【摘要】西南土石山區(qū)水資源豐富,但水資源時(shí)空分布不均導(dǎo)致工程性缺水嚴(yán)重。近年來(lái)西南土石山區(qū)保障供水安全的大中型水庫(kù)產(chǎn)生大量的棄渣堆棄在棄渣場(chǎng),棄渣場(chǎng)是大型水庫(kù)工程水土保持措施防護(hù)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文以云南省曲靖市車馬碧水庫(kù)為例,討論了西南土石山區(qū)棄渣場(chǎng)的選址要求及溝道棄渣場(chǎng)水土保持防護(hù)措施的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。提出了基于在溝道棄渣場(chǎng)坡腳修建擋渣墻、渣頂周圍修建截水溝、堆渣平臺(tái)土地整治后采取植樹(shù)種草綠化、堆渣邊坡進(jìn)行框格梁植草綠化于一體的水土保持防治措施體系。
【關(guān)鍵詞】水土保持;溝道棄渣場(chǎng);車馬碧水庫(kù)
車馬碧水庫(kù)位于云南省曲靖市馬龍縣,棄渣場(chǎng)位于車馬碧水庫(kù)攔河壩下游右岸約1.0km處溝道中,為溝道型棄渣場(chǎng),主要堆放水庫(kù)攔河壩、溢洪道、泄洪放空隧洞等開(kāi)挖產(chǎn)生的石渣混合物。棄渣場(chǎng)占地面積5.09hm2,設(shè)計(jì)堆放棄渣量39.62萬(wàn)m3,堆渣最大高度30m,占地類型為耕地和林地,距居民區(qū)較遠(yuǎn),下游約80m處即為馬龍河。棄渣場(chǎng)地層為S3g2,巖性為紫紅色砂泥巖,覆蓋層厚度0.5~2.0m,多為碎石粘土層,局部基巖裸露,基巖呈全-強(qiáng)風(fēng)化;棄渣場(chǎng)坡度10-15°,兩岸均為斜向坡,巖層傾角較緩,兩岸自然邊坡穩(wěn)定。
1、棄渣場(chǎng)抗滑、擋渣墻穩(wěn)定計(jì)算分析
1.1 棄渣場(chǎng)抗滑穩(wěn)定計(jì)算
棄渣場(chǎng)抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用簡(jiǎn)化畢肖普法,分正常運(yùn)用工況和非常運(yùn)用工況兩種情況。為保證棄渣穩(wěn)定,棄渣采用分級(jí)堆置方案,確定堆渣體永久邊坡為1:2,渣場(chǎng)分層堆渣,每層高差超過(guò)10m要設(shè)置2m寬?cǎi)R道。本工程棄渣由石渣和含碎石砂質(zhì)粘土組成,通過(guò)計(jì)算,棄渣場(chǎng)抗滑穩(wěn)定系數(shù)正常工況、非常工況下分別是2.432、1.991,棄渣場(chǎng)抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》(SL575-2012)規(guī)定,渣體穩(wěn)定。
1.2 擋渣墻穩(wěn)定計(jì)算
根據(jù)初擬斷面,進(jìn)行擋渣墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如表1所述。結(jié)果表明,擋渣墻初擬斷面設(shè)計(jì)滿足抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定及地基基底應(yīng)力比的規(guī)范要求。
2、水土保持措施設(shè)計(jì)
2.1 擋渣墻設(shè)計(jì)
在棄渣場(chǎng)下游坡腳修建漿砌石重力式擋渣墻,擋渣墻標(biāo)準(zhǔn)按4級(jí)建筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),墻身及基礎(chǔ)采用M7.5漿砌石。擋渣墻頂寬0.6m,墻高3.0m,基礎(chǔ)埋深0.5~1.0m,背坡坡比1:0.4,面坡坡比1:0.15。墻底傾斜坡率1:0.1,前趾、后趾寬均為0.5m。擋渣墻墻身設(shè)置排水孔,呈梅花狀分布,排水孔為矩形斷面,長(zhǎng)10cm,寬10cm,水平間距1.5m,垂直間距1.0m。沿墻線方向隔10m設(shè)置一道伸縮縫,縫寬3cm,縫內(nèi)填塞油毛氈。采用土工布裹石子做反濾包, 將其放置于排水孔口。
2.2 截排水溝設(shè)計(jì)
棄渣場(chǎng)上游匯水面積約0.273km2,計(jì)算20年一遇洪峰流量為0.19m3/s,為了防止地表徑流對(duì)棄渣場(chǎng)造成安全隱患,在棄渣場(chǎng)上部及兩側(cè)布設(shè)截水溝,棄渣場(chǎng)上游匯水及右側(cè)坡面匯水通過(guò)右側(cè)排洪溝排出,左側(cè)坡面匯水通過(guò)截水溝排出,共布設(shè)截排水溝1468m。其中右側(cè)排洪溝采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu),梯形斷面,斷面尺寸為0.4m×0.4m(寬×深,下同),邊坡比1:0.5,溝底縱坡0.02,驗(yàn)算流量0.37m3/s,能夠滿足設(shè)計(jì)要求。左側(cè)截水溝采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu),梯形斷面,斷面尺寸為0.3m×0.3m,邊坡比1:0.5,溝底縱坡0.02;驗(yàn)算流量0.14m3/s,能夠滿足設(shè)計(jì)要求。棄渣場(chǎng)截排水溝在陡坡地段,布設(shè)跌坎,最終接沉沙池排入自然溝道內(nèi)。
棄渣結(jié)束后,在堆渣坡頂和馬道布置排水溝。排水溝為M7.5漿砌石結(jié)構(gòu),梯形斷面,斷面尺寸為0.3m×0.3m,單側(cè)坡比1∶0.5,另一側(cè)豎直,溝底縱坡1%(向周邊截排洪溝排水)。經(jīng)計(jì)算,渣頂排水溝總長(zhǎng)約133m。
根據(jù)《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》(SL575-2012)及《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288-99)有關(guān)規(guī)定,截水溝設(shè)計(jì)流速應(yīng)滿足淤泥流速和沖刷流速的要求。漿砌石截水溝設(shè)計(jì)流速為0.4~5.0m/s,通過(guò)水力計(jì)算驗(yàn)證,棄渣場(chǎng)截水溝斷面設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。
2.3 土地整治設(shè)計(jì)
車馬碧水庫(kù)棄渣場(chǎng)占地主要為林地和荒地,施工前對(duì)表土進(jìn)行剝離,剝離厚度0.3~0.5m,剝離區(qū)域?yàn)樵w占?jí)簠^(qū)域;表土集中堆放于棄渣場(chǎng)內(nèi)較平緩高處,待棄渣結(jié)束后,將剝離表土全部回填至棄渣表面用于植被恢復(fù)。
2.4 清基
棄渣前,對(duì)棄渣場(chǎng)占地區(qū)內(nèi)的第四系堆積物進(jìn)行清除,清除的第四系堆積物運(yùn)至棄渣場(chǎng)范圍內(nèi)靠上游側(cè)集中堆放,平均堆高5m,堆土邊坡1:2,并在棄渣完成后回填。
2.5 剝離表土臨時(shí)攔擋措施設(shè)計(jì)
渣場(chǎng)剝離的表土集中堆放于棄渣場(chǎng)內(nèi)較平緩高處,設(shè)計(jì)臨時(shí)攔擋對(duì)其進(jìn)行攔擋,并在土體表面撒播種草進(jìn)行臨時(shí)綠化。臨時(shí)攔擋采用編織土袋分層錯(cuò)位堆砌,按“品”字形緊密排列,砌筑斷面為梯形斷面,高度1.0m,頂寬0.6m,底寬1.4m,兩側(cè)坡面比1:0.4。
2.6 框格梁護(hù)坡設(shè)計(jì)
由于渣場(chǎng)距攔河壩較近,且下游約80m處即為馬龍河,考慮景觀綠化與水土保持相結(jié)合的原則,堆渣結(jié)束并平整后,在棄渣場(chǎng)堆渣坡面采用網(wǎng)格梁護(hù)坡。網(wǎng)格尺寸為4m×4m,中心轉(zhuǎn)角90°,混凝土骨架尺寸0.4m×0.4m(寬×深),骨架外緣設(shè)0.1m高排水凸坎,將坡面集水匯入坡腳排水溝內(nèi)。在坡頂、坡腳分別布置0.5m寬混凝土封頂和腳槽,直徑Φ75mm的PVC排水管。
2.7 渣場(chǎng)植被恢復(fù)措施設(shè)計(jì)
堆渣結(jié)束后平整場(chǎng)地,清除場(chǎng)地內(nèi)的雜物,將原剝離的表土回覆渣體并保留一定的排水坡度,覆土厚度不小于0.3m。采用林草結(jié)合的方式恢復(fù)植被,其中在棄渣場(chǎng)平臺(tái)內(nèi)種植旱冬瓜和火棘,采用植苗造林,行間混交,旱冬瓜株行距2m×2m;火棘株行距1.5m×2m。坡面在框格內(nèi)撒播種草,采用狗牙根和戟葉酸模,撒播密度為80kg/hm2。
3、結(jié)語(yǔ)
針對(duì)大型溝道棄渣場(chǎng)的棄渣堆放特點(diǎn)、區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)、工程安全穩(wěn)定要求以及水土保持總體防治要求,采用工程措施、植物措施和臨時(shí)防護(hù)措施相結(jié)合的方法,布設(shè)了完善的水土保持措施體系,并根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn),在渣體表面進(jìn)行喬、灌、草植樹(shù)造林及植被護(hù)坡的設(shè)計(jì),兼顧了防治水土流失和增加綠化面積的要求。
參考文獻(xiàn):
[1]金毅.從水土保持角度優(yōu)化水電站棄渣場(chǎng)設(shè)計(jì)初探[J].甘肅水利水電技術(shù),2010,46(9):64~65.
[2]于輝.石佛寺水庫(kù)一期工程棄渣臨時(shí)防護(hù)措施[J].吉林水利,2003,(5):16~17.