南水北调中线一期工程弃土弃渣场布置研究

　　摘要:在南水北调中线一期工程总干渠陶岔至鲁山段的施工组织设计中,弃土弃渣场规划成为施工总布置最主要的设计内容。在可研阶段,弃土场布置采用两侧弃土结合集中弃渣的方案;在初步设计阶段,根据实际情况的变化采用了全部集中弃土方案,并在设计过程中多次深入现场与地方相关部门沟通和协调,经优化调整后,在保护耕地和减少对社会环境的影响及工程技术经济指标之间取得了初步的平衡。

　　关键词:弃土场规划; 总干渠; 施工布置; 南水北调中线工程

　　中图分类号: TV87 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 4179 (2009) 24 - 0044 - 02

　　在南水北调中线一期工程总干渠陶岔至鲁山段的施工组织设计中,由于挖填工程量大,弃方多,工程占地面积大,如何规划弃土场对占用耕地及工程投资很敏感,加之其他诸多因素的影响,使得弃土场(包括弃渣场)的规划布置成为其施工总布置设计中最主要的设计内容。

　　南水北调中线一期总干渠工程自陶岔渠首起,经河南、河北,输水至北京、天津,线路全长约1 432 km,以明渠为主,土石方开挖约8. 84亿m3 ,土石方填筑约3. 12亿m3 ,混凝土约3 150万m3。

　　在可行性研究阶段,南水北调中线一期总干渠工程共分为9大段,陶岔至沙河南段是其起始段,长约239 km。在初步设计阶段,陶岔至沙河南段划分为11个设计单元,陶岔至鲁山段工程共包括其中的9个设计单元,起点位于陶岔渠首,终点位于平顶山市叶县与鲁山县界,长约216 km,工程布置上以明渠为主,共有各类建筑物292座,其中河渠交叉建筑物27座,左岸排水建筑物92座,渠渠交叉建筑物27座,分水口门10座,跨渠公路桥132座,铁路交叉建筑物4座;主体工程主要工程量:土石方开挖约1. 52亿m3 ,土石方填筑约0. 66亿m3 ,混凝土约418万m3。

　　在线路布置上,该渠段起始于南阳盆地的西部边缘地区,沿伏牛山脉南麓山前岗丘地带及山前倾斜平原,总体呈北东向过汉淮分水岭的方城垭口,至平顶山市叶县保安镇逐渐呈弧形折转北西向穿越伏牛山东部山前古坡洪积裙及淮河水系冲积平原后缘地带,止于平顶山市叶县与鲁山县界。

　　该渠段的地貌以低矮的垄岗和河谷平原交替分布为特征,间夹基岩残丘,所经过地区大部分为耕地。在工程地质方面,该渠段分布有膨胀土(岩)约165 km,约占该渠段长度的76%。由于本渠段的土方工程量很大,而开挖料作为利用料的数量有限,因此其中大部分只能作为弃土弃渣,根据土石方调配与平衡成果,共有弃土约1. 30亿m3。

　　弃土场规划布置对陶岔至鲁山段工程的影响主要体现在两个方面,一方面是对工程总投资的影响,另一方面是对社会环境(包括耕地减少)的影响。其中,对工程总投资的影响有两点:①通过占地指标影响移民和水保部分的投资, ②通过弃土运距指标影响工程部分的投资。对社会环境的影响是指弃土场的布置给当地群众的生产生活带来的影响。因此在弃土场规划中既要考虑技术经济性,同时也要考虑到尽量减少对当地群众生产生活的影响,以有利于工程的实施。

　　1　布置特点

　　陶岔至鲁山段弃土场布置不仅需满足基本的布置原则,同时还需考虑地方提出的合理要求。

　　(1) 应满足环境保护、水土保持和当地城乡建设规划要求。

　　(2) 弃土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,地基承载力满足堆土要求。

　　(3) 弃土场应布置在无天然滑坡、泥石流、岩溶、涌水等地质灾害地区。

　　(4) 利用下游河滩地作堆弃土场时,不得影响河道正常行洪、航运和抬高下游水位,渣料不被水流冲蚀,避免引起水土流失。

　　(5) 弃土场位置应与场内交通、渣料来源相适应。

　　(6) 弃土场布置应在满足弃土容量的基础上,尽量结合场地周边地形进行设计,以减少对当地群众生产生活的影响。

　　(7) 在弃土场的布置中单独规划出表层土的堆放场地,避免与开挖弃土混杂,以利于复耕使用。

　　2　布置研究

　　陶岔至鲁山段弃土场布置,在可研阶段采用两侧弃土结合集中弃渣(由于土料场运距较远,不考虑土料场回填弃土)的设计方案,在初步设计阶段根据实际情况的变化采用了全部集中弃土(土料场回填弃土,并做到挖填平衡)的设计方案。

　　2. 1　可研阶段布置概况

　　可研阶段陶岔至沙河南段总干渠的弃土场布置采用渠道两侧弃土结合集中弃渣的方式,大部分弃土在渠道两侧就近堆弃,弃渣和部分弃土在距离渠道约5 km以内的集中弃渣场堆弃。

　　由于土料场运距较远,不考虑将土料场作为弃土场地。陶岔至沙河南段共布置有14个集中弃渣场,占地面积共计约380万m2 ,弃土量约3 920万m3 ;渠道两侧弃土占地面积共计约3 140万m2 ,弃土量约8 220万m3。渠道两侧弃土厚度约3 m,平均运距0. 5～2 km;集中弃土高度约15 m,平均运距2～7 km。

　　2. 2　初步设计阶段布置设计

　　在初步设计阶段,根据布置原则的调整和业主要求,陶岔至鲁山段的弃土场布置需要征求地方意见。弃土场布置设计和优化调整过程经历了以下3个阶段。

　　(1) 第1阶段。初设初期采用渠道两侧弃土方案:陶岔至鲁山段弃土场布置按照《南水北调中线一期工程总干渠初步设计施工组织技术规定(试行) 》的要求,采用渠道两侧弃土结合集中弃渣的方式,共布置有13个集中弃渣场;土料场取土后未回填。渠道两侧弃土场占地面积约3 300 万m2 , 弃土量约10 050万m3 ,集中弃渣场占地面积约430万m2 ,弃土(渣)量约3 860万m3。

　　(2) 第2阶段。经方案比较,推荐集中弃土方案:通过征求地方意见后了解到,两侧弃土场的大部分场地,地方政府不同意使用,可以使用的,须要将弃土厚度降为2 m;部分集中弃渣场地方政府也不同意使用;同时要求土料场做到挖填平衡。经综合分析,土料场回填弃土既可减少弃土场的占地面积,同时也可减少对当地群众生产生活的影响,因此将弃土方式调整为:弃土首先考虑就近回填取土坑,其余部分采用渠道两侧弃土结合集中弃渣的方式进行处理。同时,在此基础上进行了以下3个弃土场布置方案的投资初步比较:

　　方案1。两侧弃土厚度3 m结合集中弃土场。

　　方案2。两侧弃土厚度2 m结合集中弃土场。

　　方案3。全部采用集中弃土场。

　　根据方案比较结果和参照已开工项目中实施两侧弃土方案的困难情况,推荐采用全部集中弃土的方案。经过优化调整,共布置有46个弃土场,平均运距超过10 km的有19 个,面积约822万m2 ,占50%;土料场共25个,全部进行弃土回填,其运距超过10 km的有17个,面积2 100万m2 ,占73. 4%。

　　(4) 第3阶段。集中弃土场方案优化调整根据2009年4月国务院南水北调办公室会议纪要的要求,陶岔至鲁山段的弃土场按照运距控制在5 km内进行调整。根据这一要求,设计单位和当地政府有关部门再次进行了现场查勘和协调。这次优化调整的重点是增加弃土场的数量并尽量使其沿渠线均匀分布,以最大程度满足控制运距的要求;其次将单个弃土场的最小容量控制在不小于10万m3 (在第二阶段设计中弃土容量控制不小于50万m3 ) ,某些交通条件较好的砖窑场取土坑纳入了本次规划中。经过优化调整,共布置有89个弃土场,平均运距大多控制在5 km,占地面积共约1 730万m2 ,弃土量约7 300万m3 ;土料场共25个,全部进行弃土回填,土料场回填弃土约5 660万m3。

　　3　结语

　　类似于总干渠这样的大型输水工程,由于其弃土弃渣量巨大,对工程投资的影响也很大,因此,弃土场的规划和布置成为施工总布置设计需要研究的重点内容。同时,弃土场的布置中需要考虑加入一些细节性的因素(如表层土的堆放等)以满足地方提出的合理要求。经过前后近两年征求地方意见和优化调整后,陶岔至鲁山段的弃土场布置,在控制工程总投资和尽量减少对当地群众生产生活的影响之间已取得初步平衡,这对于工程的顺利实施将产生积极影响,对今后类似工程的施工设计也将有借鉴意义。

　　参考文献:

　　[ 1 ]　南水北调中线一期工程可行性研究总报告. 武汉:长江水利委员会设计院, 2005年12月.

　　[ 2 ]　SL303 - 2004,水利水电工程施工组织设计规范.

　　[ 3 ]　DL /T 5397 - 2007,水电工程施工组织设计规范.

　　作者简介:吴俊, 男,长江水利委员会设计院施工处,工程师。