火力发电和输变电等电力工程建设弃土（渣）及临时堆土水土保持措施综述

王亚西

【摘 要】电力工程建设产生的弃土（渣）和临时堆土若处置不当极易发生水土流失，采取有效的针对性防护措施对主体工程安全和保护区域生态均具有重要意义。各种电力工程受地形、地质、项目组成和施工工艺的影响，项目实施产生的弃渣类型、数量、堆放时间和处置方式各不相同。本文对不同电力工程弃土（渣）来源及特点进行了相关分析，对不同电力工程施工过程产生的弃土（渣）和临时堆土的处理方式和防护措施设计进行研究，期望能够为电力工程建设弃土（渣）和临时堆土的水土流失防治提供参考。

【关键词】电力工程；弃土（渣）；临时堆土；水土保持措施

中图分类号： S157.X8 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0100-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.045

近年来，随着经济建设的快速发展，电力、交通、水利、通讯等基础设施建设造成了大量新的水土流失。开发建设项目的水土保持也越来越引起人们的重视[1-7]。弃土（渣）和临时堆土是电力工程建设水土流失的主要发生区域。这些弃土（渣）和临时堆土多为松散堆积物，边坡处于临界稳定状态， 弃渣后较长时间内表面裸露，易受外力扰动而引发水土流失，甚至可能诱发滑坡、泥石流等地质灾害 [5-10]。因此， 弃土（渣）和临时堆土的合理处置和科学防护，是电力工程建设水土流失防治的关键。

1 不同电力工程弃土（渣）来源分析

1.1 输变电工程弃土（渣）来源分析

输变电工程包括变电站、架空输电线路和电缆线路等几种不同的项目。通常情况下，变电站场地平整、地基处理、变电构架及其支架基础开挖余土是变电工程弃土（渣）的主要来源；塔基基础施工余土是架空线路弃土（渣）的主要来源；电缆输电线路的主要弃土（渣）来源于电缆沟或电缆隧道施工余土；另外，输变电工程施工道路和供排水管线也会产生少量弃土（渣）。但由于输变电工程施工道路和管线工程较短、土方量不大，多就地平整于施工区周边。

1.2 发电工程弃土（渣）来源分析

发电工程由于利用能源的不同和施工工艺的差别，导致了各发电工程在弃土（渣）量、堆放时间、处置方式等方面存在较大差异。风电场的主要弃土（渣）来源为风机组基础施工产生的余土。与风电场不同，火电、核电和水电的生产运行所需的配套工程较多，工程规模较大。交通运输道路、供排水管线、蓄水工程的修建和弃土（渣）场的平整均会产生大量土石方。这类电力工程的交通运输道路和供排水管线相对较长，工程量较大，土石方量也较大。受挖填方的施工时段、材料质量、标段划分、运距等诸多因素的影响， 要做到施工区内土石方挖填平衡是非常困难的。因此， 不可避免有借方和弃渣的情况发生[1-2]，部分工程还需设置弃土（渣）场。场区平整、交通运输道路、供排水工程等配套工程建设过程产生的大量弃方是此类工程主要的弃土（渣）来源。不同电力工程弃土（渣）来源及特点详见表1。

2 不同电力工程的弃土（渣）处理方式

点线结合的电力工程如：输变电工程和风电工程，具有跨距长，扰动面广，单个扰动区域弃土（渣）量小等特点。这部分工程多分标段施工，施工期较短，弃土（渣）堆放时间更短。施工结束后弃土（渣）就地平整，不外运、不设弃土（渣）场。

生产建设类电力工程如：火电、核电和水电等发电工程的运行，需建设运输道路、供排水工程、蓄水工程等配套设施。这些配套工程规模、土石方量相对较大、建设工期长。部分工程还属生产建设类项目，运行期也会产生弃渣。此类工程弃土（渣）具有来源广、土方量大、堆放期间长、很难就地平整等特点，需设专门的弃土（渣）场存放。不同电力工程施工土石方量详见表2。

单位：万m3

注：①表中数据除风电场外，其余数据均摘自《开发建设项目水土保持损益分析研究》[11]中的研究数据；

②风电场数据根据实际生产工作经验确定，表中风电场土方挖填量数据按50台风机装机规模考虑。

3 水土保持防治措施设计

3.1 弃土（渣）防护措施

3.1.1 就地平整型弃土（渣）防护措施

受风力资源分布的限制，风电场多位于山区。风电场和山丘区输变电工程施工弃渣具有弃渣堆放困难、弃渣点多、弃渣量小及弃渣时间短等特点。为避免土方倒运过程中破坏沿线植被和产生新的水土流失，这类工程的弃土（渣）无法远运，应就近安置。该类弃渣水土流失防治措施如下：

（1）挡渣墙

对于周围地形坡度较陡的区域，应采用浆砌石挡渣墙对弃渣实施拦挡。挡渣墙的结构形式较多，一般采用重力式挡墙，用块石、水泥砂浆砌筑和勾缝，墙体高度3m以内较多。挡渣墙的墙基应在原状土层上，并每隔2m设一个泄水孔，预埋设φ100PVC管。当墙体较长时，每隔10～20m设置伸缩缝。当地基有变化时，需加设沉降缝。

（2）浆砌石截（排）水沟

在挡渣墙坡脚处及坡度较陡的塔基、风机基础周边设浆砌石截（排）水沟，以防止雨水对弃渣进行冲刷。通常，排水沟水力坡降按5‰考虑，断面为矩形。

3.1.2 弃土（渣）場防护措施

水电站站址通常选择在山峦叠嶂、沟谷纵横、坡陡沟深、相对高差大的地方[12]。工程基础开挖、清基、削坡、取土石（料）场弃渣、施工道路修建会产生大量废弃土石方；核电工程的电厂辅助系统如：循环水系统、供排水系统、防洪工程、交通运输道路等工程建设会产生大量土方。此类工程弃渣量大，弃渣时间长，很难做到项目间土方平衡，需设单独的弃渣场对弃土（渣）进行堆放。就火力发电厂而言，运行期还会产生大量灰渣，需设贮灰场进行存放。通常弃渣方式可分四类： （1）填洼（塘）弃渣；（2）沟道弃渣；（3）坡面弃渣；（4）平地弃渣[10]。最常用的弃渣方式为填洼（塘） 弃渣和沟道弃渣。

对于填洼（塘） 弃渣，这类弃土（渣）场一般在弃土结束后覆土，当年即可耕作， 所以一般不需采取防护措施。本文重点介绍沟道弃渣的水土保持防护措施。对于沟道弃渣，弃渣场应布置在附近冲沟低洼地、荒坡地等，尽量靠近施工现场，以减少弃渣运距。为确保渣（土）体稳定，弃渣（土）体边坡坡度应采用1∶1.75 或1∶2，当渣体堆高大于5m时，每隔5m应设置2～4m宽的平台。弃渣场主要水土保持措施如下：

（1）工程措施

①拦渣工程

为保证弃土（渣）的稳定，需对弃土（渣）的边坡坡脚修筑浆砌块石拦挡工程进行防护，主要拦挡工程有挡渣墙、拦渣堤和灰坝等。挡渣墙设置在堆渣坡脚，当弃渣堆高超过5m时，必须设置拦渣堤防护[13]。对火力发电场而言，灰场需设置灰坝，干灰场灰坝由挡灰堤和后期碾压灰坝两部分组成。挡灰堤堤高约1m，一般为均质土堤，环灰场一周。挡灰堤作为后期碾压灰坝的坡趾，之后采用灰渣分层碾压，逐步堆高，最终形成整个灰坝及灰渣场。拦渣坝或拦灰坝应设在沟道较窄处， 初期坝高不超过20m[6]。

②综合护坡工程

根据《开发建设项目水土保持技术规范》规定，弃土（渣）形成的坡面，需进行护坡工程[14]。坡面每升高10m，留设4m宽平台，渣坡稳定后，采取护坡工程进行防护。对于高度大于5m的弃灰（渣）场边坡，应对每级坡面的坡脚采用干砌石或浆砌石方式进行防护；高度小于5m的边坡，可采用预制混凝土网格植草护坡，以保证该级坡面渣土体的稳定。

③排水工程

对于“沟谷”地形的弃土（渣）场，地表水是影响其稳定性的关键因素，为防止弃渣场发生冲沟或泥石流等水土流失灾害，需对弃渣场设置防洪、排涝措施，具体工程措施如下：

（1）截流沟

在渣（灰）场外围设截洪沟，可以将流域上部的水经排水沟直接排至拦渣坝（灰坝）下游，减少弃土（渣）场内的汇水量，确保弃土（渣）场的正常运行。通常在弃土（渣）场上游边界外1.0～3.0m处修建截水沟，将平台汇水和坡面汇水引排至下游。

（2）陡坡排水沟

为将弃土（渣）场平台及坡面雨水排出，减少雨水渗透，在拦渣坝（灰坝）两侧坡面设置陡坡排水沟，排水沟采用浆砌石砌筑。

（3）弃渣坡面横向排水沟

弃土（渣）场堆放边坡每隔10m，留设4m宽平台，在平台内侧设置横向排水沟将坡面汇水引至坡面两侧陡坡排水沟，考虑到平台土体结构，排水沟采用预制混凝土结构。

（4）沉沙池

弃土（渣）场排水沟下游设计沉沙池，采用浆砌片石砌筑，沉沙池与排水明渠相连，将上游洪水引排至下游。

（5）排水明渠

上游汇水经沉沙池沉沙、消能后经排水明渠排至下游自然沟道排走。排水渠采用浆砌石砌筑，排水明渠出口两侧为浆砌石护坡“八字”墙。

（2）植物措施

①弃土（渣）场防护林带

为减少大风天气对弃土（渣）场扬尘的影响，其周围一般营造速生防护林带。绿化带主要在弃土（渣）场上风向采取紧密型结构，降低风速，减缓风对灰（渣）的吹蚀，下风向采取疏透型结构，利于风的流通，避免在下风向形成旋风，形成对灰渣的反向吹蚀。树种选择除具有耐旱瘠薄外，应具有根系发达、生长迅速、冠幅大、抗风能力强等特点，林间可撒播草籽。

②灰渣顶面绿化

灰渣在灰（渣）场内分条块堆放，每一条块达到设计标高后立即覆土，然后撒播草种以减少裸露地表，避免产生较强的水土流失。通常考虑到灰（渣）场30cm以下土壤贫瘠，对该区的绿化只考虑撒播种草。

3.2 施工临时堆土防护措施

考虑到土石方工程的时间、空间分布，电力工程建设开挖的部分土方将在场地平整过程中用于回填。施工前先对场地进行平整，剥离表土，为后期覆土、绿化做准备。受施工时序的限制，厂（站）区的基槽余土也需要暂时堆放。这些临时土方的堆放均需采取防护措施。

（1）挡板拦挡

变电站站区或电厂厂区施工过程中，由于挖填土石方在时间、空间上不能均衡同步，需考虑在厂（站）区设置临时堆土场，用于堆放剥离表土和基槽余土。施工阶段，采用挡板对临时堆土进行拦挡。挡板拦挡主要用于场地相对平坦的施工区域。

（2）临时编织袋拦挡

考虑到山丘区水土流失较严重的特点，对位于山区塔基区、风机区和水电站施工道路等施工产生的临时土石方，需采用编织袋装土拦挡。先在临时堆土区四周修筑编织袋土袋挡墙，再将临时堆土堆砌其中。

（3）苫布覆盖

由于临时堆土土体松散，坡面裸露，如遇大风、暴雨等恶劣天气易发生严重的水土流失。应采用苫布覆盖临时堆土，可避免临时堆土坡面发生水土流失。同时应在堆土区四周坡脚处用装土的编织袋对苫布进行压盖，以防止苫布被大风掀开。

4 结语

弃土（渣）和施工临时堆土的防护是电力工程水土流失防治的重点，水土保持措施应根据施工区地形、施工工艺、施工期长短、弃土（渣）处理方式等因素，综合比较选择。本研究结论如下：

（1）电力工程施工弃土（渣）应遵循 “先挡后弃”的原则，对施工临时堆土可采用编织袋、挡板等拦挡措施进行挡护。为避免大风、暴雨等恶劣天气的影响，渣土表面用苫布或土工布遮盖。

（2）位于山区的输变电工程、风电工程等电力工程，施工弃土（渣）量小，弃渣点分散，弃渣外运困难，该类弃渣处置可就地平整或堆置。为保证渣体稳定，需设挡渣墙、排水沟等工程措施对渣体进行防护。

（3）水电、火电等发电工程施工期长、弃渣量大，项目建设需设置一个或多个弃渣（灰）场。渣（灰）场在弃渣（灰）前应设置挡渣墙和排水设施， 渣（灰）场下游需修建拦渣（灰）坝进行防护。对于沟道型渣场，需对渣场上游及渣场平台等区域设置截、排水设施进行防护；渣（灰）场周边应设置防护林；弃渣结束后，可对渣场平整覆土，然后对渣体顶面进行绿化。

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