南水北调东线一期两湖段工程弃土区设计

姜言亮，张 超，王俊杰

（山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013）

南水北调东线第一期工程南四湖—东平湖段输水与航运结合工程（以下简称两湖段工程）位于山东省的南部，途径微山县、鱼台、任城区等9个县（市、区），流域水系属淮河沂沭泗流域的南四湖水系，输水线路分为南四湖湖内部分、梁济运河部分和柳长河部分。两湖段工程的主要工程内容包括：梁济运河输水航道及交叉建筑物工程、柳长河输水航道及交叉建筑物工程、南四湖湖内疏浚工程、长沟泵站、邓楼泵站、八里湾泵站及灌区灌溉影响处理工程等7个单元，其中梁济运河输水航道及交叉建筑物工程、柳长河输水航道及交叉建筑物工程、南四湖湖内疏浚工程主要土方工程内容为现状河道扩挖，工程的实施将产生大量弃土，本文主要以该3项工程作为主要的弃土设计研究对象。

1 工程弃土的产生

1.1 工程弃土产生的原因

土方施工是水利工程施工中最为普遍、最为主要的工作内容之一，虽然不同的水利工程，其工程内容和施工工艺千差万别，但工程弃土问题都会或多或少的存在。工程弃土产生的主要因素大致包括以下几点：

1）经土方调配平衡后产生的弃方。在实际水利工程施工中，土方挖填很难达到完全的互补，经过土方平衡后，土方剩余现象是非常正常的。

2）不能作为填方材料利用的挖方。根据国家的规范要求，不同的水利工程项目或者同一水利工程项目中的不同工程部位，其填筑土方的要求是不一样的。

3）水利工程尤其是河道工程大都存在战线较长、交通环境差、单位长度上工程土方量小的特点，受地理位置、运距、运费等因素的限制，只能就近处理土方。

1.2 河道工程的弃土

两湖段工程中河道工程弃土的主要特点是：工程跨越范围大、弃土方量巨大、弃土区多样化、弃土布置影响因素多等。根据两湖段河道工程沿线特点和各级部门的意见，其剩余土方基本弃置于工程沿线附近，其中梁济运河输水航道工程弃置土方约1 550万m3，柳长河输水航道工程弃置土方约593万m3，南四湖湖内疏浚工程弃置土方约327万m3，总计约2 470万m3。

2 工程弃土区的设计

2.1 弃土区高度的选定

为满足复耕要求，临时弃土区的弃土高度不宜过高，一般不超过3 m，如梁济运河输水航道工程的弃土区高度采用2 m，而南四湖湖内疏浚工程弃土高度则根据山东省环保局的要求，高度按低于正常输水位0.5 m考虑，因此其弃土高度只能按照现状湖内地形来确定，高低不一。

在柳长河河道工程弃土设计中，由于受工程位于东平湖滞洪区内的影响，柳长河河道的弃土若采取低高度的临时弃土，将造成滞洪区滞洪库容的降低，根据黄河水利委员会的意见，只能采取高弃土的方式。在设计中采取了6 m的设计高度，一是可以满足滞洪区滞洪的要求，二是利于工程施工和弃土区防护。

2.2 弃土区面积的计算

1）在项目建议书阶段，弃土区面积采用估算，可按下式计算：

式中：S为弃土区面积，V为弃土方量，h为弃土区高度，a为扩大系数，一般取1.2～1.3。

2）在可行性研究阶段，弃土区面积采用概算，可按下式计算：式中：mi为弃土区边坡坡比，li为初选弃土区不同边坡的边长，β为扩大系数，一般取1.1～1.2，其他符号同上。

3）在初步设计阶段和招标设计阶段，弃土区面积采用精算，可按下式计算：

式中：Li为不同边坡的实测坐标点弃土区边长，γ为边界影响系数，一般取1.05～1.1，其他符号同上。

2.3 弃土区布置形式

弃土区的布置形式受弃土方量的大小、弃土土方的运输费用、工程附近现有弃土场地条件以及当地的地形地貌影响，分为集中布置、分散布置和集中与分散相结合等3种方式。

1）集中布置形式。该弃土布置形式主要适用于建筑物工程及周边不具备分散弃土条件的渠道工程。如两湖段沿线的长沟泵站、邓楼泵站及八里湾泵站工程的工程弃土均采用了集中弃土的方式。该布置方式的优点是弃土区集中，占地少，方便管理，缺点是土方运输费用大，所以该布置方式不适用于占线较长的河道工程弃土。

2）分散布置形式。该布置形式适用于战线较长的河道工程，如柳长河输水航道工程、梁济运河输水航道工程和南四湖湖内疏浚工程等。该布置形式的优点是土方弃置选区灵活，可以根据实际需要布置弃土区，降低土方运输费用，缺点是占地量大，不适用于施工场区较为集中的建筑物弃土区布置。

3）集中与分散相结合的布置形式。在灌区影响工程弃土区的布置中，由于部分渠道穿越村庄，无法分散布置弃土区，因此，采用了集中布置的方式；而对于无村庄影响的渠道，则采用了分散布置的方式，实现了灵活、合理、经济的目的。

2.4 弃土区位置的选定

弃土区位置的选择受多方面影响，在实际选择中必须慎之又慎，既要在设计层面上合理，又要在与地方政府的沟通层面上协调统一。根据两湖段工程弃土区位置选择过程出现的问题，以下几点是弃土区位置选择过程中必须要注意的：1）弃土区应布置在无天然滑坡、泥石流、岩溶、涌水等地质灾害地区，同时避免选择在雨水汇流量大、冲刷严重的地方；2）弃土区宜靠近开挖作业区的山沟、山坡、荒地、河滩等地段,不占或少占耕(林)地；3）弃土区地基承载力满足堆土要求；4）避开河沟、道路、生产路等专项设施；5）弃土场位置应与施工场区内外交通、渣料来源相适应；6）利用河道滩地作堆弃土场时，不能影响河道正常行洪、航运和抬高下游水位，弃土料不被水流冲蚀，避免引起水土流失；7）利用内湖水域作为弃土场时，不得将土方弃于行洪通道内，也不得将土方弃于主航道内，且应与主航道保持一定的距离；8）弃土场布置应在满足弃土容量的基础上，尽量结合场地周边地形进行布置，以减少对当地群众生产生活的影响。

3 影响工程弃土区设计的其他因素

1）城乡建设规划。工程占地是水利工程的特点之一，也是关系到工程能否顺利实施的重要因素，地方政府的建议和要求应尽量在工程占地规划中予以体现。在两湖段弃土占地勘界过程中，出现过两处弃土区与当地建设规划相冲突的问题，但通过现场的沟通和调整，不仅解决了规划冲突，还把工程弃土应用到了城乡规划区的填筑中去，既优化了弃土区设计，又满足了当地政府的建设规划要求。

2）居民生产生活。在弃土区位置选择上应尽量不影响当地百姓生活，坚持“少占耕地，少拆房屋，少动管线”的三少原则，一来减少移民迁占的投资，二来有利于施工协调和工程顺利实施。

3）行政区划界线。两湖段工程横跨3个市的9个县（市、区），界线问题比较突出，尤其是一些多年遗留的界线问题。因此在工程弃土设计中，应先期摸清各县、区的界线，在布置过程中尽量避免出现“甲县的土弃于乙县”的现象，如条件允许，尽量做到“谁村土弃到谁村的地”。

4 结语

由于大型输水工程弃土量巨大，对工程投资的影响也很大，其弃土场的规划和布置成为施工总布置设计需要研究的重点内容。经过前后近3年的设计优化调整及与地方部门的沟通协调，在控制工程总投资和尽量减少对当地群众生产生活的影响之间已取得最终平衡。两湖段工程的弃土区占地工作已全面完成，对于工程的顺利实施产生了积极影响，也对今后其他类似工程的弃土占地规划设计具有借鉴意义。