水利工程建設(shè)中的水土保持設(shè)計探索

林曉純，鄧 飛

（廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院有限公司,廣東 廣州 510000）

1 基本情況

1.1 項目區(qū)社會與自然環(huán)境概況

樂昌峽水利樞紐工程位于廣東省韶關(guān)市樂昌市境內(nèi)、北江支流武江樂昌峽河段內(nèi),壩址地處原京廣線塘角火車站附近,下距樂昌市約14 km、韶關(guān)市約81.4 km,壩址以上集雨面積4988 km2。

本工程是以防洪為主,結(jié)合發(fā)電,兼顧航運和灌溉的綜合樞紐工程,為Ⅱ等大型工程,采用砼重力壩與引水式地下廠房的布置方案,主要建筑物包括攔河壩、引水系統(tǒng)、廠房系統(tǒng)、上游過木碼頭及對外永久道路等。

1.2 工程概況

項目區(qū)地處粵北山區(qū),武江流域處于五嶺以南,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。樂昌峽武江河段屬峽谷型,兩岸山體雄厚,山坡坡度較陡。壩址處多年平均流量為138.28 m3/s,多年平均降雨量1488 mm,土壤類型主要有紅壤、黃壤等,區(qū)內(nèi)典型地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林,項目區(qū)植被覆蓋率為80%。

項目區(qū)地貌以中低山丘陵夾峽谷為主,水土流失主要為水力侵蝕,侵蝕類型以面蝕為主,在部分丘陵上兼有溝蝕；項目區(qū)屬于廣東省人民政府水土流失重點預(yù)防保護區(qū),項目建設(shè)區(qū)植被覆蓋率高,屬南方紅壤丘陵區(qū),土壤侵蝕模數(shù)背景值在區(qū)域水土流失容許值（500 t/（km2·a））以內(nèi),整個區(qū)域水土流失程度屬輕微。

2 水土流失防治責(zé)任范圍

根據(jù)樂昌峽水利樞紐工程的布置和施工特點,經(jīng)現(xiàn)場勘察、調(diào)查后確定該項目水土流失防治責(zé)任范圍面積為1933.56 hm2,包括項目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū),其中項目建設(shè)區(qū)面積為1894.07 hm2,直接影響區(qū)面積為39.49 hm2。防治責(zé)任范圍面積見表1。

表1 水土流失防治責(zé)任范圍面積統(tǒng)計表 單位：hm2

續(xù)表1

3 水土保持方案設(shè)計

3.1 棄渣場地水土保持的措施分析

棄渣主要來源于樞紐工程開挖土石方,棄渣場總占地面積為16.9 hm2,堆填棄渣約216.6 萬m3。樞紐工程區(qū)共設(shè)置3 個渣場：一處位于大長灘、占地面積3.85 hm2,一處位于滑石排坑、占地面積10.55 hm2,另一處位于殺雞坑管理用地范圍內(nèi)、渣場占地面積2.5 hm2。滑石排坑和殺雞坑、大長灘三處既是本工程的棄渣場,又是本工程的主要施工營造布置場地。

（1）滑石排坑

滑石排坑是樂昌峽水利樞紐工程的主要堆渣場地之一,位于樞紐右岸下游約1 km處,總占地面積10.55 hm2,棄渣堆填量約160.97 萬m3,全部為林地。

為滿足棄渣量要求和施工營造布置及場內(nèi)交通要求,滑石排棄渣采用往下游方向設(shè)分級平臺放坡,平臺高程分別為145.0 m、140.0 m、125.0 m,每級平臺間按1∶2 放坡,最下一級放坡坡腳為對外交通右岸道路,渣場截排水工程已在導(dǎo)流隧洞應(yīng)急專項中設(shè)計；由于滑石排坑渣場及其右側(cè)的條形山是施工期的主要營造布置場地,后期作為大源鎮(zhèn)的移民安置區(qū)。

1）攔擋措施

滑石排坑渣場在坑口處棄渣回填至125 m,對外交通右岸道路在其下游側(cè)通過、經(jīng)過坑口段路面高程在108 m左右,坑出口地面高程在105 m左右,路基利用棄渣進行回填,并在原滑石排坑武江出水口處設(shè)置排水棱體。右岸道路路基起到了攔渣壩的作用,根據(jù)主體工程布置,在道路與渣場間需布設(shè)10 m高的擋墻即可攔擋棄渣,以防止棄渣流失對道路造成影響。考慮到棄渣成分為石方及土方,本方案選定下部擋土墻+上部放坡、坡比1∶2干砌石護坡的綜合攔擋型式。

擋墻計算采用北京理正擋土墻設(shè)計軟件,經(jīng)分析計算后,選定擋墻斷面見圖1,設(shè)置擋墻長79.43 m。

圖1 滑石排坑渣場下游攔渣墻斷面圖 (單位：mm)

2）臨時措施

因棄渣堆填為分期進行,為排導(dǎo)渣場內(nèi)部雨水,在渣場堆填區(qū)內(nèi)設(shè)臨時土質(zhì)排水溝,排水溝斷面見圖2,共設(shè)置排水溝1624 m,土方開挖609 m3,M10砂漿抹面2547 m2,開挖土方直接堆填在渣場范圍內(nèi)。

圖2 渣場臨時排水溝大樣圖 (單位：mm)

（2）大長灘

渣場占地面積3.85 hm2,原土地類型為耕地、林地及建設(shè)用地,均處于淹沒范圍內(nèi),場地原地面高程為115 m～145 m,最高填筑高度約25 m,棄渣堆填量約35.12 萬m3。

1）攔擋措施

堆渣前,在沿河岸鐵路路基靠山坡側(cè)設(shè)漿砌石擋墻,對棄渣進行攔擋,根據(jù)施工工區(qū)布置需要,擋墻高10.0 m,墻后渣面邊坡為1∶2、采用干砌石護坡,經(jīng)計算（計算方法同滑石排坑渣場擋渣墻）采用的擋渣墻斷面見圖3,墻頂采用M10 水泥砂漿抹面、厚2 cm,擋墻總長417 m,擋墻砌筑石料利用開挖料,要求地基承載力特征值不小于180 kPa。

圖3 大長灘渣場攔渣墻斷面圖 (單位：mm)

2） 截水工程

由于項目區(qū)降雨量較大且渣場山坡較陡,考慮到渣場堆渣后在渣面布置施工生產(chǎn)生活區(qū),且施工期長達4 年,故在堆渣前,沿渣場最終填筑高程等高線布置漿砌石截水溝,截水溝接入現(xiàn)有沖溝內(nèi)。

根據(jù)水利部已批復(fù)的廣東省樂昌峽水利樞紐工程水土保持方案報告書,排水標(biāo)準(zhǔn)按10 年一遇24 小時最大暴雨設(shè)計。

根據(jù)設(shè)計洪峰流量,周邊截水溝選用梯形斷面,采用水力最優(yōu)斷面設(shè)計,并使水流流速滿足不淤、不沖要求,經(jīng)計算,其設(shè)計斷面為底寬0.5 m、深0.6 m、邊坡1∶0.5,采用漿砌石襯砌,水溝頂及溝底采用M10水泥砂漿抹面、厚2 cm。根據(jù)地形及工區(qū)布置,共設(shè)置截水溝長420 m。

（3）殺雞坑

渣場總占地面積2.5 hm2,場地原地面高程為130 m～170 m,棄渣堆填量約20.52 萬m3,原土地類型為林地。

1）攔擋措施

渣場設(shè)置在殺雞坑內(nèi),堆渣前,在渣場下游側(cè)設(shè)置擋渣墻,對棄渣進行攔擋,結(jié)合堆渣量及施工工區(qū)布置需要,擋墻最大墻高11.0 m,墻后渣面邊坡為1∶2、采用干砌石護坡,經(jīng)計算（計算方法同滑石排坑渣場擋渣墻）采用的擋渣墻斷面見圖4,墻頂采用M10 水泥砂漿抹面、厚2 cm,設(shè)置擋墻長25.4 m。

圖4 殺雞坑渣場攔渣墻斷面 (單位：mm)

因擋墻基礎(chǔ)處于溝道范圍內(nèi),而溝道兩側(cè)邊坡較陡,在擋墻砌筑過程中,為防止擋墻基礎(chǔ)開挖料散溢流失,在設(shè)計擋墻線外設(shè)置編織土袋圍堰臨時攔擋,土袋土料為擋墻基礎(chǔ)開挖料,采用矩形斷面,高0.8 m、寬0.8 m,圍堰長20 m,漿砌石擋渣墻砌筑完成后拆除圍堰,將土袋土料堆放在渣場范圍內(nèi)。

2）截排水工程

考慮到渣場堆渣后在渣面布置施工生產(chǎn)生活區(qū),主體工程布設(shè)排水設(shè)施,因此本方案主要考慮渣場周邊的截水及場地臨時排水。排水標(biāo)準(zhǔn)按10 年一遇24 小時最大暴雨設(shè)計。

4 結(jié)語

綜上所述,有關(guān)水利工程的建設(shè)所涉及到的實際范圍是非常廣泛的,需要動土的位置也是比較多的,所以對于所在地的水土保持工作也是會產(chǎn)生一定的影響的。為了有效防治水土流失,要合理的建設(shè)水利工程,并綜合區(qū)域環(huán)境中和建設(shè)特點,建立更多的有針對性的水土保持的工作。