加高老旧堤坝以延长尾矿池的使用寿命

康琦云

摘 要：在罗布泊盐湖，盐田是用晶间卤水生产氯化钠、泻利盐、钾混盐和光卤石的最廉价方法，因此要求堤坝工程必须精心施工，确保工程质量，使之具有足够的稳定性、耐久性和防渗功能。根据罗布泊地质资料，节约矿区建设资源，降低生产成本，将氯化钠和泻利盐盐田堤坝在原基础上加高加宽，延长使用寿命。

关键词：盐湖；堤坝；防渗；盐渍土工程；寿命

中图分类号：U412.22 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0148-02

1 背景概述

本文以国投罗钾盐湖尾矿池作案例阐述。国投罗钾钾肥项目位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古族自治州境内，行政区划属若羌县罗布泊镇管辖。罗布泊湖区属典型的大陆性干旱气候，年降水量26.1 mm，年蒸发量达4 696.9～5 065 mm，属强烈蒸发区，年平均气温12.4 ℃，6～8月为高温季节，最高温度为44.4 ℃。工程施工必须充分考虑这些因素的不利影响，确保安全可靠；罗布泊盐湖是世界上最大的干盐湖之一。

整个盐田工程控制系统的主要任务是：根据原料卤水组成和氯化钾选厂的工艺要求，盐田工艺流程采用分段结晶流程，将卤水蒸发过程分为氯化钠、泻利盐、钾混盐和光卤石四个结晶阶段。盐田系统相应的分为氯化钠池、泻利盐池、钾混盐池和光卤石池。氯化钠池和泻利盐池属于尾矿池，使用8年后池内已满，无法运行，只能新修盐池替代，为了延长运行寿命，节约成本，节省土地（接替一次需占150 km2，筑坝投资约4亿元人民币），本次将堤坝加高方式来延长使用寿命，下面详细阐述施工方法。

2 建筑范围与规模

因氯化钠、泻利盐盐池每年沉积0.5 m厚的盐层，该盐田堤坝平均高度为5 m。导致该系列盐田运行8 a后必须由新修筑的盐田接替或在原有的堤坝上进行加高，致使使用寿命延长。本次盐田堤坝加高工程主要包括氯化钠池、泻利盐池，而且还在运行中的实施，水位最高深度达到1.5 m，施工盐田面积142.7 km2，堤坝长度74 km，盐田堤坝为单一梯形断面。堤坝结构根据位置和作用采用粘土夹心坝类型。本次加高堤坝高度为2 m，堤顶宽度为4.5 m。坝体构筑就地用推土机或挖掘机挖土，然后分层压实。堤坝形状如图1所示。

3 修筑堤坝材料简介

本次施工场地地层主要为第四系全新统湖相沉积以及化学湖积的地层，以盐层和含盐粘性土为主；盐层为结晶的食盐、钙芒硝、石膏等，厚度较大，部分盐层胶结较好。

根据地基土的岩性特征、时代成因及物理力学性质，参照区域地质资料，自上至下划分为4个大的地层单元，共6个亚层，各土层的岩性特征及分布规律详见表1。

根据以上地质情况本次盐田采用粘土夹心坝形式修筑，为了节约建设投资，采用就地就近取材原则，选用了三种材料修筑，分别如下：

①堤坝外侧和内侧采用盐壳盐渍土和本体盐池内结出的尾盐，盐泽土取自距堤坝坝脚50 m以外，湖区盐壳土第一层和第三层上部，挖取深度不的超过1.2 m，材料主要特性以NaCl、石膏为主，局部含少量芒硝，硬壳状，坚硬；尾盐就是卤水摊晒析出的结晶盐，主要成份由氯化钠、芒硝和泻利盐组成。

②中间防渗夹心坝采用第二和三层盐渍土，主要特性为灰黑色～灰褐色，含少量NaCl晶体，硬塑～坚硬。

4 堤坝施工方案

堤坝修筑工序：测量放线——土方挖运——加宽堤坝——粘土防渗坝（处理）——加高填筑——边坡平整——护坡。

4.1 测量放线

全面熟悉设计图纸、合同文件、技术规范要求后，根据现场情况和相关规范标准进行测量。

4.2 加宽加高堤坝（堤坝外层坝体）修筑

由于尾矿池还处于生产运行中，池内处于高水位运行，经现场测量，池内盐面距原堤坝面高差均在100 cm左右，池内水深50 cm，考虑到自卸车在新填筑的堤坝上行驶运土，为确保安全施工。

第一层将池内填筑与老堤坝一样高，宽度根据堤坝加高高程坡比拓宽，第一层以上厚度按照60 cm/层进行碾压施工，堤坝每层虚铺完毕后，采用推土机或挖掘机压实，碾压五遍。

风季施工时，为防风浪对堤坝冲蚀，加宽宽度要求比设计宽度宽1.5～2 m，拉运用大的盐块填在堤内侧，一方面为刷坡盐壳护坡做准备，其次为防止风浪将细土全部冲走。

每层填筑完成，要在内侧做一条高1.5 m左右的土埂，防止大风天气将卤水撒溅在坝面，致使坝面存有积水，车辆无法正常行驶，导致无法正常施工，也存在安全隐患。

4.3 粘土防渗坝（处理）

为保证老坝与新坝不形成隔离层，施工时必须剥离原堤坝粘土防渗顶部盐土层，剥离宽度≥3 m，原粘土坝顶部露出宽度≥2.5 m，剥离深度必须挖至原坝粘土层，加高粘土层应与原坝粘土层紧密连接压实。因工作面狭窄，机械设备无法碾压，要求每层虚铺厚度不超过30 cm，采用挖机挖斗拍压压实。

4.4 边坡平整

边坡平整设计要求外坡为1：2，按老坝坡度刷坡，因为坡度不能满足机械碾压，成型时采用挖掘机斗拍压平整的方法施工，内坡坡度为1：2.5，采用挖掘机碾压，由于内侧有水且坡底有预留的护坡盐壳，机械不能竖向碾压，只能采用平行坡顶线横向碾压的方式进行施工，施工中严格控制边坡的平整度、坡比和外观质量。

5 结 语

目前堤坝加宽加高后运行一年，未发现有渗水现象，运行十分稳定。依本次施工经验，我们将再次堤坝加高时，进一步延长老旧尾矿池使用寿命，根据投资节约、土地节省原则，推行采用尾矿材料筑坝，中间夹防渗布材料进行防渗，尾矿作坝体稳固作用，这样投资将越低于其他材料筑坝投资。根据罗布泊的特殊环境，施工工期最佳最优应该在每年的5～10月，其余地方根据当地气候决定。

参考文献：

[1] 中国化学工程第一岩土工程有限公司.国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司年产120万t钾肥项目盐田工程岩土工程勘察技术报告[R].2005.