生产建设项目水土保持方案编制理念与关键技术（二）

弃渣场在水土保持方案编制中具有重要的意义，也是方案编制人员重点考虑的要素，确定弃渣场及其防护措施级别与设计标准是其核心问题。二核心问题是确定弃渣场及其防护措施级别与设计标准，关键技术是地质勘察与稳定分析、拦挡措施设计、防洪排导措施设计弃渣场设计的主要内容包括：确定弃渣场级别与设计标准、进行调查与地质勘察，进行厂址选择，确定弃渣场类型，初步进行弃渣堆置方案设计，然后进行弃渣体及场地稳定验算，最终确定弃渣场堆置方案设计。01调查勘测要求可行性研究阶段：除进行主体工程资料收集和水土保持调查、勘测外，还应开展区域类似建设项目水土保持措施实施经验和效果的调查对于山区、丘陵区的1级、2级、3级弃渣场应达到初步勘测深度，勘测要求参照GB50021-2001（2009版）第4.5节执行，拦渣工程的构筑物参照GB50487执行；4级、5级弃渣场应进行地质调查。初步设计阶段：应根据水土保持工程布置情况，对地形、地貌、土壤、植被、水土流失等情况按地块进行复核。山区、丘陵区的弃渣场、料场地形图测绘比例尺宜为1:2000~1:5000，局部地段根据情况可适度放大，测量范围应涵盖涉及提供的弃渣场边缘以外50吗，遇周边有居民点、农田、公路、河流等防护对象应适当调增范围。丘陵区、山区的1级、2级、3级弃渣场，应进行详细勘察，详细勘察要求按GB50021-2001（2009版）第4.5节执行，拦渣工程的构筑物参照GB50487执行；4级、4级弃渣场应补充必要的勘察工作。施工图设计阶段弃渣场设计的地形测绘比例尺不小于1:1000~1:5000，测量范围应涵盖设计提供的弃渣场以外50m，根据地形情况选择控制断面进行测量 断面间距30~50m，并对场区周围的企业、村庄、河流、道路进行标示。拦渣工程、护坡工程等单项措施设计的地形测绘比例尺宜为1:500~1:2000，局部地段根据情况可适度放大，并提供地质详勘图纸及资料。02弃渣场分类弃渣场类型特征适用条件沟道型弃渣堆放在沟道内，堆渣体将沟道全部或部分填埋适用于沟底平缓、肚大口小的沟谷，其拦渣工程为拦渣坝或拦渣墙，视情况配套拦洪及排水措施临河型弃渣场堆放在河流或沟道两岸较低台地、阶地和河滩地上，堆渣体临河侧底部低于河道设防洪水位，渣脚全部或部分受洪水影响河道流量大，河流或沟道两岸有较宽台地、阶地或河滩地，其拦渣工程为拦渣堤坡地型弃渣堆放在缓坡地、河流或沟道两侧较高台地上，堆渣体底部高程高于河中弃渣场设防洪水位沿山坡堆放，坡度不大于25°且坡面稳定的山坡；其拦渣工程为拦渣墙平地型弃渣堆放在宽缓平地、河道两岸阶地上，堆渣体底部高程低于或高于弃渣场设防洪水位，渣脚全部受洪水影响或不受洪水影响地形平缓，场地较宽广地区；坡脚受洪水影响时其拦渣工程为围渣堰，不受影响时可设拦渣墙，或不设挡墙、采取斜坡防护措施库区型弃渣堆放在主体工程水库库区内河道两岸台地、阶地和河滩地上，水库建成后堆渣体全部或部分被库水位淹没对于山区、丘陵区无合适堆渣场地，同时未建成水库内有适合弃渣的沟道、台地、阶地和滩地，其拦渣工程主要为拦渣堤、斜坡防护工程或拦渣墙03弃渣场选址重点考虑以下几个问题● 制约因素（自然保护区、生态红线、水源保护区等）● 非制约但严重影响安全（滑坡、泥石流危害、工程地质问题严重）● 失事后产生严重影响（敏感点，如居民区、公路、铁路等）● 必须在测量、地质勘察的基础上进行● 必须进行必要的比选，使之技术经济合理（1）弃渣场选址应根据弃渣场容量、占地类型与面积、弃渣运距及道路建设、弃渣组成及排放方式、防护整治工程量及弃渣场后期利用等情况，经综合分析后确定。（2） 严禁在对重要基础设施、人民群众生命财产安全及行洪安全有重大影响的区域布设弃渣场。

平地型弃渣场（周围有居民区，不符合要求，要求搬迁）（3）弃渣场不应影响河流、沟谷的行洪安全，弃渣不应影响水库大坝、水利工程取用水建筑物、泄水建筑物、灌(排)干渠(沟)功能，不应影响工矿企业、居民区、交通干线或其他重要基础设施的安全。

该弃渣场堆置在沟谷中上游影响行洪安全（要求做行洪安全评估）（4）弃渣场应避开滑坡体等不良地质条件地段，不宜在泥石流易发区设置弃渣场；确需设置的，应确保弃渣场稳定安全。

该弃渣场堆置在山上，有滑坡的可能性（已搬迁）（5）弃渣场不宜设置在汇水面积和流量大、沟谷纵坡陡、出口不易拦截的沟道；对弃渣场选址进行论证后，确需在此类沟道弃渣的，应采取安全有效的防护措施。

该弃渣场设置在汇水面积较大的沟谷出口处（已搬迁）（6）不宜在河道、湖泊管理范围内设置弃渣场，确需设置的，应符合河道管理和防洪行洪的要求，并应采取措施保障行洪安全，减少由此可能产生的不利影响。（7） 弃渣场选址应遵循“少占压耕地，少损坏水土保持设施”的原则。山区、丘陵区弃渣场宜选择在工程地质和水文地质条件相对简单，地形相对平缓的沟谷、凹地、坡台地、滩地等；平原区弃渣应优先弃于洼地、取土(采砂)坑，以及裸地、空闲地、平滩地等。（8） 风蚀区的弃渣场选址应避开风口区域。04弃渣场堆置方案设计方案设计是选址在各方面可行的条件下进行，前提是弃渣场宜采取自下而上的方式堆置堆渣总高度小于10m的，在采取安全措施下可采取自上而下的方式堆置。自上而下和自下而上是指从够到的下游和上游。（1）弃渣场堆置要素弃渣场堆置要素主要包括：容量、台阶高度与堆置总高度、平台宽度、综合坡度等。容量:

式中V—弃渣的松方量（m3）；Vo—弃渣自然方量（m3)；Ks—岩土的初始松散系数；Kc—渣体沉降系数台阶高度与堆置总高度：采用多台阶堆渣时，原则上第一台阶高度不应超过15~20m，当地基为倾斜的砂质土时，第一台阶高度不应大于10m。影响渣场堆置高度的因素较多，其中场地原地表坡度和地基承载力为主要因素。渣场基础为土质时，弃渣初期基底压实到最大的承载能力时，弃渣的堆置总高度需要控制，可按式计算。应按下式计算：

式中：H——弃渣场的最大堆渣高度(m)；C——弃渣场基底岩土的粘结力(kPa)；φ——弃渣场基底岩土的内摩擦角(°)；γ——弃渣场弃渣的容重(kN／m3)。平台宽度：按稳定计算需进行整坡的渣体，土质边坡台阶高度宜取5~10m，平台宽度应不小于2m，且每30~40m设置一道宽5m以上的宽平台；混合的碎石土台阶高度宜取8~12m，平台宽度应不小于2m，且每40~50m设置一道宽5m以上的宽平台。自然安息角与综合坡度自然安息角是弃渣堆放时形成的台阶稳定边坡参考，也可作为渣场容量计算参考值，弃渣场设计边坡坡比应是经过计算分析论证的，不能直接采用。分台阶边坡和多台阶弃渣场综合坡度并经过稳定性验算最终确定。综合坡度应小于弃渣堆置自然安息角（宜在22°~25°）。（2）安全防护距离注意：是防护距考虑边坡局部失稳所引起的变形和大块滚石的滚动距离，并不针对弃渣场滑动。

该弃渣场堆置时考虑到对公路的安全距离弃渣场重要基础设施之间应留有安全防护距离，安全防护距离应满足相关行业要求。安全防护距离保护对象安全防护距离干线铁路、公路、航道、高压输变线路、铁塔等重要设施1.0H~1.5H水利水电枢纽生活管理区、居住区、城镇、工矿企业≧2.0H水库大坝、水利工程取用水建筑物、泄水建筑物、灌排干渠≧1.0H注1：H为弃渣场设计堆置总高度。注2：安全防护距离的计算弃渣场以坡脚线为起始界限；铁路、公路等建构筑物，由其边缘算起；航道由设计水位线岸边算起；工矿企业由其边缘或围墙算起。注3：规模较大、人口0.5万人以上的居住区和建制城镇的，安全防护距离应适当加大。05弃渣体及场地稳定分析（1）弃渣场稳定计算包括堆渣体边坡及其地基的抗滑稳定计算。抗滑稳定应根据弃渣场级别、地形、地质条件，并应结合弃渣堆置形式、堆置高度、弃渣组成、弃渣物理力学参数等选择有代表性的断面进行计算。（2） 弃渣场抗滑稳定计算应分为正常运用工况和非常运用工况。正常运用工况：弃渣场在正常和持久的条件下运用，弃渣场处在最终弃渣状态时，渣体无渗流或稳定渗流。非常运用工况：弃渣场在正常工况下遭遇Ⅶ度以上(含Ⅶ度)地震。本条给出了稳定计算的计算工况，弃渣场无渗流主要指地下水较深，弃渣后渣体内无水；稳定渗流是指渣体内存在稳定的地下水或渣场临水面水位较稳定，变幅较小。（3）多雨地区的弃渣场还应核算连续降雨期边坡的抗滑稳定，其安全系数按非常运用工况采用。（4）弃渣场抗滑稳定计算可采用不计条块间作用力的瑞典圆弧滑动法；对均质渣体，宜采用计及条块间作用力的简化毕肖普法；对有软弱夹层的弃渣场，宜采用满足力和力矩平衡的摩根斯顿-普赖斯法进行抗滑稳定计算；对于存在软基的弃渣场，宜采改良圆弧法进行抗滑稳定计算。（5）弃渣用于填平坑、塘时可不进行弃渣场稳定计算。06弃渣场防护措施总体布置及运行管理（1）弃渣场防护措施体系及布置弃渣场主要工程防护措施体系类型主要工程防护措施体系备注拦渣工程斜坡防护工程拦洪排导工程沟道型渣场拦渣堤、拦渣墙、围渣堰混凝土、砌石、植物或综合护坡等拦洪坝、排洪渠、泄洪隧洞、截水沟、排水沟临河型渣场拦渣堤混凝土、砌石或综合护坡等截、排水沟坡地型渣场拦渣墙植物或综合护坡等截、排水沟堆渣较高时宜采取综合护坡平地型渣场围渣堰植物或综合护坡等排水沟（2）弃渣场防护措施总体布局1）沟道型弃渣场防护措施总体布置应符合下列规定：根据洪水处置方式及堆渣方式，沟道型弃渣场可分为截洪式、滞洪式、填沟式三种型式。A. 截洪式弃渣场的上游洪水可通过隧洞排泄到邻近沟道中，或通过埋涵方式排至场地下游。其防护措施布局应符合以下要求：●渣场上游来水采取防洪排导措施，包括排洪渠、排洪隧洞、排水涵；●渣体下游视具体情况修建拦渣坝、拦渣墙、拦渣堤等。防护措施顶高程不应低于下游主河道设防洪水位；弃渣场边坡应考虑洪水影响、立地条件和气候因素，采取混凝土、砌石、植物或综合护坡等措施。●渣场顶面宜采取复耕或植物措施。B. 滞洪式弃渣场下游应布设拦渣坝，具有一定库容，可调蓄上游来水。拦渣坝应配套溢洪、消能设施等。●拦渣坝应配套溢洪、消能设施等。●重力式拦渣坝宜在坝顶设溢流堰，堰型视具体情况采用曲线型实用堰或宽顶堰，堰顶高程和溢流坝段长度应兼顾来沙量、淹没等因素，根据调洪计算确定。●采取土石坝拦渣时，筑坝材料宜利用弃渣。●弃渣场设计洪水位以上坡面宜采取植物措施。C. 填沟式弃渣场上游无汇水或者汇水量很小，弃渣场下游末端应布置挡渣墙等构筑物。对于降雨量大于800mm的地区，应布置截排水沟以排泄周边坡面径流，并应结合地形条件布置消能、沉沙设施；降雨量小于800mm的地区可适当布设排水措施。渣场下游末端宜修建拦渣墙、拦渣坝等建筑物。降雨量大于800mm的地区应布置截排水沟以排泄周边坡面径流，结合地形条件布置必要的消能、沉沙设施；降雨量小于800mm的地区可适当布设排水设施。拦渣墙、拦渣坝应设置必要的排水孔。堆渣顶部宜采取复耕或植物措施，边坡宜采取综合护坡措施。2) 临河型弃渣场防护措施总体布置应符合下列规定：❶宜在迎水侧坡脚布设拦渣堤，或设置浆砌石、干砌石、抛石、柴枕等护脚措施。❷设计洪水位以下的迎水坡面宜采取斜坡防护措施；设计洪水位以上坡面宜优先采取植物措施，坡比大于1：1．5的，宜采取综合护坡措施。❸渣顶和坡面宜布设截排水措施。❹渣顶宜采取复耕或植物措施。3)坡地型弃渣场防护措施总体布置应符合下列规定：❶堆渣坡脚宜设置挡渣墙或护脚护坡措施。❷渣体周边有汇水的，宜布设截水沟、排水沟。❸弃渣场顶部宜采取复耕或植物措施；坡面应首先采取植物措施，坡比大于1：1的，宜采取综合护坡措施。4) 平地型弃渣场防护措施总体布置应符合下列规定：❶堆渣坡脚宜设置围渣堰，坡面宜布设截排水措施；不需设置围渣堰时，可直接采取斜坡防护措施，坡脚宜适当处理。❷弃渣场顶部宜采取复耕或植物措施；坡面应首先采取植物措施，坡比大于1：1的坡面宜采取综合护坡措施。❸填凹型弃渣应首先填平并复耕；当超出原地面线时，应符合本款前两项的要求。5) 库区型弃渣场应根据地形地貌、蓄水淹没可能对永久工程建筑物的影响，采取相应工程及临时防护措施；弃渣场可不采取植物恢复措施，有需要的应结合蓄水淹没前时段水土流失影响分析确定。

库区型弃渣场航拍（3）运行管理应根据水土保持工程规模和需要，确定水土保持设施保护范围，提出土地利用限制要求，提出相应的管理办法。临时占地的水土保持设施移交地方，应提出水土保持设施移交后管理与保护要求。07拦渣工程设计要点拦渣工程主要包括拦渣墙、拦渣堤、围渣堰和拦渣坝（1）拦渣工程设计关键问题拦渣工程的稳定性计算基础是首先在没拦挡工程条件弃渣及其场地是整体稳定的，弃渣体及其场地整体稳定性远远高于拦渣稳定性的重要性。因此，但不管采用什么型式的拦挡工程其本身只对弃渣外泄和滚落起拦挡作用，因此稳定计算仅仅是挡墙本身是否稳定的问题，这一点在设计中必须引起足够的重视。（2）设计原则拦渣工程类型应根据弃渣量及其堆放位置、型式、高度、周边地形状况与水文地条件确定。总体布局应统筹考虑上下游行洪安全，防洪标准应按国家标准及行业标准执行。拦渣工程应以少占耕地为原则，尽量选择荒沟、荒滩和荒坡等，并力求与造地结合起来。对防洪、稳定及安全有特殊要求的，可根据有关规范适当提高设计标准。（3）设计要求根据主体工程设计和调查核实，分析生产建设过程中的弃土、弃石、弃渣量及其物质组成并确定总弃渣量，初步明确弃渣任务与规模，初步拟定可行的弃渣方式和场所。进行必要的水文和地质查勘，确定主要的水文参数和地质要素，从技术、经济多方面比选分析弃渣及防护方案，包括工程类型、型式、规模、数量、位置、布局及建筑材料来源等；对影响项目本身及其周围地区安全的重大防洪，稳定等问题，应进行必要的勘测，掌握可靠的基础资料。从技术、经济、社会等多方面分析论证，明确拦渣工程的任务，比选拦渣工程类型、型式、规模、数量、位置、布局及建筑材料来源，场所和运输条件。对周边环境安全产生较大影响的特大型弃渣场，应进行专门调查与研究，水土保持设计应结合环境保护要求。弃渣场选址最理想的状况是由水土保持专业会同施工、移民、地勘等专业选择确定。（4）典型设计深度1)在不小于1:10000的地形图上绘制平面布置图；2)初步确定拦渣坝轴线位置，挡土墙走向及轴线位置；3)确定设计标准，初步确定建筑物的形式、主要尺寸和主要建筑材料；4)给出主要断面图；5)列表给出主要技术参数的取值（如内摩擦角、粘滞系数等）；6)给出稳定分析的公式、参数、结果和结论；7)列表给出主要工程量及单位工程量指标；8)明确适用范围