溝道型渣場防護措施設計

摘 要：溝道型、坡地型、臨河型、平地型和庫區(qū)型是規(guī)范規(guī)定的五種渣場類型。受限于“三區(qū)三線”管控要求和地形條件、渣場容量限制，溝道型渣場成為生產(chǎn)建設項目中常見的一種渣場類型。依據(jù)規(guī)范要求，總結溝道型渣場防護措施布設要求，厘清溝道洪水排導工程和坡面匯水排泄工程不同的設計標準，并以四川某灌區(qū)工程溝道型棄渣場為例提供渣場防護措施設計案例，為同類工程棄渣場的規(guī)劃設計提供經(jīng)驗對比和設計參考。

關鍵詞：溝道型渣場；防護措施設計；灌區(qū)工程；溝道洪水排導工程；坡面匯水排泄工程

中圖分類號：U445 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）24-0130-04

Abstract： Channel type， slope type， Linhe type， flat type and reservoir type are the five types of slag yard stipulated in the specification. Limited by the management and control requirements of "three zones and three lines"， topographical conditions and slag yard capacity， channel slag yard has become a common type of slag yard in production and construction projects. According to the requirements of the code， the requirements for the layout of protective measures of channel-type slag yard are summarized， and the different design standards of channel flood drainage project and slope catchment drainage project are clarified. Taking the channel-type slag dump of an irrigation district project in Sichuan as an example， this paper provides a design case of slag yard protection measures， which provides experience comparison and design reference for the planning and design of similar projects.

Keywords： gully slag yard; design of protective measures; irrigation district project; channel flood drainage project; slope catchment drainage project

按照地形條件、與河道（溝道）的相對位置關系、洪水處理方式等因素，棄渣場一般分為溝道型、坡地型、臨河型、平地型和庫區(qū)型5種類型[1-2]。坡地型是一般情況下最常見的一種渣場類型，但隨著“三區(qū)三線”的劃定，在滿足“三區(qū)三線”管控要求下選取的渣場地形坡度往往過陡，導致渣場容量有限，而且渣場本身整體穩(wěn)定也易存在問題，該類渣場選址受限。臨河型渣場必須符合河湖管理等有關規(guī)定，如《水利部辦公廳關于進一步加強河湖管理范圍內(nèi)建設項目管理的通知》（辦河湖〔2020〕177號）規(guī)定“禁止在河湖管理范圍內(nèi)建設妨礙行洪的建筑物、構筑物，傾倒、棄置渣土?！坏靡陨婧咏ㄔO項目名義許可尾礦庫、永久渣場。[3]”在滿足河湖管理要求的條件下，臨河型渣場的受限因素往往和坡地型渣場類似。平地型渣場一般和主體建筑物相結合，在主體建筑物邊坡一側填凹，其受限因素除是否影響主體建筑物安全外與坡地型渣場類似?！端筷P于縱深推進河湖庫“清四亂”常態(tài)化規(guī)范化的通知》（水河湖〔2024〕36號）要求棄渣棄土不得侵占水庫庫容和分割庫區(qū)水面[4]，使庫區(qū)型渣場的設置嚴格受限。鑒于以上原因，在生產(chǎn)建設項目渣場選址過程中，溝道型渣場成為頻繁出現(xiàn)的一種類型。

1 溝道型渣場定義

溝道型渣場是把渣場堆放在溝道里，堆渣體將溝道全部或部分填埋的一種渣場類型，適用于溝底平緩、肚大口小的溝谷[1]。溝道型渣場不宜設置在匯水面積和流量大、溝谷縱坡陡、出口不易攔截的溝道。

根據(jù)洪水處置方式，溝道型渣場可分為截洪式、滯洪式和填溝式3種型式。截洪式渣場利用擋水建筑物將溝道洪水截斷、然后通過排洪建筑物將溝道洪水排導至臨近溝道或渣場下方溝道中，其溝道洪水隨來隨排，不滯洪。滯洪式渣場利用擋水建筑物將溝道洪水攔截、然后通過排洪建筑物將溝道洪水排導至臨近溝道或渣場下方溝道中，擋水建筑物上游具有一定庫容，可調(diào)蓄上游來水。填溝式渣場一般將整個溝道全部填滿或填埋至溝頭附件，渣場上游無匯水或匯水量很小。

2 溝道型渣場防護措施布設

溝道型渣場應在渣場穩(wěn)定的基礎上布設防護措施。如果棄渣場不穩(wěn)定，則應在分析的基礎上調(diào)整棄渣堆渣方案、增設抗滑樁等措施，甚至重新選擇渣場。

溝道型渣場防護措施一般包括攔擋工程、斜坡防護工程和防洪排導工程。

2.1 攔擋工程

溝道型渣場攔擋工程為設置在渣場坡腳的擋渣墻，如果渣體受下方河道洪水影響，則應按攔渣堤進行設計。攔擋建筑物級別根據(jù)渣場級別按相關規(guī)范確定，項目涉及水土流失重點預防區(qū)或重點治理區(qū)的，攔擋工程等級和防洪標準應提高一級。

2.2 坡面防護工程

溝道型渣場坡面防護可以采用框格梁+覆土綠化、直接覆土綠化等措施。

2.3 防洪排導工程

防洪排導工程設計是溝道型渣場設計中的重點和難點。溝道型渣場防洪排導工程包括溝道洪水排導工程和坡面匯水排泄工程。二者可以分別設計也可以結合布置。

2.3.1 溝道洪水排導工程

對截洪式、滯洪式渣場，其溝道洪水排導工程應根據(jù)渣場級別按規(guī)范要求確定排洪工程級別和排洪標準，項目涉及水土流失重點預防區(qū)或重點治理區(qū)的，排洪工程等級和防洪標準應提高一級。

截洪式、滯洪式渣場溝道洪水排導工程常見的布置有排洪涵洞、排洪渠、排洪隧洞等。排洪渠布置要求地形平緩、地質(zhì)條件良好，可采用明渠和暗渠，斷面形式可采用梯形和矩形。排洪涵洞可采用有壓式和無壓式，要求地基條件較好，避免較大和不均勻沉降。當溝道洪水大、地形條件不允許先實施排洪渠、排洪涵洞上方填土高度大且地基基礎較差、洞線地質(zhì)條件良好時，可考慮采用排洪隧洞。

2.3.2 坡面匯水排泄工程

對截洪式、滯洪式渣場，坡面匯水排泄工程應根據(jù)規(guī)范要求按渣場永久截（排）水措施進行設計。填溝式渣場上游無匯水或匯水量很小，其排洪工程可根據(jù)規(guī)范要求按渣場永久截（排）水措施進行設計。

3 某溝道型渣場防護措施設計案例

3.1 棄渣場概況

四川省某灌區(qū)工程一棄渣場位于溝谷中，為溝道型渣場，占地4.19 hm2，渣場容量51.55萬m3，規(guī)劃堆渣量49.50萬m3，堆渣高程379.50～435 m，最大堆高55.50 m。依據(jù)SL 575—2012《水利水電工程水土保持技術規(guī)范》，該渣場級別為4級。該渣場堆置方案及防護措施平面布置圖如圖1所示。

3.1.1 渣場地質(zhì)條件

溝底分布粉質(zhì)黏土層，厚度2.50～5.0 m，407 m高程以上基巖裸露?；鶐r為白堊系下統(tǒng)白龍組（K1b）砂巖，巖層產(chǎn)狀N75°E/NW∠3°。強、弱風化帶厚度分別為3～5 m、4～8 m。渣場地基土體、巖體物理力學參數(shù)建議值分別見表1、表2。

3.1.2 渣場溝道洪水及坡面洪水

該渣場溝道洪水來源于東北方1#溝、北偏東2#溝和北偏西3#溝，根據(jù)水文計算成果，3個支溝各頻率下溝道洪水見表3。

3.2 棄渣場堆置方案

為盡量避開基本農(nóng)田、渣場右側407 m高程工程管理公路，渣場堆置方案規(guī)劃為：從下游擋渣墻處按1∶2.5坡比向上游堆置棄渣，10 m一級馬道，馬道寬2 m；渣場整體堆至403 m高程后渣場從上游按1∶2坡比向下游起坡堆置棄渣，10 m一級馬道，馬道寬2 m；渣場右側堆至管理公路高程后渣場從右側按1∶2坡比向左側起坡堆置棄渣，10 m一級馬道，馬道寬2 m。

按照堆置方案選取了1-1、2-2兩個典型剖面對渣場穩(wěn)定進行穩(wěn)定計算；計算工況包括正常工況和非常工況（連續(xù)降雨，考慮渣體飽和）；計算時渣場為均質(zhì)渣體，穩(wěn)定計算采用簡化畢肖普法；渣體參數(shù)取值見表4，渣場穩(wěn)定計算成果見表5。

由表5可知，該渣場在正常工況和非常工況下均是穩(wěn)定的。

3.3 棄渣場防護方案設計

3.3.1 攔擋工程設計

堆渣前，在渣場坡腳處設置C15混凝土重力式擋墻，墻身高3.50 m，墻頂寬0.80 m，面坡傾斜坡比為1∶0.5，背坡傾斜坡比為1∶0.00，墻底傾斜坡比為0∶0.00；墻趾臺階寬0.50 m，高0.80 m，墻趾臺階面坡坡比為1∶0.00；墻踵臺階寬0.50 m，高0.80 m，墻踵臺階面坡坡比為1∶0.00。擋渣墻基礎埋置深度1.00 m。

擋渣墻墻身內(nèi)設2排D100 mm PVC排水孔，排水孔比降為10%，向墻外傾斜；間距2 m、排距1 m；墻后管口包復合土工布反濾。

3.3.2 防護排導工程設計

1）溝道洪水排導工程設計。根據(jù)渣場周邊地形條件，規(guī)劃設置排洪明渠排導溝道洪水。具體布置為：在1#溝和2#溝之間設置1#排洪明渠，將1#溝溝道洪水排導至2#溝；在2#溝和3#溝之間設置2#排洪明渠，將1#溝和2#溝匯合后的溝道洪水排導至3#溝；從3#溝擋水墻處沿管理公路在公路左側修建3#排洪明渠，從而將1#、2#、3# 3個溝道的溝道洪水排導至渣場下游歸入原溝道。3#排洪明渠兼起排泄渣場右側坡面匯水功能。

該渣場級別為4級，依據(jù)SL 575—2012《水利水電工程水土保持技術規(guī)范》排洪明渠級別為4級。該項目涉及國家級水土流失重點治理區(qū)，依據(jù)GB 50433—2018《生產(chǎn)建設項目水土保持技術標準》，棄渣場排洪工程應提高一級標準，故該渣場排洪明渠級別提高為3級，排洪標準按30年一遇設計、50年一遇校核。

1#、2#、3#排洪明渠過流能力計算均采用明渠均勻流公式，斷面形式為矩形。根據(jù)計算結果，1#、2#、3#排洪明渠設計斷面分別為1.80 m×1.80 m（凈寬×凈深）、2.30 m×2.30 m（凈寬×凈深）、2.90 m×2.80 m（凈寬×凈深），采用C25鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度分別為0.30、0.30、0.40 m，2#、3#排洪明渠間隔1.50 m設置0.25 m×0.25 m鋼筋混凝土拉桿。

依據(jù)地形條件，3#排洪渠末端坡比約1∶2.64，該段排洪渠底部設置0.50 m高消能臺階。根據(jù)水力學計算成果，在3#排洪渠尾部設置3.80 m×13.50 m消力池消能。

2）坡面匯水排泄工程設計。依據(jù)SL 575—2012《水利水電工程水土保持技術規(guī)范》，渣場左側坡面匯水排泄工程洪水標準按5年一遇10 min短歷時降雨考慮。按照坡面匯水面積分布，該渣場設置左側坡面設置1#、2#截水溝，其坡面洪水排泄流量分別為1.65、0.64 m3/s。截水溝過流能力計算采用明渠均勻流公式，斷面形式為矩形。根據(jù)計算結果，1#、2#截水溝設計斷面分別為1.00 m×1.00 m（凈寬×凈深）、0.70 m×0.80 m（凈寬×凈深），采用C15混凝土襯砌，襯砌厚度分別為0.20、0.15 m。

3.3.3 坡面防護工程設計

根據(jù)渣場穩(wěn)定計算成果，該渣場各坡面均為穩(wěn)定坡面。按照生態(tài)文明建設要求，并考慮與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性，對該渣場坡面采取覆土后撒播灌草種綠化。覆土厚度0.2 m，灌木種選用黃荊和馬桑，草種選用白茅和狗牙根，灌草種按照1∶2比例混播，混播密度120 kg/hm2。

4 結束語

溝道型渣場是生產(chǎn)建設項目中常見的一種渣場類型。其防護措施設計應該在渣場穩(wěn)定的基礎上進行布設。溝道型渣場的防護措施體系包括攔擋工程、坡面防護工程和防洪排導工程。防洪排導工程要依據(jù)溝道型渣場具體是滯洪式、截洪式、填溝式合理確定其溝道洪水排洪標準和坡面匯水排泄標準，并根據(jù)地形、地質(zhì)條件采取合適的排洪建筑物形式。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.水土保持工程設計規(guī)范：GB 51018—2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[2] 中華人民共和國水利部.水利水電工程水土保持技術規(guī)范：SL 575—2012[S].北京：中國水利水電出版社，2012.

[3] 水利部辦公廳關于進一步加強河湖管理范圍內(nèi)建設項目管理的通知[EB/OL].http：//www.mwr.gov.cn/zw/tzgg/tzgs/202008/t20200821_1433539.html.

[4] 水利部關于縱深推進河湖庫“清四亂”常態(tài)化規(guī)范化的通知[EB/OL].http：//www.mwr.gov.cn/zwgk/gknr/202402/t20240220_1703855.html.