固滴水電站渣場規(guī)劃與設(shè)計(jì)

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(中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽，550081)

固滴水電站渣場規(guī)劃與設(shè)計(jì)

余志超，張濤

(中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽，550081)

固滴水電站位于高山峽谷地區(qū)，區(qū)內(nèi)地形地質(zhì)條件較差，工程區(qū)內(nèi)多為潛在泥石流沖溝，渣場只能選擇布置在沖溝內(nèi)，渣場規(guī)劃與設(shè)計(jì)較困難。針對溝道型渣場特點(diǎn)，采取了有效的擋排水、防護(hù)及泥石流防治措施，保證了固滴水電站的順利實(shí)施，可為其他類似工程的渣場規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供借鑒。

高山峽谷 泥石流沖溝 渣場規(guī)劃與設(shè)計(jì) 溝道型渣場

1 工程概況

固滴水電站位于水洛河中游麥日鄉(xiāng)俄西村下游4km的峽谷段，系水洛河干流水電規(guī)劃梯級開發(fā)電站之一，上游接鉆根水電站，其下游為新藏水電站庫區(qū)。壩址處控制流域面積7249km2，多年平均流量為107m3/s。單機(jī)容量46MW，總裝機(jī)138MW。本工程規(guī)模為Ⅲ等中型工程，開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧下游生態(tài)環(huán)境用水。

電站采用引水式開發(fā)，采用“混凝土閘壩+右岸引水系統(tǒng)+右岸地下廠房”的樞紐布置方案。

本工程土石方開挖共計(jì)為242.82萬m3(松方)，運(yùn)至渣場的最大棄渣量為237.26萬m3(松方)。

2 施工場地及棄渣條件分析

工程區(qū)沿河低高程基本沒有階地和緩坡，而少量階地分布高程又比較高。工程區(qū)內(nèi)除泥石流溝、潛在泥石流溝、不穩(wěn)定斜坡和危巖體外，其它地質(zhì)災(zāi)害為高陡坡上基巖的零星崩塌。1#～8#溝現(xiàn)狀泥石流較弱，工程建設(shè)可能引發(fā)或加劇1#～8#溝的泥石流活動(dòng)。

固滴水電站地處高山峽谷地區(qū)，兩岸邊坡陡峻，巖體風(fēng)化嚴(yán)重，卸荷帶多，掉塊及崩塌現(xiàn)象嚴(yán)重，因此施工臨建設(shè)施基本上沿梯級公路兩側(cè)條帶形布置。渣場主要利用工程區(qū)內(nèi)左、右岸的1#～2#、7#～8#沖溝及白水河河口右岸灘地，應(yīng)考慮溝水處理及泥石流防治措施。

3 棄渣規(guī)劃

本工程為長引水式開發(fā)，工程區(qū)沿河長度約15km，因此為了減小運(yùn)距，渣場宜分散設(shè)置。根據(jù)土石方平衡計(jì)算結(jié)果，工程最大棄渣量為237.26萬m3(松方)，工程區(qū)布置了4個(gè)渣場和1個(gè)堆料場。渣場的規(guī)劃成果見表1。

1#～4#渣場均為溝道型渣場，其中3#渣場堆渣量較大、有泥石流活動(dòng)，防護(hù)難度高，選取其進(jìn)行渣場設(shè)計(jì)最具代表性。

表1 堆料棄渣場規(guī)劃成果

4 3#渣場設(shè)計(jì)

4.1 渣場地質(zhì)評價(jià)

3#渣場位于工程區(qū)左岸7#沖溝下游及出口段，7#沖溝兩岸地形較陡，溝內(nèi)植被不發(fā)育，僅溝底及溝口段有灌木生長，溝谷斷面為“Ⅴ”型斜向谷—橫向谷，坡角35°～55°，局部達(dá)70°～90°。溝谷兩岸多為覆蓋層，為第四系崩坡積粘土夾大塊石、碎石、孤石及碎石，溝底及溝口為沖洪積砂卵礫石、漂石等，推測一般厚10m～15m，局部厚達(dá)30m?；鶐r除溝口右岸外，一般出露拔溝高80m～200m，巖性為三疊系曲嘎寺組(T3q)灰色板巖，夾少量玄武巖及灰?guī)r，巖層單斜，產(chǎn)狀N60°W/NE∠58°～62°。

7#沖溝溝口有大量深厚沖洪積物，溝內(nèi)覆蓋層廣布，沖溝總長約2km，天然情況下不具備泥石流發(fā)生條件，為非泥石流溝谷。

4.2 渣場規(guī)劃布置

根據(jù)總體棄渣規(guī)劃，3#渣場堆筑引水系統(tǒng)工程開挖約70.5萬m3(松方)渣料。

渣場堆渣高程2243m～2350m，堆渣設(shè)計(jì)坡比1∶1.8。由于渣場堆渣高度較大，為保證渣體邊坡的穩(wěn)定和安全，同時(shí)便于渣體坡面削坡開級、施工機(jī)械運(yùn)行、坡面維護(hù)等，在渣體坡面上設(shè)置馬道，馬道寬3m，相鄰馬道高差10m。

4.3 渣場治理設(shè)計(jì)

4.3.1 渣場級別及洪水標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/T5397-2007)、《水電建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(DL/T5419-2009)、《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》(DL5180-2003)的有關(guān)規(guī)定，綜合考慮渣場容量、堆渣高度、渣場位置、可能對下游造成的危害、經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的相關(guān)因素，確定渣場建筑物等級、穩(wěn)定安全系數(shù)等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 渣場設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

參考同類已建工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮安全經(jīng)濟(jì)兼顧的原則，以確定各渣場排洪設(shè)施的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)渣場的實(shí)際地形情況確定渣場的設(shè)計(jì)流量。3#渣場設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選為5%，流量為34.6m3/s。渣場各頻率洪水流量見表3。

表3 渣場頻率洪水流量

4.3.2 擋排水、防護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)防護(hù)設(shè)計(jì)需要，3#渣場從上游至下游依次設(shè)置了擋水壩、排水箱涵、攔渣壩、出口消力池，渣場周邊設(shè)置截水溝、馬道設(shè)置馬道排水溝。

4.3.2.1 擋水設(shè)計(jì)

渣場擋水措施主要采用擋水壩，并在壩下覆蓋層基礎(chǔ)設(shè)置控制性水泥灌漿防滲帷幕。

擋水壩采用混凝土結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算，擋水壩頂寬2.0m，壩高8m，壩頂高程2341m，內(nèi)側(cè)(臨渣面)壩坡為1∶0.5，外側(cè)(臨溝面)壩坡為垂直坡。

4.3.2.2 排水設(shè)計(jì)

排水涵洞采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，洞身長436.54m，進(jìn)口底板高程2335m，出口底板高程2238m，矩形斷面，過水?dāng)嗝娉叽鐬?.0m×4.2m、3.0m×2.5m，中間設(shè)10m漸變段。出口消力池長33.5m、寬6m、深4m，底板高程2233m，消力池和涵洞之間設(shè)15m漸變段，底板采用1∶3.0陡坡連接，邊墻采用扭面連接。

另外，在馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置矩形排水溝，過水?dāng)嗝娉叽?.2m×0.2m，在堆渣體周邊設(shè)置梯形截水溝，過水?dāng)嗝娉叽?.8m×0.7m。

4.3.2.3 防護(hù)設(shè)計(jì)

渣場攔護(hù)措施主要采用攔渣壩護(hù)腳，防止因水流沖刷而引起堆渣體坍塌。攔渣壩采用混凝土結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算，攔渣壩頂寬2m，壩高7.5m，壩頂高程約2243m，內(nèi)側(cè)(臨渣面)壩坡為1∶0.2，外側(cè)(臨河面)壩坡為1∶0.5，在擋渣墻基礎(chǔ)底部設(shè)置φ25、L=4.5m@2m×2m錨桿，壩體設(shè)φ50排水孔，間排距為2m×2m，梅花型布置。

堆渣全部完成后，在堆渣體坡面上鋪設(shè)混凝土框格梁護(hù)坡，矩形框格大小為2.5m×2.5m，截面尺寸為0.2m×0.3m。工程完工后框格梁內(nèi)覆土種草。

4.3.2.4 泥石流治理設(shè)計(jì)

為預(yù)防渣場上游沖溝發(fā)生的泥石流沖入渣場涵洞，在擋水壩上游約150m處布置一道漿砌石結(jié)構(gòu)的梳齒狀攔沙坎，梳齒尺寸為0.5m×0.5m。另外在涵洞進(jìn)口布置一道鋼筋攔污柵，起到攔截漂浮物的作用。

5 渣場實(shí)施情況

固滴電站規(guī)劃的1#、2#渣場由于現(xiàn)場實(shí)際情況沒有實(shí)施，3#、4#渣場基本上按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了施工，沒有發(fā)生重大設(shè)計(jì)變更。到目前為止，除了馬道排水溝和周邊截水溝外的擋排水、防護(hù)設(shè)施已經(jīng)全部施工完畢。2015年7～8月，水洛河流域發(fā)生了較大洪水，3#渣場上游產(chǎn)生了多次小型泥石流，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)攔沙坎及攔污柵均起到了很好的防治作用，由于小型泥石流發(fā)生頻率較高，為了減小泥石流清淤頻率，現(xiàn)場在攔沙坎上游又增加了一道大塊石填筑的攔渣壩，也起到了較好的效果。

6 結(jié)語

固滴水電站工程區(qū)地形地質(zhì)條件較差，施工場地以及渣場布置是比較困難的，渣場設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)。3#渣場所在沖溝集雨面積大、洪峰流量大，時(shí)有小型泥石流發(fā)生，目前采用的渣場擋排水、防護(hù)及泥石流防治措施，可以保證渣場穩(wěn)定和安全，有利于固滴電站按期發(fā)揮效益。

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TV512∶S157.2

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2095-1809(2017)05-0073-03

余志超(1982-)，男，高級工程師，碩士，從事水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)工作。

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