火力發(fā)電和輸變電等電力工程建設(shè)棄土（渣）及臨時(shí)堆土水土保持措施綜述

王亞西

【摘 要】電力工程建設(shè)產(chǎn)生的棄土（渣）和臨時(shí)堆土若處置不當(dāng)極易發(fā)生水土流失，采取有效的針對(duì)性防護(hù)措施對(duì)主體工程安全和保護(hù)區(qū)域生態(tài)均具有重要意義。各種電力工程受地形、地質(zhì)、項(xiàng)目組成和施工工藝的影響，項(xiàng)目實(shí)施產(chǎn)生的棄渣類型、數(shù)量、堆放時(shí)間和處置方式各不相同。本文對(duì)不同電力工程棄土（渣）來(lái)源及特點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)分析，對(duì)不同電力工程施工過程產(chǎn)生的棄土（渣）和臨時(shí)堆土的處理方式和防護(hù)措施設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，期望能夠?yàn)殡娏こ探ㄔO(shè)棄土（渣）和臨時(shí)堆土的水土流失防治提供參考。

【關(guān)鍵詞】電力工程；棄土（渣）；臨時(shí)堆土；水土保持措施

中圖分類號(hào)： S157.X8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）14-0100-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.045

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，電力、交通、水利、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造成了大量新的水土流失。開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持也越來(lái)越引起人們的重視[1-7]。棄土（渣）和臨時(shí)堆土是電力工程建設(shè)水土流失的主要發(fā)生區(qū)域。這些棄土（渣）和臨時(shí)堆土多為松散堆積物，邊坡處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)， 棄渣后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)表面裸露，易受外力擾動(dòng)而引發(fā)水土流失，甚至可能誘發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害 [5-10]。因此， 棄土（渣）和臨時(shí)堆土的合理處置和科學(xué)防護(hù)，是電力工程建設(shè)水土流失防治的關(guān)鍵。

1 不同電力工程棄土（渣）來(lái)源分析

1.1 輸變電工程棄土（渣）來(lái)源分析

輸變電工程包括變電站、架空輸電線路和電纜線路等幾種不同的項(xiàng)目。通常情況下，變電站場(chǎng)地平整、地基處理、變電構(gòu)架及其支架基礎(chǔ)開挖余土是變電工程棄土（渣）的主要來(lái)源；塔基基礎(chǔ)施工余土是架空線路棄土（渣）的主要來(lái)源；電纜輸電線路的主要棄土（渣）來(lái)源于電纜溝或電纜隧道施工余土；另外，輸變電工程施工道路和供排水管線也會(huì)產(chǎn)生少量棄土（渣）。但由于輸變電工程施工道路和管線工程較短、土方量不大，多就地平整于施工區(qū)周邊。

1.2 發(fā)電工程棄土（渣）來(lái)源分析

發(fā)電工程由于利用能源的不同和施工工藝的差別，導(dǎo)致了各發(fā)電工程在棄土（渣）量、堆放時(shí)間、處置方式等方面存在較大差異。風(fēng)電場(chǎng)的主要棄土（渣）來(lái)源為風(fēng)機(jī)組基礎(chǔ)施工產(chǎn)生的余土。與風(fēng)電場(chǎng)不同，火電、核電和水電的生產(chǎn)運(yùn)行所需的配套工程較多，工程規(guī)模較大。交通運(yùn)輸?shù)缆?、供排水管線、蓄水工程的修建和棄土（渣）場(chǎng)的平整均會(huì)產(chǎn)生大量土石方。這類電力工程的交通運(yùn)輸?shù)缆泛凸┡潘芫€相對(duì)較長(zhǎng)，工程量較大，土石方量也較大。受挖填方的施工時(shí)段、材料質(zhì)量、標(biāo)段劃分、運(yùn)距等諸多因素的影響， 要做到施工區(qū)內(nèi)土石方挖填平衡是非常困難的。因此， 不可避免有借方和棄渣的情況發(fā)生[1-2]，部分工程還需設(shè)置棄土（渣）場(chǎng)。場(chǎng)區(qū)平整、交通運(yùn)輸?shù)缆?、供排水工程等配套工程建設(shè)過程產(chǎn)生的大量棄方是此類工程主要的棄土（渣）來(lái)源。不同電力工程棄土（渣）來(lái)源及特點(diǎn)詳見表1。

2 不同電力工程的棄土（渣）處理方式

點(diǎn)線結(jié)合的電力工程如：輸變電工程和風(fēng)電工程，具有跨距長(zhǎng)，擾動(dòng)面廣，單個(gè)擾動(dòng)區(qū)域棄土（渣）量小等特點(diǎn)。這部分工程多分標(biāo)段施工，施工期較短，棄土（渣）堆放時(shí)間更短。施工結(jié)束后棄土（渣）就地平整，不外運(yùn)、不設(shè)棄土（渣）場(chǎng)。

生產(chǎn)建設(shè)類電力工程如：火電、核電和水電等發(fā)電工程的運(yùn)行，需建設(shè)運(yùn)輸?shù)缆?、供排水工程、蓄水工程等配套設(shè)施。這些配套工程規(guī)模、土石方量相對(duì)較大、建設(shè)工期長(zhǎng)。部分工程還屬生產(chǎn)建設(shè)類項(xiàng)目，運(yùn)行期也會(huì)產(chǎn)生棄渣。此類工程棄土（渣）具有來(lái)源廣、土方量大、堆放期間長(zhǎng)、很難就地平整等特點(diǎn)，需設(shè)專門的棄土（渣）場(chǎng)存放。不同電力工程施工土石方量詳見表2。

單位：萬(wàn)m3

注：①表中數(shù)據(jù)除風(fēng)電場(chǎng)外，其余數(shù)據(jù)均摘自《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持損益分析研究》[11]中的研究數(shù)據(jù)；

②風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)確定，表中風(fēng)電場(chǎng)土方挖填量數(shù)據(jù)按50臺(tái)風(fēng)機(jī)裝機(jī)規(guī)模考慮。

3 水土保持防治措施設(shè)計(jì)

3.1 棄土（渣）防護(hù)措施

3.1.1 就地平整型棄土（渣）防護(hù)措施

受風(fēng)力資源分布的限制，風(fēng)電場(chǎng)多位于山區(qū)。風(fēng)電場(chǎng)和山丘區(qū)輸變電工程施工棄渣具有棄渣堆放困難、棄渣點(diǎn)多、棄渣量小及棄渣時(shí)間短等特點(diǎn)。為避免土方倒運(yùn)過程中破壞沿線植被和產(chǎn)生新的水土流失，這類工程的棄土（渣）無(wú)法遠(yuǎn)運(yùn)，應(yīng)就近安置。該類棄渣水土流失防治措施如下：

（1）擋渣墻

對(duì)于周圍地形坡度較陡的區(qū)域，應(yīng)采用漿砌石擋渣墻對(duì)棄渣實(shí)施攔擋。擋渣墻的結(jié)構(gòu)形式較多，一般采用重力式擋墻，用塊石、水泥砂漿砌筑和勾縫，墻體高度3m以內(nèi)較多。擋渣墻的墻基應(yīng)在原狀土層上，并每隔2m設(shè)一個(gè)泄水孔，預(yù)埋設(shè)φ100PVC管。當(dāng)墻體較長(zhǎng)時(shí)，每隔10～20m設(shè)置伸縮縫。當(dāng)?shù)鼗凶兓瘯r(shí)，需加設(shè)沉降縫。

（2）漿砌石截（排）水溝

在擋渣墻坡腳處及坡度較陡的塔基、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)周邊設(shè)漿砌石截（排）水溝，以防止雨水對(duì)棄渣進(jìn)行沖刷。通常，排水溝水力坡降按5‰考慮，斷面為矩形。

3.1.2 棄土（渣）場(chǎng)防護(hù)措施

水電站站址通常選擇在山巒疊嶂、溝谷縱橫、坡陡溝深、相對(duì)高差大的地方[12]。工程基礎(chǔ)開挖、清基、削坡、取土石（料）場(chǎng)棄渣、施工道路修建會(huì)產(chǎn)生大量廢棄土石方；核電工程的電廠輔助系統(tǒng)如：循環(huán)水系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、防洪工程、交通運(yùn)輸?shù)缆返裙こ探ㄔO(shè)會(huì)產(chǎn)生大量土方。此類工程棄渣量大，棄渣時(shí)間長(zhǎng)，很難做到項(xiàng)目間土方平衡，需設(shè)單獨(dú)的棄渣場(chǎng)對(duì)棄土（渣）進(jìn)行堆放。就火力發(fā)電廠而言，運(yùn)行期還會(huì)產(chǎn)生大量灰渣，需設(shè)貯灰場(chǎng)進(jìn)行存放。通常棄渣方式可分四類： （1）填洼（塘）棄渣；（2）溝道棄渣；（3）坡面棄渣；（4）平地棄渣[10]。最常用的棄渣方式為填洼（塘） 棄渣和溝道棄渣。

對(duì)于填洼（塘） 棄渣，這類棄土（渣）場(chǎng)一般在棄土結(jié)束后覆土，當(dāng)年即可耕作， 所以一般不需采取防護(hù)措施。本文重點(diǎn)介紹溝道棄渣的水土保持防護(hù)措施。對(duì)于溝道棄渣，棄渣場(chǎng)應(yīng)布置在附近沖溝低洼地、荒坡地等，盡量靠近施工現(xiàn)場(chǎng)，以減少棄渣運(yùn)距。為確保渣（土）體穩(wěn)定，棄渣（土）體邊坡坡度應(yīng)采用1∶1.75 或1∶2，當(dāng)渣體堆高大于5m時(shí)，每隔5m應(yīng)設(shè)置2～4m寬的平臺(tái)。棄渣場(chǎng)主要水土保持措施如下：

（1）工程措施

①攔渣工程

為保證棄土（渣）的穩(wěn)定，需對(duì)棄土（渣）的邊坡坡腳修筑漿砌塊石攔擋工程進(jìn)行防護(hù)，主要攔擋工程有擋渣墻、攔渣堤和灰壩等。擋渣墻設(shè)置在堆渣坡腳，當(dāng)棄渣堆高超過5m時(shí)，必須設(shè)置攔渣堤防護(hù)[13]。對(duì)火力發(fā)電場(chǎng)而言，灰場(chǎng)需設(shè)置灰壩，干灰場(chǎng)灰壩由擋灰堤和后期碾壓灰壩兩部分組成。擋灰堤堤高約1m，一般為均質(zhì)土堤，環(huán)灰場(chǎng)一周。擋灰堤作為后期碾壓灰壩的坡趾，之后采用灰渣分層碾壓，逐步堆高，最終形成整個(gè)灰壩及灰渣場(chǎng)。攔渣壩或攔灰壩應(yīng)設(shè)在溝道較窄處， 初期壩高不超過20m[6]。

②綜合護(hù)坡工程

根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，棄土（渣）形成的坡面，需進(jìn)行護(hù)坡工程[14]。坡面每升高10m，留設(shè)4m寬平臺(tái)，渣坡穩(wěn)定后，采取護(hù)坡工程進(jìn)行防護(hù)。對(duì)于高度大于5m的棄灰（渣）場(chǎng)邊坡，應(yīng)對(duì)每級(jí)坡面的坡腳采用干砌石或漿砌石方式進(jìn)行防護(hù)；高度小于5m的邊坡，可采用預(yù)制混凝土網(wǎng)格植草護(hù)坡，以保證該級(jí)坡面渣土體的穩(wěn)定。

③排水工程

對(duì)于“溝谷”地形的棄土（渣）場(chǎng)，地表水是影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，為防止棄渣場(chǎng)發(fā)生沖溝或泥石流等水土流失災(zāi)害，需對(duì)棄渣場(chǎng)設(shè)置防洪、排澇措施，具體工程措施如下：

（1）截流溝

在渣（灰）場(chǎng)外圍設(shè)截洪溝，可以將流域上部的水經(jīng)排水溝直接排至攔渣壩（灰壩）下游，減少棄土（渣）場(chǎng)內(nèi)的匯水量，確保棄土（渣）場(chǎng)的正常運(yùn)行。通常在棄土（渣）場(chǎng)上游邊界外1.0～3.0m處修建截水溝，將平臺(tái)匯水和坡面匯水引排至下游。

（2）陡坡排水溝

為將棄土（渣）場(chǎng)平臺(tái)及坡面雨水排出，減少雨水滲透，在攔渣壩（灰壩）兩側(cè)坡面設(shè)置陡坡排水溝，排水溝采用漿砌石砌筑。

（3）棄渣坡面橫向排水溝

棄土（渣）場(chǎng)堆放邊坡每隔10m，留設(shè)4m寬平臺(tái)，在平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置橫向排水溝將坡面匯水引至坡面兩側(cè)陡坡排水溝，考慮到平臺(tái)土體結(jié)構(gòu)，排水溝采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。

（4）沉沙池

棄土（渣）場(chǎng)排水溝下游設(shè)計(jì)沉沙池，采用漿砌片石砌筑，沉沙池與排水明渠相連，將上游洪水引排至下游。

（5）排水明渠

上游匯水經(jīng)沉沙池沉沙、消能后經(jīng)排水明渠排至下游自然溝道排走。排水渠采用漿砌石砌筑，排水明渠出口兩側(cè)為漿砌石護(hù)坡“八字”墻。

（2）植物措施

①棄土（渣）場(chǎng)防護(hù)林帶

為減少大風(fēng)天氣對(duì)棄土（渣）場(chǎng)揚(yáng)塵的影響，其周圍一般營(yíng)造速生防護(hù)林帶。綠化帶主要在棄土（渣）場(chǎng)上風(fēng)向采取緊密型結(jié)構(gòu)，降低風(fēng)速，減緩風(fēng)對(duì)灰（渣）的吹蝕，下風(fēng)向采取疏透型結(jié)構(gòu)，利于風(fēng)的流通，避免在下風(fēng)向形成旋風(fēng)，形成對(duì)灰渣的反向吹蝕。樹種選擇除具有耐旱瘠薄外，應(yīng)具有根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)迅速、冠幅大、抗風(fēng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，林間可撒播草籽。

②灰渣頂面綠化

灰渣在灰（渣）場(chǎng)內(nèi)分條塊堆放，每一條塊達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后立即覆土，然后撒播草種以減少裸露地表，避免產(chǎn)生較強(qiáng)的水土流失。通常考慮到灰（渣）場(chǎng)30cm以下土壤貧瘠，對(duì)該區(qū)的綠化只考慮撒播種草。

3.2 施工臨時(shí)堆土防護(hù)措施

考慮到土石方工程的時(shí)間、空間分布，電力工程建設(shè)開挖的部分土方將在場(chǎng)地平整過程中用于回填。施工前先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，剝離表土，為后期覆土、綠化做準(zhǔn)備。受施工時(shí)序的限制，廠（站）區(qū)的基槽余土也需要暫時(shí)堆放。這些臨時(shí)土方的堆放均需采取防護(hù)措施。

（1）擋板攔擋

變電站站區(qū)或電廠廠區(qū)施工過程中，由于挖填土石方在時(shí)間、空間上不能均衡同步，需考慮在廠（站）區(qū)設(shè)置臨時(shí)堆土場(chǎng)，用于堆放剝離表土和基槽余土。施工階段，采用擋板對(duì)臨時(shí)堆土進(jìn)行攔擋。擋板攔擋主要用于場(chǎng)地相對(duì)平坦的施工區(qū)域。

（2）臨時(shí)編織袋攔擋

考慮到山丘區(qū)水土流失較嚴(yán)重的特點(diǎn)，對(duì)位于山區(qū)塔基區(qū)、風(fēng)機(jī)區(qū)和水電站施工道路等施工產(chǎn)生的臨時(shí)土石方，需采用編織袋裝土攔擋。先在臨時(shí)堆土區(qū)四周修筑編織袋土袋擋墻，再將臨時(shí)堆土堆砌其中。

（3）苫布覆蓋

由于臨時(shí)堆土土體松散，坡面裸露，如遇大風(fēng)、暴雨等惡劣天氣易發(fā)生嚴(yán)重的水土流失。應(yīng)采用苫布覆蓋臨時(shí)堆土，可避免臨時(shí)堆土坡面發(fā)生水土流失。同時(shí)應(yīng)在堆土區(qū)四周坡腳處用裝土的編織袋對(duì)苫布進(jìn)行壓蓋，以防止苫布被大風(fēng)掀開。

4 結(jié)語(yǔ)

棄土（渣）和施工臨時(shí)堆土的防護(hù)是電力工程水土流失防治的重點(diǎn)，水土保持措施應(yīng)根據(jù)施工區(qū)地形、施工工藝、施工期長(zhǎng)短、棄土（渣）處理方式等因素，綜合比較選擇。本研究結(jié)論如下：

（1）電力工程施工棄土（渣）應(yīng)遵循 “先擋后棄”的原則，對(duì)施工臨時(shí)堆土可采用編織袋、擋板等攔擋措施進(jìn)行擋護(hù)。為避免大風(fēng)、暴雨等惡劣天氣的影響，渣土表面用苫布或土工布遮蓋。

（2）位于山區(qū)的輸變電工程、風(fēng)電工程等電力工程，施工棄土（渣）量小，棄渣點(diǎn)分散，棄渣外運(yùn)困難，該類棄渣處置可就地平整或堆置。為保證渣體穩(wěn)定，需設(shè)擋渣墻、排水溝等工程措施對(duì)渣體進(jìn)行防護(hù)。

（3）水電、火電等發(fā)電工程施工期長(zhǎng)、棄渣量大，項(xiàng)目建設(shè)需設(shè)置一個(gè)或多個(gè)棄渣（灰）場(chǎng)。渣（灰）場(chǎng)在棄渣（灰）前應(yīng)設(shè)置擋渣墻和排水設(shè)施， 渣（灰）場(chǎng)下游需修建攔渣（灰）壩進(jìn)行防護(hù)。對(duì)于溝道型渣場(chǎng)，需對(duì)渣場(chǎng)上游及渣場(chǎng)平臺(tái)等區(qū)域設(shè)置截、排水設(shè)施進(jìn)行防護(hù)；渣（灰）場(chǎng)周邊應(yīng)設(shè)置防護(hù)林；棄渣結(jié)束后，可對(duì)渣場(chǎng)平整覆土，然后對(duì)渣體頂面進(jìn)行綠化。

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