西南土石山區(qū)大型水庫(kù)溝道棄渣場(chǎng)水土保持措施設(shè)計(jì)

【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.