溝道型渣場防護(hù)措施設(shè)計(jì)

摘 要：溝道型、坡地型、臨河型、平地型和庫區(qū)型是規(guī)范規(guī)定的五種渣場類型。受限于“三區(qū)三線”管控要求和地形條件、渣場容量限制，溝道型渣場成為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中常見的一種渣場類型。依據(jù)規(guī)范要求，總結(jié)溝道型渣場防護(hù)措施布設(shè)要求，厘清溝道洪水排導(dǎo)工程和坡面匯水排泄工程不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并以四川某灌區(qū)工程溝道型棄渣場為例提供渣場防護(hù)措施設(shè)計(jì)案例，為同類工程棄渣場的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)對(duì)比和設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：溝道型渣場；防護(hù)措施設(shè)計(jì)；灌區(qū)工程；溝道洪水排導(dǎo)工程；坡面匯水排泄工程

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）24-0130-04

Abstract： Channel type， slope type， Linhe type， flat type and reservoir type are the five types of slag yard stipulated in the specification. Limited by the management and control requirements of "three zones and three lines"， topographical conditions and slag yard capacity， channel slag yard has become a common type of slag yard in production and construction projects. According to the requirements of the code， the requirements for the layout of protective measures of channel-type slag yard are summarized， and the different design standards of channel flood drainage project and slope catchment drainage project are clarified. Taking the channel-type slag dump of an irrigation district project in Sichuan as an example， this paper provides a design case of slag yard protection measures， which provides experience comparison and design reference for the planning and design of similar projects.

Keywords： gully slag yard; design of protective measures; irrigation district project; channel flood drainage project; slope catchment drainage project

按照地形條件、與河道（溝道）的相對(duì)位置關(guān)系、洪水處理方式等因素，棄渣場一般分為溝道型、坡地型、臨河型、平地型和庫區(qū)型5種類型[1-2]。坡地型是一般情況下最常見的一種渣場類型，但隨著“三區(qū)三線”的劃定，在滿足“三區(qū)三線”管控要求下選取的渣場地形坡度往往過陡，導(dǎo)致渣場容量有限，而且渣場本身整體穩(wěn)定也易存在問題，該類渣場選址受限。臨河型渣場必須符合河湖管理等有關(guān)規(guī)定，如《水利部辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)河湖管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的通知》（辦河湖〔2020〕177號(hào)）規(guī)定“禁止在河湖管理范圍內(nèi)建設(shè)妨礙行洪的建筑物、構(gòu)筑物，傾倒、棄置渣土。……不得以涉河建設(shè)項(xiàng)目名義許可尾礦庫、永久渣場。[3]”在滿足河湖管理要求的條件下，臨河型渣場的受限因素往往和坡地型渣場類似。平地型渣場一般和主體建筑物相結(jié)合，在主體建筑物邊坡一側(cè)填凹，其受限因素除是否影響主體建筑物安全外與坡地型渣場類似。《水利部關(guān)于縱深推進(jìn)河湖庫“清四亂”常態(tài)化規(guī)范化的通知》（水河湖〔2024〕36號(hào)）要求棄渣棄土不得侵占水庫庫容和分割庫區(qū)水面[4]，使庫區(qū)型渣場的設(shè)置嚴(yán)格受限。鑒于以上原因，在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目渣場選址過程中，溝道型渣場成為頻繁出現(xiàn)的一種類型。

1 溝道型渣場定義

溝道型渣場是把渣場堆放在溝道里，堆渣體將溝道全部或部分填埋的一種渣場類型，適用于溝底平緩、肚大口小的溝谷[1]。溝道型渣場不宜設(shè)置在匯水面積和流量大、溝谷縱坡陡、出口不易攔截的溝道。

根據(jù)洪水處置方式，溝道型渣場可分為截洪式、滯洪式和填溝式3種型式。截洪式渣場利用擋水建筑物將溝道洪水截?cái)唷⑷缓笸ㄟ^排洪建筑物將溝道洪水排導(dǎo)至臨近溝道或渣場下方溝道中，其溝道洪水隨來隨排，不滯洪。滯洪式渣場利用擋水建筑物將溝道洪水?dāng)r截、然后通過排洪建筑物將溝道洪水排導(dǎo)至臨近溝道或渣場下方溝道中，擋水建筑物上游具有一定庫容，可調(diào)蓄上游來水。填溝式渣場一般將整個(gè)溝道全部填滿或填埋至溝頭附件，渣場上游無匯水或匯水量很小。

2 溝道型渣場防護(hù)措施布設(shè)

溝道型渣場應(yīng)在渣場穩(wěn)定的基礎(chǔ)上布設(shè)防護(hù)措施。如果棄渣場不穩(wěn)定，則應(yīng)在分析的基礎(chǔ)上調(diào)整棄渣堆渣方案、增設(shè)抗滑樁等措施，甚至重新選擇渣場。

溝道型渣場防護(hù)措施一般包括攔擋工程、斜坡防護(hù)工程和防洪排導(dǎo)工程。

2.1 攔擋工程

溝道型渣場攔擋工程為設(shè)置在渣場坡腳的擋渣墻，如果渣體受下方河道洪水影響，則應(yīng)按攔渣堤進(jìn)行設(shè)計(jì)。攔擋建筑物級(jí)別根據(jù)渣場級(jí)別按相關(guān)規(guī)范確定，項(xiàng)目涉及水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)或重點(diǎn)治理區(qū)的，攔擋工程等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提高一級(jí)。

2.2 坡面防護(hù)工程

溝道型渣場坡面防護(hù)可以采用框格梁+覆土綠化、直接覆土綠化等措施。

2.3 防洪排導(dǎo)工程

防洪排導(dǎo)工程設(shè)計(jì)是溝道型渣場設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。溝道型渣場防洪排導(dǎo)工程包括溝道洪水排導(dǎo)工程和坡面匯水排泄工程。二者可以分別設(shè)計(jì)也可以結(jié)合布置。

2.3.1 溝道洪水排導(dǎo)工程

對(duì)截洪式、滯洪式渣場，其溝道洪水排導(dǎo)工程應(yīng)根據(jù)渣場級(jí)別按規(guī)范要求確定排洪工程級(jí)別和排洪標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目涉及水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)或重點(diǎn)治理區(qū)的，排洪工程等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提高一級(jí)。

截洪式、滯洪式渣場溝道洪水排導(dǎo)工程常見的布置有排洪涵洞、排洪渠、排洪隧洞等。排洪渠布置要求地形平緩、地質(zhì)條件良好，可采用明渠和暗渠，斷面形式可采用梯形和矩形。排洪涵洞可采用有壓式和無壓式，要求地基條件較好，避免較大和不均勻沉降。當(dāng)溝道洪水大、地形條件不允許先實(shí)施排洪渠、排洪涵洞上方填土高度大且地基基礎(chǔ)較差、洞線地質(zhì)條件良好時(shí)，可考慮采用排洪隧洞。

2.3.2 坡面匯水排泄工程

對(duì)截洪式、滯洪式渣場，坡面匯水排泄工程應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求按渣場永久截（排）水措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。填溝式渣場上游無匯水或匯水量很小，其排洪工程可根據(jù)規(guī)范要求按渣場永久截（排）水措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 某溝道型渣場防護(hù)措施設(shè)計(jì)案例

3.1 棄渣場概況

四川省某灌區(qū)工程一棄渣場位于溝谷中，為溝道型渣場，占地4.19 hm2，渣場容量51.55萬m3，規(guī)劃堆渣量49.50萬m3，堆渣高程379.50～435 m，最大堆高55.50 m。依據(jù)SL 575—2012《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》，該渣場級(jí)別為4級(jí)。該渣場堆置方案及防護(hù)措施平面布置圖如圖1所示。

3.1.1 渣場地質(zhì)條件

溝底分布粉質(zhì)黏土層，厚度2.50～5.0 m，407 m高程以上基巖裸露。基巖為白堊系下統(tǒng)白龍組（K1b）砂巖，巖層產(chǎn)狀N75°E/NW∠3°。強(qiáng)、弱風(fēng)化帶厚度分別為3～5 m、4～8 m。渣場地基土體、巖體物理力學(xué)參數(shù)建議值分別見表1、表2。

3.1.2 渣場溝道洪水及坡面洪水

該渣場溝道洪水來源于東北方1#溝、北偏東2#溝和北偏西3#溝，根據(jù)水文計(jì)算成果，3個(gè)支溝各頻率下溝道洪水見表3。

3.2 棄渣場堆置方案

為盡量避開基本農(nóng)田、渣場右側(cè)407 m高程工程管理公路，渣場堆置方案規(guī)劃為：從下游擋渣墻處按1∶2.5坡比向上游堆置棄渣，10 m一級(jí)馬道，馬道寬2 m；渣場整體堆至403 m高程后渣場從上游按1∶2坡比向下游起坡堆置棄渣，10 m一級(jí)馬道，馬道寬2 m；渣場右側(cè)堆至管理公路高程后渣場從右側(cè)按1∶2坡比向左側(cè)起坡堆置棄渣，10 m一級(jí)馬道，馬道寬2 m。

按照堆置方案選取了1-1、2-2兩個(gè)典型剖面對(duì)渣場穩(wěn)定進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算；計(jì)算工況包括正常工況和非常工況（連續(xù)降雨，考慮渣體飽和）；計(jì)算時(shí)渣場為均質(zhì)渣體，穩(wěn)定計(jì)算采用簡化畢肖普法；渣體參數(shù)取值見表4，渣場穩(wěn)定計(jì)算成果見表5。

由表5可知，該渣場在正常工況和非常工況下均是穩(wěn)定的。

3.3 棄渣場防護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.3.1 攔擋工程設(shè)計(jì)

堆渣前，在渣場坡腳處設(shè)置C15混凝土重力式擋墻，墻身高3.50 m，墻頂寬0.80 m，面坡傾斜坡比為1∶0.5，背坡傾斜坡比為1∶0.00，墻底傾斜坡比為0∶0.00；墻趾臺(tái)階寬0.50 m，高0.80 m，墻趾臺(tái)階面坡坡比為1∶0.00；墻踵臺(tái)階寬0.50 m，高0.80 m，墻踵臺(tái)階面坡坡比為1∶0.00。擋渣墻基礎(chǔ)埋置深度1.00 m。

擋渣墻墻身內(nèi)設(shè)2排D100 mm PVC排水孔，排水孔比降為10%，向墻外傾斜；間距2 m、排距1 m；墻后管口包復(fù)合土工布反濾。

3.3.2 防護(hù)排導(dǎo)工程設(shè)計(jì)

1）溝道洪水排導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。根據(jù)渣場周邊地形條件，規(guī)劃設(shè)置排洪明渠排導(dǎo)溝道洪水。具體布置為：在1#溝和2#溝之間設(shè)置1#排洪明渠，將1#溝溝道洪水排導(dǎo)至2#溝；在2#溝和3#溝之間設(shè)置2#排洪明渠，將1#溝和2#溝匯合后的溝道洪水排導(dǎo)至3#溝；從3#溝擋水墻處沿管理公路在公路左側(cè)修建3#排洪明渠，從而將1#、2#、3# 3個(gè)溝道的溝道洪水排導(dǎo)至渣場下游歸入原溝道。3#排洪明渠兼起排泄渣場右側(cè)坡面匯水功能。

該渣場級(jí)別為4級(jí)，依據(jù)SL 575—2012《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》排洪明渠級(jí)別為4級(jí)。該項(xiàng)目涉及國家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，依據(jù)GB 50433—2018《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，棄渣場排洪工程應(yīng)提高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，故該渣場排洪明渠級(jí)別提高為3級(jí)，排洪標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇設(shè)計(jì)、50年一遇校核。

1#、2#、3#排洪明渠過流能力計(jì)算均采用明渠均勻流公式，斷面形式為矩形。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，1#、2#、3#排洪明渠設(shè)計(jì)斷面分別為1.80 m×1.80 m（凈寬×凈深）、2.30 m×2.30 m（凈寬×凈深）、2.90 m×2.80 m（凈寬×凈深），采用C25鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度分別為0.30、0.30、0.40 m，2#、3#排洪明渠間隔1.50 m設(shè)置0.25 m×0.25 m鋼筋混凝土拉桿。

依據(jù)地形條件，3#排洪渠末端坡比約1∶2.64，該段排洪渠底部設(shè)置0.50 m高消能臺(tái)階。根據(jù)水力學(xué)計(jì)算成果，在3#排洪渠尾部設(shè)置3.80 m×13.50 m消力池消能。

2）坡面匯水排泄工程設(shè)計(jì)。依據(jù)SL 575—2012《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》，渣場左側(cè)坡面匯水排泄工程洪水標(biāo)準(zhǔn)按5年一遇10 min短歷時(shí)降雨考慮。按照坡面匯水面積分布，該渣場設(shè)置左側(cè)坡面設(shè)置1#、2#截水溝，其坡面洪水排泄流量分別為1.65、0.64 m3/s。截水溝過流能力計(jì)算采用明渠均勻流公式，斷面形式為矩形。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，1#、2#截水溝設(shè)計(jì)斷面分別為1.00 m×1.00 m（凈寬×凈深）、0.70 m×0.80 m（凈寬×凈深），采用C15混凝土襯砌，襯砌厚度分別為0.20、0.15 m。

3.3.3 坡面防護(hù)工程設(shè)計(jì)

根據(jù)渣場穩(wěn)定計(jì)算成果，該渣場各坡面均為穩(wěn)定坡面。按照生態(tài)文明建設(shè)要求，并考慮與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性，對(duì)該渣場坡面采取覆土后撒播灌草種綠化。覆土厚度0.2 m，灌木種選用黃荊和馬桑，草種選用白茅和狗牙根，灌草種按照1∶2比例混播，混播密度120 kg/hm2。

4 結(jié)束語

溝道型渣場是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中常見的一種渣場類型。其防護(hù)措施設(shè)計(jì)應(yīng)該在渣場穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行布設(shè)。溝道型渣場的防護(hù)措施體系包括攔擋工程、坡面防護(hù)工程和防洪排導(dǎo)工程。防洪排導(dǎo)工程要依據(jù)溝道型渣場具體是滯洪式、截洪式、填溝式合理確定其溝道洪水排洪標(biāo)準(zhǔn)和坡面匯水排泄標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)地形、地質(zhì)條件采取合適的排洪建筑物形式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 51018—2014[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[2] 中華人民共和國水利部.水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范：SL 575—2012[S].北京：中國水利水電出版社，2012.

[3] 水利部辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)河湖管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的通知[EB/OL].http：//www.mwr.gov.cn/zw/tzgg/tzgs/202008/t20200821_1433539.html.

[4] 水利部關(guān)于縱深推進(jìn)河湖庫“清四亂”常態(tài)化規(guī)范化的通知[EB/OL].http：//www.mwr.gov.cn/zwgk/gknr/202402/t20240220_1703855.html.