水利水电工程弃渣场设计

2022-01-18


弃渣场是水土保持设计的重点对象,弃渣场设计不当,轻则引起水土流失、不利于农田耕种,重则引起渣体滑坡、形成泥石流灾害,威胁下游公共设施和群众生命与财产安全,造成重大危害事故,因此弃渣场的选址及其防护设计是弃渣场稳定运行的基础,下面主要对弃渣场的设计过程进行详细介绍。

 一、弃渣场选址

根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2017)、《水利水电工程水土保持技术规范》(SL575-2012),弃渣场分类有沟道型、临河型、坡地型、平地型、库区型,其选址有如下规定:

1、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置弃渣场。

2、弃渣场应不影响河流、沟谷的行洪安全。

3、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。

4、对于高山峡谷等施工布置困难区域,经技术经济论证后可在库区内设置弃渣场,但应不影响水库设计使用功能。

5、弃渣场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,地基承载力满足堆渣要求。

6、渣场布置宜避开天然滑坡、泥石流、岩溶、涌水等地质灾害区。

 

二、安全防护距离

弃渣场与重要基础设施之间应留有安全防护距离,可按下表规定确定。

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  三、弃渣场级别及设计标准

1、弃渣场级别应根据堆渣量、堆渣最大高度,以及弃渣场失事后对主体工程或环境造成的危害程度,按下表规定确定。

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2、弃渣场及其防护工程抗震设计烈度采用场地基本烈度,基本烈度为Ⅶ度和Ⅶ度以上的应进行抗震验算。

3、弃渣场临时性拦挡防护工程防洪标准应取35年一遇,当弃渣场级别为 3级以上时,防洪标准可提高10年一遇。

4、弃渣场排水设计标准采用35年一遇510min短历时设计暴雨。

 

四、排水工程设计流量计算

永久截排水沟设计排水流量,采用小流域面积设计流量式计算:

 

式中  Qm——设计洪峰流量,m³/s

——径流系数,通过表4.1查取;

      q——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度, mm/min

      F——集水面积,km²。

 

4.1                    径流系数参考值

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 式中  q5,10——5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度,mm/min,根据《水利水电工程水土保持技术规范》图5.3.1-1查取;

      Cp——重现期转换系数,为设计重现期降雨强度qp同标准重现期降雨强度q5的比值,根据《水利水电工程水土保持技术规范》表5.3.1-2查取。

Cp——降雨历时转换系数,为降雨历时t的降雨强度qt10min降雨历时的降雨强度q10的比值,根据《水利水电工程水土保持技术规范》表5.3.1-3查取。

 

五、弃渣场稳定计算

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。

1、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。

①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。

②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。多雨地区的弃渣场还应核算连续降雨期边坡的抗滑稳定,按非常运用工况采用。

2、计算方法

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。

3、补充说明

弃渣场用于填坑、填塘,可不进行弃渣场稳定计算;弃渣量大于1000m3且堆渣高度大于100m,或者地震基本烈度大于Ⅶ度区域的3级及以上弃渣场,应进行还专门的分析研究。

 

六、弃渣场防护措施总体布置

不同弃渣场的工程防护措施体系见下表:

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