鄭沖泉

(云南水投牛欄江滇池補水工程有限公司，云南 昆明 650051)

1 概述

牛欄江—滇池補水工程是滇中調水近、中期重點工程，是滇池水環(huán)境綜合治理中的近期外流域調水工程，對增加滇池流域水資源量，提高水資源承載能力，改善水環(huán)境容量，協(xié)調昆明市及曲靖市的經濟社會發(fā)展具有重要意義。

整個工程由德澤水庫水源工程、干河泵站提水工程和輸水線路工程組成，工程自2013年12月底投運以來，已取得了良好的生態(tài)效益、社會效益和經濟效益。

德澤水庫樞紐區(qū)屬高山峽谷區(qū)，工程建設棄渣場的選擇較為困難，設計單位遵從安全、影響、水土流失、經濟等原則，多方踏勘選點，最終在德澤水庫壩址下游約3.2km的牛欄江右岸水井村民小組一沖溝內選擇了該工程的棄渣場，該渣場屬溝道型，距德澤鄉(xiāng)1.2km，是德澤水庫樞紐工程區(qū)設計的3個棄渣場之一，原設計的沙鼓棄渣場因存在征地、交通等諸多困難，被迫放棄，最終該渣場承擔除料場外的工程區(qū)所有棄渣，堆渣高程1685～1787m，堆渣坡比1∶2。工程竣工時棄渣總量達到156萬m3，成為整個牛欄江—滇池補水工程最大的一個棄渣場，如圖1所示。

圖1 竣工后的水井渣場

工程開工以后，水井渣場攔擋及排水工程措施均按設計進行了施工，對該渣場及周邊設施起到了重要的防護作用。

2 水井渣場投運以來遭遇的幾次地質災害

2.1 2014年渣場災害

2014年7月3日下午，工程區(qū)降雨量達53.5mm，致使渣場南東部排水溝因小型泥石流淤塞或損毀，渣場范圍外匯入的洪水因排泄受阻，漫過排水溝直接沖入渣場上部復墾的耕地和進場道路，造成中上部復墾的耕地及渣體沖刷破壞嚴重。

為消除隱患，保證渣場頂部復墾的耕地、周邊居民和設施的安全，結合渣場現(xiàn)狀，2014年11月—2015年5月，工程建設指揮部組織對損毀部分進行了修復。

2.2 2015年渣場下部進場公路災害

2015年8月，水井渣場下部公路路面出現(xiàn)縱向裂縫，當年11月沾會高速公路跨江大橋項目進場施工，施工期間，重型設備及車輛反復碾壓，至2016年3月路面裂縫加寬加深，最大縫寬約15cm，最大可測縫深約1m，如圖2所示。大橋施工單位對出險路基未進行有效加固處理，僅用小石和砂對裂縫進行了充填。

圖2 渣場下部進場公路裂縫

2.3 2017年渣場左側山體滑坡災害

2017年7月7日凌晨，工程區(qū)降雨量達77.5mm，渣體北東側山體塌方，引發(fā)泥石流，北部局部渣體排水溝被沖毀，泥石流沿排水溝流淌至渣體下部進場公路上，公路周邊排水溝及涵洞堵塞。災后，鄉(xiāng)政府組織對泥石流進行了簡單清理。

2017年9月5日下午至6日凌晨，工程區(qū)再次迎來2017年最強降雨，12h降雨量達121.5mm，渣體北側排水溝再次被泥石流侵襲沖刷，渣體下游過公路涵洞再次被淤塞，渣場周邊排水溝多被泥石流淤堵，排水不暢，洪水沿公路路面和馬道排泄，部分洪水沿公路裂縫下滲，使公路路基飽和軟化，9月6日8∶30—9∶00渣場左岸山體滑坡，路基向江面水平滑移距離約90m，左岸山體滑坡過程中波及下游側渣體，致使渣場上游側渣體被牽引下滑，蠕滑過程中渣體馬道上下滲的洪水擴大了滑坡的規(guī)模，加速了滑坡進程，整個滑坡范圍長約70m，滑坡后緣最大高差約20m，對外交通中斷，如圖3所示。

圖3 2017年災后的水井渣場

為徹底消除隱患，保證渣體、渣場和過往群眾及下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)的安全，2018年5月—2019年1月，項目業(yè)主單位組織對渣場災害進行了系統(tǒng)治理。

以上3次災害治理費用超過1200萬元，損失巨大。

3 渣場災害原因分析

3.1 汛期短時強降雨

2014年7月3日12h的降雨量53.5mm，2017年7月7日12h降雨量77.5mm，2017年9月5—6日12h降雨量121.5mm，均達到大雨—大暴雨等級。根據(jù)水利水電工程棄渣場分類，水井渣場為溝道型，徑流面積約2km2，渣場源頭分東側和東南側2條支溝，兩沖溝源頭均有季節(jié)性巖溶水補給，屬地形分水嶺外補給的水源。因出水點位置較高，汛期呈瀑布狀下泄，是整個渣場的主要水源，同時因水力坡降較大，對溝口沖刷破壞較大，是渣場災害的主要外因。

3.2 渣場外圍排水系統(tǒng)設計不合理

根據(jù)技施設計階段的設計，水井渣場主要布設了以下水土保持工程措施：在渣場底部設置碾壓式攔渣壩1座，在渣場內各主、支溝底部設置排水盲溝，在渣體周邊設置通暢的截、排水溝，在攔渣壩下方設置沉沙池1座，并與渣場底部排水盲溝和周邊排水溝相連通，形成排水體系。

經竣工后運行檢驗，渣體內的排水系統(tǒng)基本可靠，但渣場周邊排水系統(tǒng)不暢，每次災害均由渣場周邊排水系統(tǒng)不暢造成。

3.2.1渣場周邊排水溝布置和襯砌形式不合理

渣場周邊的排水溝布置緊靠渣體，溝底建基面不均勻沉降明顯，采用漿砌石排水溝易沉降錯斷，泄流防滲脆弱，加之洪水的沖刷，較易被破壞，外來洪水不能排泄在渣體之外而直接沖入復墾的耕地上，毀壞耕地和渣體，危及渣體下游的公路和鄉(xiāng)鎮(zhèn)安全。

緊靠山體位于基巖建基面上的排水溝，因山體多為砂泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，質地相對疏松，易風化剝蝕，汛期易形成小型泥石流，因溝頂未設置蓋板，泥石流常常淤滿排水溝，切斷了洪水的排泄通道，致使洪水漫入渣體。

北側靠公路段222m排水溝，地形高差達62m，坡降i=0.279，排水溝底板未設置消能措施，建基面未設置抗滑措施，一坡到底，每次洪水過后漿砌石排水溝均會被沖垮如圖4所示。

圖4 陡坡段排水溝損毀情況

3.2.2對渣場源頭洪水的危害認識不足

渣場徑流區(qū)面積不大，本區(qū)產生的徑流小，但汛期地形分水嶺外補給的巖溶水是造成渣場災害的主要原因，未能在洪水進入渣體排水溝之前進行有效地預防，兩沖溝產生的泥石流首先淤積和沖毀渣體頂部的排水溝，導致渣體泥石流的產生，加劇渣場中下部的災害程度，如圖5所示。

圖5 東側沖溝泥石流

3.2.3未考慮汛期渣場周邊道路排水溝泄洪的影響

渣場所處沖溝為渣場周邊地表和地下水的排泄區(qū)，進出渣場、樞紐工程區(qū)及周邊村莊的道路從渣場下部和中部穿過，路邊排水溝靠山體側為砂泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，質地相對疏松，易風化剝蝕，施工期間道路拓寬時，邊坡未進行支護處理，汛期易形成小型泥石流，同時因溝頂未設置蓋板，泥石流常常淤滿排水溝，改變了洪水的排泄通道，增加了對路面的侵蝕破壞，是加劇渣場左岸山體滑坡的主要原因如圖6所示。

圖6 進場道路排水溝被泥石流淤塞

3.2.4未考慮溝口攔渣壩下游進場公路涵洞的泄洪能力

未考慮渣場徑流區(qū)的徑流量和渣場的安全等級，沿用原鄉(xiāng)間公路的2根管徑1m的預制管排泄，泄洪斷面不足且易被雜物堵塞，清理不方便，導致渣場匯集的洪水無法正常排泄，漫溢至公路，沿公路裂縫下滲，軟化路基，導致渣場上游側山體滑坡，并波及渣體，擴大了災害的程度和范圍，如圖7所示。

圖7 渣場下游穿路排水涵洞

3.3 渣場所處地質環(huán)境差

渣場基巖主要為寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組(∈1c)頁巖夾粉砂巖、泥質粉砂巖，巖層產狀8°∠20°，總體傾向渣場沖溝右側偏上游，薄層狀，強風化為主，裂隙發(fā)育，巖體破碎；無大的地質構造發(fā)育痕跡。根據(jù)GB18306—2015《中國地震烈度區(qū)劃圖》，渣場區(qū)域地震基本烈度為Ⅷ度。溝道坡降大，物理地質作用強烈，不良地質現(xiàn)象以兩岸崩塌和淺表性滑坡為主。

渣場西側受牛欄江切割的影響，與渣體底部形成高約25m的臨空面，渣場基巖屬軟質巖類，承載力基本能滿足上部荷載的要求，但抗滑穩(wěn)定性差。渣場最終棄渣量156萬m3，最大堆渣高度62m，渣場地形最大高差102m。根據(jù)NB/T35111—2018《水電工程渣場設計規(guī)范》，該渣場規(guī)模屬大型2級，失事對環(huán)境的危害程度為較嚴重。根據(jù)渣場所處的地形地貌及地質條件分析，渣場所處地質環(huán)境較差，總體處于穩(wěn)定性差—不穩(wěn)定狀態(tài)。

3.4 缺乏管護主體

渣場表層土地復墾驗收后，交由屬地政府管理，但其僅對復墾土地進行使用，未能對渣場周邊排水系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)，小的缺陷得不到及時修復和維護，最終使災害擴大。

4 溝道型渣場設計和管理思路

4.1 渣場周邊排水系統(tǒng)的設計

對于溝道型渣場，除渣體內部排水系統(tǒng)按規(guī)程規(guī)范設計外，應根據(jù)地形地質條件合理設置渣場周邊排水系統(tǒng)，截(排)水溝設計流速應滿足淤積流速和沖刷流速的要求。為避免地基不均勻沉降造成排水溝損害，少用或不用漿砌石襯砌，建議采用鋼筋混凝土襯砌，并做好防滲處理，臨近山體且地質條件較差的部位，邊坡無法(未)處理時建議設置成箱涵或加蓋板，溝頭應設置鋼筋石籠和沉砂池，確保汛期排水通暢。匯至渣場沖溝的外圍排水系統(tǒng)也應按此設計，確保外圍洪水不對渣場產生影響和破壞。

地形坡降較大的地段設置跌水式鋼筋混凝土排水溝(涵)，底板增加抗滑錨桿，頂部視地質條件增設蓋板。

攔渣壩下游的排水系統(tǒng)應能迅速暢快排泄渣體及周邊匯集而來的洪水，確保渣體及渣場穩(wěn)定。

4.2 對渣場穩(wěn)定性評價

根據(jù)NB/T35111—2018對渣場級別進行劃分，并結合地形地貌及地質條件等綜合評價場地的穩(wěn)定性，做到因地制宜、安全可靠、經濟合理，并滿足環(huán)境保護與水土保持要求。對地質條件適應性差的渣場，提前采取相應的工程措施。

4.3 采用綜合治理措施

渣場攔擋、邊坡防護、防洪排導等采用工程措施保障其穩(wěn)定性，渣體邊坡及渣場外圍采用植物與工程相結合的綜合措施來控制地表徑流，減小水土流失，保證邊坡的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮生態(tài)治理的效果，構建和諧的生態(tài)環(huán)境。

4.4 明確責任主體

鑒于渣場復墾驗收后屬地政府無專業(yè)人員和經費對其進行維護保養(yǎng)，為確保渣場綜合效益的發(fā)揮，減少渣場對周邊環(huán)境的影響，建議渣場竣工驗收后由項目業(yè)主單位做好日常監(jiān)測與管理，屬地政府做好使用管理工作。

5 結語

(1)汲取近年來頻發(fā)的渣場災害事故教訓，建議水利水電工程渣場的設計和管理工作應與主體工程同等對待，加大投入，確保水利水電工程綜合效益的發(fā)揮。

(2)溝道型渣場因三面環(huán)山，具備泥石流產生的所有要件，是水利水電工程建設中水土流失的重要區(qū)域，如何防治泥石流對對渣場的影響，是棄渣場工程水土流失防治工作的重點。同時溝道型棄渣場較其他類型的渣場水土保持措施設計更為復雜，渣場治理應當堅持“綜合治理、系統(tǒng)治理和源頭治理”的方針，將棄渣場變成生態(tài)工程和民心工程。

(3)水毀是棄渣場破壞的重要形式之一，因此，合適的排水方案是確保溝道型渣場穩(wěn)定的關鍵，外圍截(排)水溝設計應根據(jù)地形地貌、地質、水文和施工等條件綜合分析，采用不同的設計方案。

(4)渣場的安全使用設計是基礎，良好的施工質量是保障，后期的運行管理是關鍵。