大河水庫棄渣場的選擇與研究

劉 勇，羅宗彥，邱竟威

（貴州新中水工程有限公司,貴州 貴陽 550002）

0 引言

都勻大河水庫壩址位于都勻市西南部菜地河中下游,水庫蓄水位891.5 m,總庫容4376 萬m3,工程規(guī)模為Ⅲ等中型。大河水庫工程土石方挖方總量199.74 萬m3,其中樞紐工程建設區(qū)（包括大壩樞紐、樞紐區(qū)施工道路、石料場）開挖土石方及剝離料162.75萬m3,輸水工程建設區(qū)（輸水管道、輸水隧洞及管線施工道路）開挖土石方36.99萬m3。

1 大河水庫土石方平衡及棄土棄渣分析

1.1 工程土石方平衡及棄渣分析

工程回填土石方38.64 萬m3,包括樞紐工程建設區(qū)回填土石方23.34 萬m3,輸水工程建設區(qū)回填土石方15.30 萬m3；利用石方8.12 萬m3,包括利用施工道路隧洞石渣6.62 萬m3,利用輸水隧洞石渣1.50 萬m3；回填表土9.13 萬m3,包括樞紐工程建設區(qū)回填3.09 萬m3,輸水工程建設區(qū)回填6.04 萬m3。

工程永久棄方為143.85 萬m3,其中樞紐工程建設區(qū)棄渣129.70 萬m3,輸水工程建設區(qū)棄渣14.15 萬m3。

1.2 棄土棄渣堆放量分析

樞紐工程建設區(qū)永久棄方129.70 萬m3,其中大壩工程棄方84.73 萬m3、取水工程棄方9.70 萬m3,永久道路棄方14.06 萬m3、臨時道路棄方0.71 萬m3,復建公路棄方5.88 萬m3,導流洞工程棄方1.34 萬m3、下游圍堰拆除0.33 萬m3,石料場剝離料12.95 萬m3。

輸水工程建設區(qū)永久棄方14.15 萬m3,其中三棵樹隧道棄渣1.14 萬m3,大人坡隧道、鯉魚坡隧道及暗渠棄渣3.83 萬m3,汪雞隧道及2#、3#管道棄渣2.48 萬m3,田巖沖隧道及5#管道棄渣3.72 萬m3,黑石頭隧道棄渣2.98 萬m3。

2 棄渣場選址因素分析

2.1 棄渣場工程地質(zhì)、施工組織設計及運距、棄渣庫容分析

大河水庫施工交通洞及出口壩肩、石料場、下游圍堰及三棵樹隧洞施工區(qū)域較集中,共產(chǎn)生永久棄渣41.03 萬m3,折算為松方56.92 萬m3,棄渣可集中堆棄,初步定于上壩公路交通洞進口沖溝處,即溝山棄渣場。溝山棄渣場緊臨交通洞進口,距大壩右壩肩約1.0 km,距沖溝下游石料場約1.2 km,距三棵樹隧洞進口約1.5 km,均為水平運輸,容量57.26 萬m3。該沖溝底部沖洪積厚3 m～5 m左右,兩岸為切向坡,邊坡穩(wěn)定,未見大規(guī)模不良物理地質(zhì)現(xiàn)象,兩岸基巖裸露,巖性為D3w、D3y薄至中厚層狀硬質(zhì)白云巖、灰?guī)r。

擬選棄渣場擋渣壩基礎(chǔ)地質(zhì)條件較好,能滿足基礎(chǔ)條件要求；棄渣場交通運輸條件相對方便,滿足施工組織設計要求；棄渣場容量均滿足工程棄渣堆放要求。

2.2 棄渣場水土保持制約性因素分析

根據(jù)《生產(chǎn)建設項目水土保持技術(shù)標準》和《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》進行分析。

溝山棄渣場屬于溝道型棄渣場,高速公路橋梁基礎(chǔ)位于沖溝下游兩側(cè)坡地,棄渣場下游1 km范圍內(nèi)無公共設施、工業(yè)企業(yè)、居民點,且不涉及河道、湖泊管理范圍,對重要基礎(chǔ)設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全均無重大影響。但溝山棄渣場占用溝道集雨面積較大,上游集雨面積2.65 km2,需完善溝道排洪措施。

輸水管線沿線4 處棄渣場溝道上游集雨面積較小,下游均無重要基礎(chǔ)設施、工業(yè)企業(yè)及居民點,棄渣不涉及河道、湖泊管理范圍,符合治導規(guī)劃及防洪行洪的規(guī)定,對重要基礎(chǔ)設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全均無重大影響,無絕對水土保持制約因素,棄渣場僅需完善下游攔擋及周邊截排水措施。

3 棄渣場堆渣方式及防護措施布置要求

3.1 棄渣場堆渣方式選擇

根據(jù)施工組織設計中的土石方平衡、棄土棄渣量及運距,以及工程地質(zhì)、水土保持制約性因素及防護措施的布置要求,最終選定以下棄渣場。

溝山棄渣場位于交通洞進口沖溝,溝道上游集雨面積2.65 km2。因棄渣場兩岸較陡,不宜單獨布置棄渣道路,排洪涵管自下而上分段施工,棄渣自下而上、由近及遠分層堆棄、分層碾壓；由于施工期岸坡排水措施未完善,棄渣場底部應回填大塊徑透水石渣,棄渣應自右岸向左岸堆棄,左岸預留臨時排水通道；為方便棄渣自下而上運輸,棄渣場邊坡設置較緩,便于運輸車輛運行；棄渣場底部平臺不宜高于交通洞進口高程,可充分利用隧洞洞渣加工砂石料,減少永久棄渣。

庫區(qū)棄渣場包括左岸臺地棄渣場距大壩1.5 km,右岸臺地棄渣場距大壩1.0 km。由于棄渣場位于庫內(nèi)崩塌體底部,棄渣場擋渣堤基礎(chǔ)應布置于河岸基巖上,棄渣應自下而上分層堆放、分層碾壓,水平分層碾壓厚度不大于0.8 m,碾壓相對密度不低于0.75,對崩塌體邊坡穩(wěn)定起到壓腳作用；為保證棄渣邊坡穩(wěn)定,邊坡按1∶2.0放坡,每10 m設一級馬道,馬道寬2.0 m；由于棄渣渣頂高于正常水庫死水位,棄渣邊坡處于水位變幅區(qū),故棄渣場攔擋措施采用透水性較好的格賓石籠擋渣堤,邊坡采用透水性較好的干砌石護坡砌筑[1-2]。

輸水管線沿線棄渣場在施工前應首先完善下游擋渣墻,由于兩岸截水溝相對滯后,擋渣墻采用透水性較好的格賓石籠砌筑,施工期底部應首先填筑大塊徑透水石渣,在棄渣場周邊開挖臨時排水溝攔截坡面來水；為保證棄渣邊坡穩(wěn)定,棄渣應自下而上分層堆放、分層碾壓,邊坡按1∶2.0放坡,每10 m設一級馬道,馬道寬2.0 m。

3.2 水土保持防護措施布置的要求

根據(jù)《開發(fā)建設項目水土保持技術(shù)規(guī)范》《水土保持工程設計規(guī)范》《水工擋土墻設計規(guī)范》,棄渣場水土保持措施總體布置如下。

溝山棄渣場屬于溝道型棄渣場,溝道上游集雨面積2.65 km2,棄渣容量57.26 萬m3,堆渣高程815 m～865 m；棄渣場級別為4 級,擋渣壩工程建筑物級別為4級,排洪工程建筑物級別為4 級,防洪標準按20 年一遇洪水設計、30 年一遇洪水校核。措施總體布置為：工程棄渣前沿溝底并列敷設兩根Φ1500 mm鋼筋砼涵管,沿棄渣場下游布置格賓石籠擋渣壩；施工過程中,清理渣場上游堆土,集中堆存于下游平臺,完善兩岸截水溝,攔截坡面來水對渣體的沖刷；施工結(jié)束后,平整棄渣平臺及邊坡,回覆表土并植樹種草。

庫區(qū)棄渣場包括左岸臺地棄渣場距大壩1.5 km,棄渣容量98 萬m3,堆渣高程835 m～885 m；右岸臺地棄渣場距大壩1.0 km,棄渣容量27.6 萬m3,堆渣高程830 m～870 m。棄渣場級別均為4 級,擋渣堤工程建筑物級別為4 級,防洪標準按20 年一遇洪水設計。措施總體布置為：工程棄渣前,沿右岸棄渣平臺外側(cè)河岸布置格賓石籠擋渣堤320 m,左岸棄渣平臺外側(cè)河岸布置格賓石籠擋渣堤680 m,擋渣堤墻頂應高于20 年一遇洪水位；施工過程中,完善渣頂?shù)缆返呐R時排水措施,攔截上游坡面來水對渣體的沖刷；施工結(jié)束后,整治棄渣邊坡,采用干砌塊石砌筑防護。

輸水管線沿線4 處棄渣場均為溝道型棄渣場,其中1#棄渣容量7.60 萬m3,堆渣高程810 m～830 m；2#棄渣容量5.00 萬m3,堆渣高程825 m～845 m；3#棄渣容量8.30 萬m3,堆渣高程785 m～805 m；4#棄渣容量4.60 萬m3,堆渣高程850 m～870 m。棄渣場上游集雨面積較小,溝道內(nèi)均無常年流水,棄渣場級別均為5 級,擋渣墻工程及排洪工程建筑物級別為5 級,防洪標準按10 年一遇洪水設計。措施總體布置為：工程棄渣前在棄渣場下游布置格賓石籠擋渣墻325 m,其中1#渣場布置擋渣墻35 m,2#渣場布置擋渣墻95 m,3#渣場布置擋渣墻175 m,4#渣場布置擋渣墻20 m；施工過程中,沿棄渣場周邊布置截水溝1365 m,其中1#渣場布置截水溝460 m,2#渣場布置截水溝200 m,3#渣場布置截水溝450 m,4#渣場布置截水溝255 m,并沿截水溝末端各布置沉沙池1 座；施工結(jié)束后,平整棄渣場邊坡,回覆表土并植樹種草。

4 結(jié)語

綜上所述,溝道棄渣場主要限制性因素是沖溝集水面積較大,但通過沿沖溝底部敷設排洪涵管,下游布置格賓石籠擋渣壩,底部填筑透水石渣,左岸預留過水通道,可保證沖溝行洪安全；庫內(nèi)棄渣場主要制約性因素布置于崩塌體下游、且位于水位變幅區(qū),但充分利用河岸平臺堆渣并分層碾壓可起到對崩塌體的壓腳作用,通過采取透水性的格賓石籠擋渣堤攔擋和干砌石護坡防護,可防止運行期的水土流失[1]；灌區(qū)棄渣場采取透水性的格賓石籠擋渣墻并開挖臨時排水溝,可解決棄渣前期截水溝滯后造成的排水問題,無明顯水土保持制約性因素。故大河水庫棄渣場的選址較為合理。