大河水库弃渣场的选择与研究

刘 勇，罗宗彦，邱竟威

（贵州新中水工程有限公司,贵州 贵阳 550002）

0 引言

都匀大河水库坝址位于都匀市西南部菜地河中下游,水库蓄水位891.5 m,总库容4376 万m3,工程规模为Ⅲ等中型。大河水库工程土石方挖方总量199.74 万m3,其中枢纽工程建设区（包括大坝枢纽、枢纽区施工道路、石料场）开挖土石方及剥离料162.75万m3,输水工程建设区（输水管道、输水隧洞及管线施工道路）开挖土石方36.99万m3。

1 大河水库土石方平衡及弃土弃渣分析

1.1 工程土石方平衡及弃渣分析

工程回填土石方38.64 万m3,包括枢纽工程建设区回填土石方23.34 万m3,输水工程建设区回填土石方15.30 万m3；利用石方8.12 万m3,包括利用施工道路隧洞石渣6.62 万m3,利用输水隧洞石渣1.50 万m3；回填表土9.13 万m3,包括枢纽工程建设区回填3.09 万m3,输水工程建设区回填6.04 万m3。

工程永久弃方为143.85 万m3,其中枢纽工程建设区弃渣129.70 万m3,输水工程建设区弃渣14.15 万m3。

1.2 弃土弃渣堆放量分析

枢纽工程建设区永久弃方129.70 万m3,其中大坝工程弃方84.73 万m3、取水工程弃方9.70 万m3,永久道路弃方14.06 万m3、临时道路弃方0.71 万m3,复建公路弃方5.88 万m3,导流洞工程弃方1.34 万m3、下游围堰拆除0.33 万m3,石料场剥离料12.95 万m3。

输水工程建设区永久弃方14.15 万m3,其中三棵树隧道弃渣1.14 万m3,大人坡隧道、鲤鱼坡隧道及暗渠弃渣3.83 万m3,汪鸡隧道及2#、3#管道弃渣2.48 万m3,田岩冲隧道及5#管道弃渣3.72 万m3,黑石头隧道弃渣2.98 万m3。

2 弃渣场选址因素分析

2.1 弃渣场工程地质、施工组织设计及运距、弃渣库容分析

大河水库施工交通洞及出口坝肩、石料场、下游围堰及三棵树隧洞施工区域较集中,共产生永久弃渣41.03 万m3,折算为松方56.92 万m3,弃渣可集中堆弃,初步定于上坝公路交通洞进口冲沟处,即沟山弃渣场。沟山弃渣场紧临交通洞进口,距大坝右坝肩约1.0 km,距冲沟下游石料场约1.2 km,距三棵树隧洞进口约1.5 km,均为水平运输,容量57.26 万m3。该冲沟底部冲洪积厚3 m～5 m左右,两岸为切向坡,边坡稳定,未见大规模不良物理地质现象,两岸基岩裸露,岩性为D3w、D3y薄至中厚层状硬质白云岩、灰岩。

拟选弃渣场挡渣坝基础地质条件较好,能满足基础条件要求；弃渣场交通运输条件相对方便,满足施工组织设计要求；弃渣场容量均满足工程弃渣堆放要求。

2.2 弃渣场水土保持制约性因素分析

根据《生产建设项目水土保持技术标准》和《水利水电工程水土保持技术规范》进行分析。

沟山弃渣场属于沟道型弃渣场,高速公路桥梁基础位于冲沟下游两侧坡地,弃渣场下游1 km范围内无公共设施、工业企业、居民点,且不涉及河道、湖泊管理范围,对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全均无重大影响。但沟山弃渣场占用沟道集雨面积较大,上游集雨面积2.65 km2,需完善沟道排洪措施。

输水管线沿线4 处弃渣场沟道上游集雨面积较小,下游均无重要基础设施、工业企业及居民点,弃渣不涉及河道、湖泊管理范围,符合治导规划及防洪行洪的规定,对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全均无重大影响,无绝对水土保持制约因素,弃渣场仅需完善下游拦挡及周边截排水措施。

3 弃渣场堆渣方式及防护措施布置要求

3.1 弃渣场堆渣方式选择

根据施工组织设计中的土石方平衡、弃土弃渣量及运距,以及工程地质、水土保持制约性因素及防护措施的布置要求,最终选定以下弃渣场。

沟山弃渣场位于交通洞进口冲沟,沟道上游集雨面积2.65 km2。因弃渣场两岸较陡,不宜单独布置弃渣道路,排洪涵管自下而上分段施工,弃渣自下而上、由近及远分层堆弃、分层碾压；由于施工期岸坡排水措施未完善,弃渣场底部应回填大块径透水石渣,弃渣应自右岸向左岸堆弃,左岸预留临时排水通道；为方便弃渣自下而上运输,弃渣场边坡设置较缓,便于运输车辆运行；弃渣场底部平台不宜高于交通洞进口高程,可充分利用隧洞洞渣加工砂石料,减少永久弃渣。

库区弃渣场包括左岸台地弃渣场距大坝1.5 km,右岸台地弃渣场距大坝1.0 km。由于弃渣场位于库内崩塌体底部,弃渣场挡渣堤基础应布置于河岸基岩上,弃渣应自下而上分层堆放、分层碾压,水平分层碾压厚度不大于0.8 m,碾压相对密度不低于0.75,对崩塌体边坡稳定起到压脚作用；为保证弃渣边坡稳定,边坡按1∶2.0放坡,每10 m设一级马道,马道宽2.0 m；由于弃渣渣顶高于正常水库死水位,弃渣边坡处于水位变幅区,故弃渣场拦挡措施采用透水性较好的格宾石笼挡渣堤,边坡采用透水性较好的干砌石护坡砌筑[1-2]。

输水管线沿线弃渣场在施工前应首先完善下游挡渣墙,由于两岸截水沟相对滞后,挡渣墙采用透水性较好的格宾石笼砌筑,施工期底部应首先填筑大块径透水石渣,在弃渣场周边开挖临时排水沟拦截坡面来水；为保证弃渣边坡稳定,弃渣应自下而上分层堆放、分层碾压,边坡按1∶2.0放坡,每10 m设一级马道,马道宽2.0 m。

3.2 水土保持防护措施布置的要求

根据《开发建设项目水土保持技术规范》《水土保持工程设计规范》《水工挡土墙设计规范》,弃渣场水土保持措施总体布置如下。

沟山弃渣场属于沟道型弃渣场,沟道上游集雨面积2.65 km2,弃渣容量57.26 万m3,堆渣高程815 m～865 m；弃渣场级别为4 级,挡渣坝工程建筑物级别为4级,排洪工程建筑物级别为4 级,防洪标准按20 年一遇洪水设计、30 年一遇洪水校核。措施总体布置为：工程弃渣前沿沟底并列敷设两根Φ1500 mm钢筋砼涵管,沿弃渣场下游布置格宾石笼挡渣坝；施工过程中,清理渣场上游堆土,集中堆存于下游平台,完善两岸截水沟,拦截坡面来水对渣体的冲刷；施工结束后,平整弃渣平台及边坡,回覆表土并植树种草。

库区弃渣场包括左岸台地弃渣场距大坝1.5 km,弃渣容量98 万m3,堆渣高程835 m～885 m；右岸台地弃渣场距大坝1.0 km,弃渣容量27.6 万m3,堆渣高程830 m～870 m。弃渣场级别均为4 级,挡渣堤工程建筑物级别为4 级,防洪标准按20 年一遇洪水设计。措施总体布置为：工程弃渣前,沿右岸弃渣平台外侧河岸布置格宾石笼挡渣堤320 m,左岸弃渣平台外侧河岸布置格宾石笼挡渣堤680 m,挡渣堤墙顶应高于20 年一遇洪水位；施工过程中,完善渣顶道路的临时排水措施,拦截上游坡面来水对渣体的冲刷；施工结束后,整治弃渣边坡,采用干砌块石砌筑防护。

输水管线沿线4 处弃渣场均为沟道型弃渣场,其中1#弃渣容量7.60 万m3,堆渣高程810 m～830 m；2#弃渣容量5.00 万m3,堆渣高程825 m～845 m；3#弃渣容量8.30 万m3,堆渣高程785 m～805 m；4#弃渣容量4.60 万m3,堆渣高程850 m～870 m。弃渣场上游集雨面积较小,沟道内均无常年流水,弃渣场级别均为5 级,挡渣墙工程及排洪工程建筑物级别为5 级,防洪标准按10 年一遇洪水设计。措施总体布置为：工程弃渣前在弃渣场下游布置格宾石笼挡渣墙325 m,其中1#渣场布置挡渣墙35 m,2#渣场布置挡渣墙95 m,3#渣场布置挡渣墙175 m,4#渣场布置挡渣墙20 m；施工过程中,沿弃渣场周边布置截水沟1365 m,其中1#渣场布置截水沟460 m,2#渣场布置截水沟200 m,3#渣场布置截水沟450 m,4#渣场布置截水沟255 m,并沿截水沟末端各布置沉沙池1 座；施工结束后,平整弃渣场边坡,回覆表土并植树种草。

4 结语

综上所述,沟道弃渣场主要限制性因素是冲沟集水面积较大,但通过沿冲沟底部敷设排洪涵管,下游布置格宾石笼挡渣坝,底部填筑透水石渣,左岸预留过水通道,可保证冲沟行洪安全；库内弃渣场主要制约性因素布置于崩塌体下游、且位于水位变幅区,但充分利用河岸平台堆渣并分层碾压可起到对崩塌体的压脚作用,通过采取透水性的格宾石笼挡渣堤拦挡和干砌石护坡防护,可防止运行期的水土流失[1]；灌区弃渣场采取透水性的格宾石笼挡渣墙并开挖临时排水沟,可解决弃渣前期截水沟滞后造成的排水问题,无明显水土保持制约性因素。故大河水库弃渣场的选址较为合理。