以某高速公路为例分析弃渣场水土保持典型设计_陈浩.pdf
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1、 73 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 (第 50 卷)Heilongjiang Hydraulic Science and Technology (Total No.50)以某高速公路为例分析弃渣场水土保持典型设计陈 浩(深圳市深水水务咨询有限公司,广东 深圳 518000)摘 要:以某高速公路为例,概述工程地理位置及挖填方量的基础上,进行了弃渣场水土保持典型设计探讨。结果表明,高速公路建设前必须明确弃渣场设置和水土保持的关系,并在对弃渣场选址、运输条件、环境影响、水保措施等进行全面论证和合理设计,从而将高速公路弃渣对周围环境的不利影响降至最低。
2、关键词:高速公路;弃渣场;水土保持;典型设计 中图分类号:U415;S157 文献标识码:B文章编号:1007-7596(2022)12-0073-04 收稿日期 2022-11-21 作者简介 陈浩(1 9 8 8-),男,河南信阳人,工程师,从事水土保持方面的工作。0 引言高速公路建设过程中挖方总体大于填方,填挖不均衡,不可避免地需要设置弃渣场,如果设置不当,不仅会占用大量耕地林地,还会对周围生态环境恢复、生物多样性及区域经济发展带来安全隐患,造成土壤侵蚀和水土流失,诱发滑坡、崩塌、泥石流等自然灾害,增大环境治理难度。可见,弃渣场选址及水土保持防护设计是公路建设中必须面临的重要问题。1 工
3、程概况某高速公路的路线为西南、东北走向,全线由两期工程组成。一期工程(本次实施段)起点设于水厂处,与本项目二期工程及同时建设的市政连接线相连,终点接入现状深汕、惠盐高速公路立交,与粤东地区的高速路网相连。途经多个工业区,路线全长31.1km。受本项目影响的水体有水库、公园、河道等。本项目起点段经过水库,与水库水体近端距离约 300m。2 土石方平衡分析本项目地处山岭重丘区,地形起伏大,主线开挖深度最大达 30m,平均开挖深度约 10m。路基填方高度最大约为 25m,平均填土高度约为 10m。主线路基填方共计 641.82 万 m3(包括服务区回填约120 万 m3),挖方共计 816.44 万
4、 m3(其中隧道出渣约 155 万 m3,原地貌表土剥离 12.5 万 m3)。土石方分为路基土石方和隧洞出渣,通过横、纵向土石方调配后仍有大量弃方,包括临时堆放表土 12.5万 m3在内的弃方总量 174.62 万 m3,全部弃置于选定弃渣场和政府指定合法弃土受纳场。本工程水土保持方案报告书所推荐的弃土去向为:尽量保证项目区内土石方平衡,充分利用立交桥中间内部空地,填平后绿化;充分利用项目建设区路基与周边山体形成的沟谷,填平沟谷后实施土地复垦,栽植树木绿化,形成林地。现场调查结果显示,K7+400 K 8+200 段主收费站及服务区等建设区可容纳约 120 万 m3弃渣;充分利用主体设计的
5、1#、2#弃渣场,解决 115.05 万 m3弃渣和剥离 12.5 万 m3表土;K20+000 K24+000 段弃土可以运至政府指定合法弃土受纳场处理。土石方平衡流向框图,见图 1。DOI:10.14122/ki.hskj.2022.12.003 74 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 (第 50 卷)Heilongjiang Hydraulic Science and Technology (Total No.50)注:箭头线上数据单位均为万 m3图 1 土石方平衡流向框图3 弃渣场水土保持典型设计弃渣场属于沟道型结构,沟底比降 0.12,最大
6、堆渣高度达到 48.6m,每 5m 高设置一级 5m 宽的平台,共设置 10 级平台;为便于向两侧排水,渣体平面按照微拱形设置,在平台和弃渣场四周分别设置排水沟和截水沟,弃渣结束后按照防治规划进行植被恢复。3.1 占地及防洪标准在 1:10000 地形图上复核弃渣场库容和占地,结合分层堆放方式进行每层弃渣上下面积量取,求出面积均值,并依据堆高确定每层库容以及累计库容,得出弃渣场库容曲线1。按照水土保持工程设计规范,该高速公路弃渣场堆渣体积共174.62万m3,弃渣场级别为4级,挡渣墙为 5 级,排洪工程 4 级,挡渣墙安全系数,见表 1。弃渣场中断面不同频率洪水水位剖面图,见图 2。该弃渣场防
7、洪标准按照 30a 一遇设计,50a一遇校核。表 1 挡渣墙安全系数工况挡渣墙级别抗倾覆安全系数抗滑稳定安全系数正常运用5 级1.401.20非常运用5 级1.301.05图 2 弃渣场中断面不同频率洪水水位剖面图3.2 截水沟及排水沟该高速公路弃渣场洪峰流量2按照下式确定:Q洪=0728kiF (1)i=KpH0t (2)式中:Q洪为洪峰流量,m3/s;k 为径流系数;i 为暴雨强度均值,mm/h;F 为山坡集水面积,km2;Kp为模比系数;H0t为平均暴雨量,mm/h。相关参数取值可通过查阅工程所在低水文手册得出,洪峰流量相关参数取值,见表 2。表 2 洪峰流量相关参数取值相关参数H0t变
8、差系数 CvKpi30a 一遇23.10.542.1249.3050 a 一遇23.10.542.2652.13该高速公路弃渣场四周为地形起伏山地,径流系数 0.62,弃渣场范围内汇水面积 0.17km2,其中右侧汇水面积约为 0.11km2,以此为汇水面积值进行洪峰流量计算,洪峰流量计算结果,见表 3。表 3 洪峰流量计算结果项目1h 暴雨强度均值/(mmh-1)汇水面积/km2洪峰流量/(m3s-1)30a 一遇49.300.110.8750a 一遇52.130.110.94根据以上成果,出于施工便利性考虑,弃渣场截水沟应采用矩形断面排水沟,比降 1.998%,截水沟断面面积按照下式确定:
9、QAC Ri=设 (3)根据上式推导得:2 31 21QAC RiA Rin=设 (4)式中:Q设为设计流量,m3/s;A 为截水沟断面面积,m2,A=bh,b 为截水沟设计宽度,h 为截水沟设计深度;i 为坡比,i=2(b+h);R 为水力半径,m,R=A|x,x为湿周;C为谢才系数,C=R1/6/n,n为糙率。75 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 (第 50 卷)Heilongjiang Hydraulic Science and Technology (Total No.50)将该高速公路弃渣场截水沟相关参数取值代入式(4)得出设计断面过水能
10、力计算结果,设计断面过水能力计算结果,见表 4。由表中结果可知,该公路工程弃渣场截水沟断面宽 0.7m、高 0.5m,出于安全考虑,应增加 0.2m 的安全超高,同时通过 0.4m 厚的浆砌石护面。表 4 设计断面过水能力计算结果参数断面面积/深度/m 宽度/m 糙率 坡比 湿周/m 水力半径/m 谢才系数 设计流量/(m3s-1)取值0.350.50.70.03 0.122.400.1529.021.34 此外,还应在平台内侧增设长 40cm、宽 40cm 的横向矩形排水沟,并通过0.4m厚的浆砌片石护面。3.3 挡渣墙考虑到该公路施工所产生的弃方量较多,故必须按照先拦后砌的原则弃渣,并在弃
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