东台子水库工程弃渣场水土保持防治措施体系设计探讨

郭建华

(辽宁华宁招标代理有限公司，辽宁 沈阳 110006)



东台子水库工程弃渣场水土保持防治措施体系设计探讨

郭建华

(辽宁华宁招标代理有限公司，辽宁 沈阳 110006)

[摘要]以内蒙古自治区赤峰市林西县东台子水库弃渣场为例，针对大型沟道型弃渣场的弃渣堆放特点、区域环境特点、工程安全稳定要求及水土保持总体防治要求，提出了在弃渣场渣脚修建挡渣墙、堆渣边界修建截水沟，对渣面土地整治后采取草方格沙障及植树种草绿化等建议，以形成综合的水土保持防治措施体系。

弃渣场位于内蒙古自治区赤峰市林西县东台子水库挡水坝北侧约0.6 km处，为沟道型弃渣场，弃渣为坝体基础清理的粉土和坝体开挖产生的石渣混合物。弃渣场占地面积30 hm2，最大堆高30 m，占地类型为林地和草地，距居民点较远，设计弃渣量170.89万m3，下游约70 m处为东台子水库拟建的防汛上坝路。场内地形起伏较大，最大坡度约为14o，局部冲沟发育，地面高程660～700 m。土壤表层以风积粉砂、粉土为主，级配差，厚4～5 m，局部可达20 m；下部为河流沉积形成的细砂及中砂层，厚8～10 m，为较好的天然地基，且无软弱下卧层，地基稳定性较好；底部为早元古代花岗片麻岩，呈强-弱风化状。场内地下水位埋深较大。

1渣场边坡、挡墙稳定计算分析

1.1弃渣场抗滑稳定计算

弃渣场抗滑稳定计算采用简化毕肖普法，分正常运用工况和非常运用工况两种情况。为保证弃渣稳定，弃渣采用分级堆置方案，初始台阶高10.0 m，各分级台阶边坡比为1∶ 2，台阶面宽度为10 m。本工程弃渣由石渣和粉土组成，通过计算，弃渣场抗滑稳定系数正常工况、非常工况下分别是1.305、1.214，满足《水利水电工程水土保持技术规范》(SL 575—2012)规定，渣体稳定。

1.2挡渣墙稳定计算

根据初拟断面，进行挡渣墙抗滑稳定、抗倾覆稳定及地基应力计算。通过计算，挡渣墙初拟断面设计满足抗滑稳定、抗倾覆稳定及地基基底应力比的规范要求。弃渣场挡渣墙稳定计算结果见表1。

表1　挡渣墙稳定计算结果

2水土保持措施设计

2.1挡渣墙设计

在弃渣场下游渣脚修建重力式挡渣墙，挡渣墙按4级建筑物设计，墙身及基础为M7.5浆砌块石。初步设计挡墙基础埋深1.8 m，墙身净高4.5 m、顶宽0.5 m，背坡比1∶ 0.5，面坡铅直，墙趾长0.5 m、高0.5 m，墙踵长0.8 m、宽0.5 m。为防止冻胀影响，在挡渣墙底部铺砂砾垫层0.30 m，并每隔10 m设置1条宽2 cm厚沥青木板伸缩缝。为排泄渣体积水，在浆砌石挡渣墙上布设2排排水孔解决排水出路，排水孔呈梅花形布置，水平孔距2.0 m，垂直孔距1.0 m，下排孔口距地面0.5 m。排水孔采用PVC管材，管材内径10 cm，排水管向外呈5%坡度。

2.2截水沟设计

为防止两侧山坡坡面径流对渣体的冲刷，提高渣体的稳定性，在渣体周边及渣场顶面设置截水沟。根据截水沟汇流区域及地形情况，周边截水沟由西侧平缓段(ab段)、西侧陡坡段(bc段)、东侧平缓段(ae段)、东侧陡坡段(ed段)、出口段(cd段)组成，渣场顶面截水沟(be段)沿渣顶坡顶线内侧3.0 m横向布设。根据弃渣场位置、地形、土壤、植被及设计降雨强度和设计流速等因素，弃渣场截水沟为开敞式梯形浆砌石结构或钢筋混凝土结构。由于没有弃渣场区域的实测水文资料，因此其相应的设计洪水采用《内蒙古水文手册》进行计算，截水沟按30年一遇24 h降雨强度计算。经计算，周边截水沟西侧平缓段(ab段)洪峰流量为10.39 m3/s，东侧平缓段(ae段)洪峰流量为4.39 m3/s，出口段(cd段)洪峰流量为12.81 m3/s，西侧陡坡段(bc段)为ab段及be段叠加流量，为11.56 m3/s，东侧陡坡段(ed段)为ae段及be段叠加流量，为5.56 m3/s，渣顶横向截水沟(be段)洪峰流量为1.17 m3/s。

根据《水利水电工程水土保持技术规范》(SL 575—2012)及《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288—99)有关规定，截水沟设计流速应满足淤积流速和冲刷流速的要求。浆砌石截水沟设计流速为0.4～5.0 m/s，钢筋混凝土截水沟设计流速为0.4～8.0 m/s。通过水力计算，弃渣场截水沟断面设计见表2。

表2　弃渣场截水沟断面设计

根据各段截水沟洪峰流量、设计流速，浆砌石截水沟沟底及沟壁厚0.3 m，采用梯形断面，边坡比1∶ 1，沟底及两侧设砂砾垫层0.15 m，内壁M7.5水泥砂浆抹面0.02 m， 截水沟每隔5 m设一道宽2 cm的沥青木板伸缩缝。混凝土截水沟沟底厚0.2 m，沟壁厚0.15 m，采用梯形断面，边坡比1∶ 1，沟底及沟壁铺设C10混凝土垫层0.10 m；为防止混凝土结构变形损坏，沿截水沟断面方向设φ8钢筋，间距0.15 m，垂直于断面方向采用φ6钢筋，间距0.3 m；沿截水沟每隔10 m设宽2 cm的沥青木板伸缩缝。

2.3土地整治设计

弃渣场占地类型为林地和草地，为避免地表水土流失，恢复弃渣场植被，在弃渣堆放前先进行表土剥离，剥离表土深度0.3 m，剥离表土区域为渣体占压区域。待弃渣结束后，将剥离表土全部回覆至弃渣表面。

2.4草方格沙障设计

弃渣场区域属于风沙区，渣面表土回覆后，地表松散裸露，植物措施短期内不能发挥防风固沙作用。为防止裸露地表的风蚀，弃渣场顶面需要采取草方格沙障措施。沙障采取矮立式，草方格间距3.0 m，与主风向垂直。沙障材料选用稻草，长度不小于60 cm，将稻草按设计长度切好后，沿设计沙障条带线均匀放置，用铁锹在稻草中部插压，埋入地表0.1 m左右，两端翘起，高出地面约0.2 m，用手扶正，基部培土。

2.5渣场植被恢复措施设计

弃渣场表土回覆后，在渣场表面栽植灌木及撒播草籽绿化，对弃渣场征地范围内的未堆渣区域进行撒播草籽绿化。灌木树种选择小叶锦鸡儿，株行距为1.0 m×1.0 m，草种选择沙蒿。

2.6剥离表土临时拦挡设计

剥离表土采用台体形式堆放，堆放到设计标高，设计坡比1∶ 1，堆土场四周采用人工捡集弃渣中的块石进行围堰防护，起到挡护和稳定坡脚的作用。围堰底宽2.5 m，高度1.0 m，边坡1∶ 0.5。

3结语

针对东台子水库大型沟道型弃渣场的弃渣堆放特点、区域环境特点、工程安全稳定要求及水土保持总体防治要求，采用工程措施、植物措施及临时措施相结合的方法，布设了完善的水土保持措施体系，并根据当地环境特点，在渣面进行修建草方格沙障及密植当地优势树种的设计，兼顾了水力侵蚀及风力侵蚀的防治。同时，截水沟设计中根据截水沟平面布置中的不同汇流及地形条件，采用分段设计，较大程度地减少了工程量，节约了投资。

(责任编辑孙占锋)

[中图分类号]S157.2

[文献标识码]C

[文章编号]1000-0941(2016)06-0037-02

[作者简介]郭建华(1979—)，男，内蒙古赤峰市人，工程师，学士，从事水利工程设计工作。

[收稿日期]2016-01-28

[关键词]弃渣场；水土保持；防治措施；东台子水库