整、覆土等立地改造。

(2)樹(草)種選擇

結合渣場綠化區立體條件、當地生態環境和主要適宜性樹種等，灌木選擇車桑子，草本選擇紫花苜蓿和葦狀羊茅，喬木選擇云南松和滇青岡。形成喬、灌、草立體綠化的復層林結構。

7 渣場堆置形式穩定性分析

棄渣場自2010年啟用，至2014年完全形成。2017年11月開始，對11處棄渣場(面上灣溝棄渣場位于水下淹沒區，不在整治之列)開展了專項整治設計。設計時棄渣已堆放完畢，未再棄渣。在現有堆渣基礎上，設計了擋渣墻、防洪排水、削坡分級、景觀綠化等防護措施，對棄渣場的正常運行和非常運行工況條件下的安全系數進行了測算，堆渣體和擋墻均是穩定的，滿足規范要求。2017年11月-2018年5月對棄渣場進行了整治綠化，實際施工過程中，堆渣方案和防護措施基本按照設計要求實施。

11處棄渣場自2018年5月投入運行以來，渣體未發生滑塌等變形情況，目前總體穩定。

8 措施設計創新點

(1)結合當地自然條件，對邊坡植物措施設計進行了優化，降低了投資

對棄渣場邊坡進行削坡，具備條件的削到坡比緩于1∶1.8，而后實施覆土、撒播灌草籽綠化的措施，避免對較陡的邊坡實施框格梁等工程護坡措施，相應降低投資。工程位于干熱河谷氣候區，在綠化植物物種選擇上，除了購買當地適生植物，同時采集周邊植物種子，作為綠化的灌草籽，能更好的適應當地自然條件，也減少了草籽的購買量。

(2)因地制宜地考慮植物措施的養護管理

根據特殊的氣候條件，考慮了植物的灌溉養護措施。撒播灌草初期，在大風、干旱時期采用薄膜進行覆蓋，起到保水保溫的作用；綠化初期考慮在棄渣場周邊設置圍欄，防止當地鄉民飼養的馬、羊等對植被幼苗造成破壞。

(3)水土保持措施全面立體

西南地區公路項目棄渣場整治案例較少，緊密結合現場實際情況，充分考慮工程特點，做好實際地形測量工作、補充渣場地質勘查工作，再對棄渣場整治綠化進行詳細設計，開創性地采取了補建攔擋措施、削坡、修建截排水溝、覆土綠化養護等措施體系。水土保持措施布設全面立體，滿足水土保持的要求。

(4)對工程措施設計進行優化，注重資源最大化利用

在開展整治設計過程中，充分結合現場實際情況，在不降低防護標準的前提下，對部分設計進行了優化。由于棄渣場大多為石渣，部分棄渣場的擋墻利用可用的石料設計成漿砌石擋墻，以減少混凝土用量。對部分已實施但破損的擋墻、截排水溝進行加固修繕，不進行拆除、不另行修建，降低了投資，注重資源的最大化利用。

9 結語

工程棄渣場設計時應考慮現場實際情況，尤其是西南土石山區的線性工程項目，更需要結合實際的地形地貌、施工時序、施工條件等進行棄渣場布置和措施設計。工程施工過程中，應嚴格按照棄渣處理和棄渣場防護措施設計進行施工，若有出現未按設計進行堆渣的，需及時做好棄渣場變更備案和棄渣場補充設計等手續，并及時按設計進行棄渣處理，盡量避免后期產生棄渣場整治的額外費用。工程施工結束后，應按照設計要求對棄渣場進行跡地恢復，若現場仍然存在未按設計要求堆放的棄渣，需對棄渣進行整治。