灌區(qū)建設(shè)中棄渣流失防治的工程措施

牛亞平，謝新生，曾 強(qiáng)，李秀絲

（四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都 610065）

根據(jù)1998年水利部水土保持司頒布的《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》(SL204—98)規(guī)定,開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目必須進(jìn)行水土保持方案設(shè)計(jì),以有效防治水土流失。灌區(qū)建設(shè)項(xiàng)目也不例外,水土保持方案設(shè)計(jì)是灌區(qū)工程建設(shè)項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)的重要組成部分。灌區(qū)在建設(shè)過程中由于開挖爆破所產(chǎn)生的棄土、棄石等固體物(以下簡稱棄渣)是工程項(xiàng)目主要的水土流失源,水土保持方案中非常重要的部分，就是對棄渣場工程措施的研究和設(shè)計(jì)。

1 灌區(qū)棄渣的特點(diǎn)及危害

灌區(qū)工程由于開挖量大，回填量小，所以會(huì)產(chǎn)生大量棄渣，而且灌區(qū)工程項(xiàng)目主要位于山區(qū)，沒有適當(dāng)?shù)牡匦味逊艞壴捎谑┕ひ话闶茄厍肋M(jìn)行，所以施工點(diǎn)較多，棄渣量分散，難于集中處理。

棄渣破壞了工程區(qū)原有地表植被及坡面穩(wěn)定，形成了新增水土流失源，嚴(yán)重影響了工程區(qū)環(huán)境及生態(tài)平衡。更為嚴(yán)重的是大量棄渣堆放在河灘、河岸及支溝內(nèi)，雨量較大時(shí)將隨徑流流入或直接滑入河道，使河道淤積，抬高河床，影響河道的過流能力。對工程區(qū)及其下游地區(qū)的防洪和當(dāng)?shù)厝罕姷纳?、?cái)產(chǎn)及生存環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。所以說如果棄渣處理不當(dāng)，其危害是巨大的。

2 工程措施

工程措施是根據(jù)棄渣堆放的位置與地形特點(diǎn),設(shè)置適宜的擋渣工程和護(hù)坡工程,以有效地控制水土流失。其中，工程措施有攔渣壩、擋渣墻和攔渣堤以及一些護(hù)坡措施。

（1）攔渣壩。當(dāng)棄土石渣堆置于溝道內(nèi),包括堆放于溝頭、溝中、溝口或?qū)⒄麄€(gè)溝道填平時(shí),應(yīng)修建攔渣壩攔擋棄渣。攔渣壩的壩型按筑壩材料分有土壩、堆石壩、漿砌石壩和混凝土壩等。

當(dāng)棄渣將溝頭或整條溝道填平時(shí),可修建攔渣壩攔擋棄渣。這種攔渣壩在設(shè)計(jì)時(shí)，可不考慮上游來洪,所以攔渣壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單。在設(shè)計(jì)時(shí),主要考慮地形地質(zhì)條件、棄渣狀況及其安全穩(wěn)定性。即根據(jù)規(guī)范要求,先初步擬定攔渣壩尺寸,再進(jìn)行壩體安全穩(wěn)定分析,然后最終確定。另外當(dāng)棄渣橫擋溝道,滯留上游洪水時(shí),為保證棄渣及壩體的穩(wěn)定與安全,必須考慮上游來洪量,通過調(diào)洪計(jì)算，來確定攔渣壩及其排水泄洪建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸，除此以外，還要考慮壩后泄流消能要求。

（2）擋渣墻。當(dāng)棄渣等堆置物易發(fā)生滑塌或堆置在坡頂及斜坡面時(shí),應(yīng)修建擋渣墻。擋渣墻一般應(yīng)建在緊靠棄渣及相對高度較高的坡面上,這樣可有效降低攔渣墻高度及其對溝道行洪的影響。

擋渣墻的具體尺寸由棄渣量、堆渣高度及堆渣場地形并結(jié)合規(guī)范要求進(jìn)行初選,然后再經(jīng)驗(yàn)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定性后最終確定。當(dāng)下游無安全要求時(shí),高度小于3 m的擋渣墻，可直接按規(guī)范確定其斷面尺寸。

（3）擋渣堤。當(dāng)棄渣堆放于溝道岸邊或河灘及河岸時(shí),應(yīng)在河、溝岸邊修建攔渣堤。根據(jù)其修筑位置，主要有溝岸攔渣堤和河岸攔渣堤兩種類型。攔渣堤具有防洪、攔渣雙重功能,即堤內(nèi)攔渣，堤外行洪,故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)滿足兩者的需要。

攔渣堤一般為漿砌石、混凝土等剛性堤,堤身高度原則上應(yīng)按如下兩種情況確定：第一種，當(dāng)設(shè)計(jì)水位高于棄渣高度時(shí),堤身高度應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位加安全超高確定；第二種，當(dāng)設(shè)計(jì)洪水位低于棄渣高度時(shí),堤身高度應(yīng)按棄渣高加覆土厚，再加安全超高確定。

（4）護(hù)坡措施。棄渣堆積形成的渣場坡面、坡腳可能遭受水流沖刷,根據(jù)不同條件，可分別采取砌石、拋石、混凝土等護(hù)坡工程措施。主要有干石護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、混凝土護(hù)坡、鉛絲石籠和鋼筋石籠等形式。在水保設(shè)計(jì)中,渣場措施又多采用干砌石護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、鉛絲石籠和鋼筋石籠等幾種形式,具體采用哪一種形式,需結(jié)合前面所述的擋渣工程措施綜合考慮。

3 工程實(shí)例

璧南河灌區(qū)項(xiàng)目工程位于重慶市西部近郊的璧山縣和江津區(qū)境內(nèi)，處于長江流域與嘉陵江流域之間的中淺丘地帶，該次工程屬整治續(xù)建工程，其中整治渠道長度46.67 km，續(xù)建長度4.46 km。根據(jù)工程設(shè)計(jì)資料知道，該工程土石方開挖量18.49萬m3，回填利用9.24萬m3，經(jīng)土石方挖填平衡計(jì)算可知,本工程棄渣約9.25萬，數(shù)量較大。所以在該項(xiàng)目工程中，棄渣的處理是一個(gè)重點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)中考慮的重點(diǎn)。

3.1 擋渣堤結(jié)合砌石護(hù)坡

在明渠渠道開挖過程中產(chǎn)生的棄渣，由于運(yùn)輸不便，所以主要堆置于渠道兩側(cè)，如果被擾動(dòng)以后，必然會(huì)有部分棄渣再掉進(jìn)渠道內(nèi)，堵塞渠道，所以設(shè)計(jì)了兩種方案：

（1）無臨空坡面的渠道。當(dāng)渠道位置較為理想，側(cè)面無溝時(shí)，只需在渠道內(nèi)的漿砌石襯砌基礎(chǔ)上在加一層漿砌石，相當(dāng)于將襯砌加高。由于渠道兩邊棄渣堆積高度約0.2～0.3 m，所以只需加高0.3 m，然后在棄渣上面鋪土，最后夯實(shí)。

（2）有臨空坡面的渠道。當(dāng)渠道一側(cè)有溝壑存在時(shí)，處理較為麻煩，在臨渠道一側(cè)如上述方案，將漿砌石襯砌加高0.3 m，在棄渣另一側(cè)，臨溝面也要修建等高的漿砌石擋渣堤，使棄渣充填于兩道擋渣堤內(nèi)，然后在棄渣上面鋪土整平夯實(shí)，另外要對邊坡進(jìn)行削坡處理，對于松散地質(zhì)的邊坡要在削坡后砌石護(hù)坡，并設(shè)置排水渠道。

3.2 攔渣壩結(jié)合擋渣墻

對于隧洞開挖和暗渠開挖過程中形成的棄渣，利用隧洞進(jìn)出口的地形充填荒溝，用施工機(jī)械將棄渣整平后鋪土0.5 m厚，然后在棄渣的上下游均修建擋渣壩，當(dāng)充填荒溝形成的渣場邊坡易發(fā)生滑塌，或棄渣堆置在坡頂及斜坡面時(shí),應(yīng)修建擋渣墻。

按照經(jīng)濟(jì)、安全與施工便捷兼顧的原則,在該項(xiàng)目工程中，攔渣壩和擋渣墻均為漿砌石重力式，由于渣場高度較低，一般都在2～3 m，所以可以按照設(shè)計(jì)規(guī)范直接確定其斷面形狀。該項(xiàng)目工程由于洞挖方量較小，所以這種處理方法用到的地方不多。

4 結(jié)語

在工程運(yùn)行以后，監(jiān)測到的棄渣流失量僅有50～100 m3，遠(yuǎn)小于棄渣在無防護(hù)狀態(tài)下預(yù)測到的1.15萬m3，可知防治棄渣流失所采取的工程措施收到了很好的效果。

另外，僅從工程措施角度出發(fā)對棄渣流失防護(hù)進(jìn)行考慮，其實(shí)還有很多植物措施和生態(tài)措施可以防止棄渣的流失，在實(shí)際工程中可以將二者結(jié)合，可能會(huì)收到更好的效果。