某堆渣场防护工程设计报告

1、综合说明

1.1 工程概述

**弃渣场是**高速公路水土保持方案中新增的弃渣场，该弃渣场座落在**处（**隧道与**隧道间西侧沟谷）。是**高速公路台州段工程S10合同段**弃渣、土的主要堆放场所。弃渣场的堆渣量约105万m3。

弃渣场位于高速公路上游的沟道内，主要防护建筑物有：拦渣坝、泄洪渠、排水边沟、护坡等。

本工程的等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级建筑物，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为100年一遇。

主要工程量为：土石方开挖7813m3，干砌块石3396m3，浆砌块石2449m3，砼4805m3，片石砼8636m3，碎石垫层581m3，钢筋25t。

工程总投资为399.08万元。 1.2 任务来源

**高速公路**合同段负责**特大隧道**的施工任务，石方开挖量十分可观，由于要求施工速度较快，开采出的大量弃渣需要集中堆放，并采取必要的工程措施进行防护，以免产生严重的水土流失事故，同时由于主体工程对**特大桥进行了“桥改涵”设计，为本方案的实施提供了客观条件。

**水利水电勘测设计院

- 1 -

**堆渣场防护工程设计报告

2、水 文

2.1 流域概况

该工程所在流域位于**流域**支流上游。属亚热带季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛，但降水年内分布不均，主要集中在梅雨和台风两个季节，此段时期，高温晴热，雨量充沛，冬季则为枯水期，少雨干旱。流域内植被良好，山势陡峻，河道比降较大，洪水暴涨暴落，为典型山区性河流。

渣场位于山坳之中，受水流冲刷，易引起破坏或水土流失，为此，需对**弃渣场进行水文计算。 2.2 设计暴雨 2.2.1 计算方法

由于工程区附近无实测水文资料，工程又相对简单，故采用由设计暴雨推求设计洪水的方法。设计暴雨统计参数直接查暴雨图集，设计暴雨历时采用24小时，雨型采用以衰减指数为参数的设计雨型。 2.2.2 计算成果

查《**省短历时暴雨图集》(2003版)可知：工程区所在地最大24小时点雨量为160mm，通过适线，取用参数Cv=0.55，Cs/Cv=3.5，取暴雨衰减指数P<=1%时np=0.65、P<1%时np=0.63.各频率设计暴雨值见表2-1。

**水利水电勘测设计院

- 2 -

**堆渣场防护工程设计报告

暴雨成果计算表

表2-1

频率P（1%） 0.33 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 1.719 275.1 20.00 1.344 215.0 50.00 0.838 134.0 模比系数Kp 3.548 3.336 2.961 2.588 2.096 H24p（mm） 567.7 533.8 473.7 414.1 335.3 统计参数

2.3 设计洪水

Cv=0.55，Cs=3.5Cv，H24=160mm，np<=1%=0.65，np>1%=0.63 弃渣场下游挡渣坝以上流域面积2.56km2，主流长2.10km。 上游段弃渣场集雨面积1.617km2，其中弃渣场以上集雨面积0.788km2，3#支沟集雨面积0.461km2，左侧区间来水0.196km2，右侧区间来水0.172km2。

弃渣场拦渣坝以上集雨面积2.56km2，其中1#支沟集雨面积0.433km2，2#支沟集雨面积0.198km2，上游段弃渣场来水1.617km2，左侧区间来水0.127km2，右侧区间来水0.185km2。

采用合理化公式推求设计洪峰流量，计算成果见表2-2。 表2-2 1#支沟设计洪水汇总表

频率P（1%） 洪峰模数(m3/s.km2) 洪峰流量 (m3/s) 洪水总量 (万m3) 0.33 0.50 1.00 2.00 5.00 40.34 17.5 12.34 10.00 31.69 13.7 10.12 20.00 23.44 10.2 7.91 50.00 13.05 5.7 4.93 70.13 65.16 56.51 52.65 30.4 28.2 24.5 22.8 20.89 19.65 17.44 15.24

**水利水电勘测设计院

- 3 -

**堆渣场防护工程设计报告

表2-2 2#支沟设计洪水汇总表

频率P（1%） 洪峰模数(m3/s.km2) 洪峰流量 (m3/s) 洪水总量 (万m3) 0.33 0.50 1.00 2.00 5.00 24.94 4.9 5.59 10.00 19.56 3.8 4.58 20.00 14.44 2.8 3.58 50.00 7.98 1.6 2.23 44.21 41.07 35.60 32.53 8.7 9.46 8.1 8.89 7.0 7.89 6.4 6.90 表2-2 3#支沟设计洪水汇总表

频率P（1%） 洪峰模数(m3/s.km2) 洪峰流量 (m3/s) 洪水总量 (万m3) 0.33 0.50 1.00 2.00 5.00 29.50 13.6 13.14 10.00 23.16 10.7 10.78 20.00 17.11 7.9 8.42 50.00 9.48 4.4 5.25 51.93 48.25 41.83 38.46 23.9 22.2 19.3 17.7 22.24 20.92 18.56 16.23 表2-2 弃渣场上游段设计洪水汇总表

频率P（1%） 洪峰模数(m3/s.km2) 洪峰流量 (m3/s) 洪水总量 (万m3) 0.33 0.50 1.00 2.00 5.00 37.72 61.0 46.09 10.00 29.63 47.9 37.81 20.00 21.91 35.4 29.55 50.00 12.19 19.7 18.42 65.75 61.10 52.98 49.16 106.3 98.8 85.7 79.5 78.02 73.37 65.11 56.92 表2-2 弃渣场下游段设计洪水汇总表

频率P（1%） 洪峰模数(m3/s.km2) 洪峰流量 (m3/s) 洪水总量 (万m3) 0.33 71.68 183.5 0.50 66.61 170.5 1.00 57.76 147.9 2.00 53.77 137.7 90.11 5.00 41.27 105.7 72.97 10.00 32.43 83.0 59.85 20.00 23.99 61.4 46.78 50.00 13.36 34.2 29.17 123.52 116.15 103.08

**水利水电勘测设计院

- 4 -

**堆渣场防护工程设计报告

3、工程布置及主要建筑物

3.1 工程等级及洪水标准

本工程按《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，根据保护对象的重要性，本工程等别为V等，主要建筑物级别为5级。

根据《防洪标准》(GB50201-94)，本工程弃渣场洪水建筑物设计标准采用20年一遇洪水，校核标准采用100年一遇洪水。主体工程大桥改涵洞设计标准采用100年一遇洪水，校核标准采用300年一遇洪水。

3.2 工程总体布置

**弃渣场位于**高速公路**合同段**隧道与**间的沟谷，弃渣场沿沟谷布设，设计起始点位于**左线**处左侧61m的沟道上，结束于沟道上游**村下游约75m。弃渣场穿过**高速主线，上游边界位于沟谷底高程277.58m处，下游边界位于沟谷底高程202.1m.处。因中间有三条小支沟，故设三条弃渣支线：1#支线位于K0+154.97m处，长123.91m，上游边界位于沟谷底高程227.72m；2#支线位于K0+604.32m处，长65m，上游边界位于沟谷底高程249.27m；3#支线位于K0+960.75m处，长123.59m，上游边界位于沟谷底高程273.78m。下游段堆渣顶高程由高速公路路基进行高程控制，顶面坡降为6%，上游段堆渣顶面坡降为2%。弃渣段全长约1530.74m，为

**水利水电勘测设计院

- 5 -

**堆渣场防护工程设计报告

防止冲刷，弃渣场分两段进行防护，除起始段外，另在K0+768.64m设置拦渣坝；同时分别在两防护段上端设置导水墙，并开设泄水、消能建筑物，渣场两侧为山坡所约束，为使堆渣中尽量少积水，以减少细渣流失，弃渣场外侧设置排水沟，在渣顶沿山开挖泄水渠，将水流导向下游河道。

弃渣场征地范围及工程布置图详见附图01、附图02。 3.3 建筑物结构设计

主要建筑物有：拦渣坝、导水墙、泄水渠、排水边沟和护坡等。 3.3.1 拦渣坝

起始段（下游段）拦渣坝：采用重力坝型，重力坝全长36.5m，坝体为C15片石砼，面层为C15砼面板，非溢流段坝顶高程为209.10m，最大坝高10m，坝顶长30.5m，坝顶宽3.5m，上游面直立，下游面坝坡1:0.7，溢流堰顶高程为207.6m，采用WES实用堰，顶部为溢流曲线，下接1：3的斜坡，下部用反弧段与消力池平顺连接；消力池采用C15素砼，长约15m，宽8m，底高程200.9m，底板厚0.8m，消力池底部设排水孔。为了导流和排水需要，坝体内埋置Ф40cm的预制砼排水管。重力坝的结构图见附图03。

上游段拦渣坝：采用重力坝型，重力坝全长28m，坝体为C15片石砼，面层为C15砼面板，非溢流段坝顶高程为266.32m，最大坝高13m，坝顶长24m，坝顶宽3.5m，上游面直立，下游面坝坡1:0.7，溢流堰顶高程为264.82m，采用WES实用堰，顶部为溢流曲线，下接1：3的斜坡，下部用反弧段与消力池平顺连接；消力池采用C15

**水利水电勘测设计院

- 6 -

**堆渣场防护工程设计报告

素砼，长约15m，宽5m，底高程255.12m，底板厚0.8m，消力池底部设排水孔。为了导流和排水需要，坝体内埋置两排ф40cm的预制砼排水管。重力坝的结构图见附图04。 3.3.2 导水墙设计

导水墙设在渣场上游端，泄洪进口前。墙身采用C15砼结构，墙顶宽1m，迎水面直立，背水面边坡为1：0.3，墙高4m，其中基础埋深1.5m。正面泄洪渠进口处设缺口使其与泄洪渠连接，缺口宽10m。导水墙标准断面图详见附图05。

3.3.3 拦渣坝及导水墙结构稳定及应力计算

3.3.3.1 稳定控制指标

抗滑稳定安全系数(按抗剪强度公式计算)：

正常运用条件 Kc≥1.05，非常运用条件 Kc≥1.00 抗倾稳定安全系数：

正常运用条件 Ko≥1.45，非常运用条件 Ko≥1.35 基底应力控制:

最大应力不大于地基允许承载力，基底合力偏心距e≤B/4。 3.3.3.2各工况水位组合

正常运用条件(工程完建期)：墙前无水，墙后水位为地表以上2.0m；拦渣坝迎水侧无水，拦渣侧为正常地下水位（地表以上2.0m）。

非常运用条件(洪水期)：墙前水位为设计洪水位骤降2.0m，墙后为设计洪水位；拦渣坝迎水侧为设计洪水位，拦渣侧水位与溢流顶齐平。

**水利水电勘测设计院

- 7 -

**堆渣场防护工程设计报告

3.3.3.3 计算成果

拦渣坝及导水墙稳定计算及基础应力计算结果见表3-1。

稳定计算及基础应力计算成果表

表3-1

计算 断面 下游段拦渣坝 上游段拦渣坝 导水墙 计算工 况 正常 非常 正常 非常 正常 非常 水位组合(m) 墙前 墙后 200.1 204.1 202.1 209.1 254.32 258.32 256.32 266.32 抗滑稳定安全系数 4.20 1.25 4.56 1.08 2.82 1.08 抗倾稳定安全系数 5.52 2.04 6.46 1.90 3.92 2.18 基底最大应力 （Kpa） 143.97 111.14 181.07 131.13 95 121

3.3.4 泄洪渠、排水边沟

泄洪渠在渣场顶部左岸沿山布置，渠基建立在压实的石渣上，排水边沟沿渣场外侧山坡布置，泄洪渠及排水边沟过流能力按明渠均匀流公式计算。

下游段高速公路路基以上部分泄洪渠长度为604.04m，底坡为6%，泄洪渠设计断面为梯形，底宽3m，高2.5m，两侧边坡为1:1，设计下泄流量为137.62m3/s，校核下泄流量为211.53m3/s（集水面积为2.56km2，P=5%时洪峰流量为105.7m3/s，P=1%时洪峰流量为147.9m3/s）；高速公路涵洞以下部分长度为61m，泄洪渠渐变段底坡2.27%，设计渐变段出口底宽6m，高2.5m，两侧边坡为1:1，设计下泄流量148.96m3/s，校核下泄流量221.46m3/s，陡槽段底坡1:3，设计底宽6m，高2m，两侧边坡为1:1，设计下泄流量为345.72m3/s，校核下泄流量为570.46m3/s（集水面积为2.56km2，高速公路涵洞P=1%

**水利水电勘测设计院

- 8 -

**堆渣场防护工程设计报告

时洪峰流量为147.9m3/s，P=0.33%时洪峰流量为183.5m3/s）。上游段长度为496m，底坡为2%，泄洪渠断面为梯形，底宽3m，高2.5m，两侧边坡为1:1，设计下泄流量为77.85m3/s，校核下泄流量为119.66m3/s（集水面积为1.617km2，P=5%时洪峰流量为61.0m3/s，P=1%时洪峰流量为85.7m3/s）。

1#支线泄洪渠全长126.68m，底坡为6%，泄洪渠设计断面为梯形，底宽1.5m，高1.5m，两侧边坡为1:1，设计下泄流量为21.67m3/s，校核下泄流量为47.81m3/s（集水面积为0.433km2，P=5%时洪峰流量为17.5m3/s，P=1%时洪峰流量为24.5m3/s）。2#支线泄洪渠全长65m，底坡为3%，泄洪渠设计断面为梯形，底宽1.5m，高1.5m，两侧边坡为1:1，设计下泄流量为15.09m3/s，校核下泄流量为33.29m3/s（集水面积为0.198km2，P=5%时洪峰流量为13.6m3/s，P=1%时洪峰流量为19.3m3/s）。

泄洪渠结构设计：底板采用C15钢筋砼，厚0.5m，宽度为3.7~8.2m；泄洪渠两侧边坡为1:1，护坡采用C15片石砼，厚度为0.5m，高度为1.5~2.5m；渠顶采用0.2m厚的C15素砼压顶；渠道每隔15m设一道沉降伸缩缝，并设0.3m宽的橡胶止水带。各段泄洪渠标准断面图详见附图06。

3#支沟利用两侧排水边沟进行泄洪，设计两侧排水边沟全长259.7m，底坡均为3%，排水边沟设计断面为梯形，底宽1.5m，沟深1.5m，两侧边坡1:0.5，两侧排水沟合计设计下泄流量为30.60m3/s、校核下泄流量为61.48m3/s（集水面积0.461km2，P=5%时洪峰流量为

**水利水电勘测设计院

- 9 -

**堆渣场防护工程设计报告

25.8m3/s，P=1%时洪峰流量为36.5m3/s）。排水边沟采用C15片石砼结构，沟壁顺坡衬砌0.3m，沟身每隔10m设一道结构缝，缝宽2~3cm，并设橡胶止水带。

为解决弃渣场的区间来水，可在弃渣场边侧设置排水边沟汇集和排泄来水，排水边沟底坡均为3%，断面、结构均与3#支沟两侧边坡排水边沟一样（由于各区间集雨面积均小0.2km2，故上述断面及底坡能满足泄洪要求）。

排水边沟标准断面图详见附图05。 3.3.5 护坡

下游段拦渣坝上侧设一宽10m平台，高程为209.10m，上接10m高1：3的缓坡，再与高速公路路基相接，缓坡和平台段用80cm厚的块石压坡后，再在外部进行覆土植草护坡，并用反滤层过渡。缓坡与平台间设排水沟。护坡结构设计图详见附图07。

上游段拦渣坝的缓坡坡面及平台用80cm厚的块石压坡，外部用0.4cm厚的干砌块石护面，并用反滤层过滤。 3.3.6 覆土绿化

弃渣场待弃渣完成后需进行场地整平，并覆土绿化。覆土采用新鲜的培植土，覆培植土厚0.5m，然后撒播草籽进行复绿，也可进行二次开发。本渣场覆土后绿化后可利用的土地面积约为63亩。

**水利水电勘测设计院 - 10 -

**堆渣场防护工程设计报告

4、施工组织设计

4.1 建筑材料及水电供应

本工程所需水泥、钢材、木材、砂料等建筑材料均由市场供应，碎石及块石料可直接取自渣场；生产、生活用水取用河水，施工用电由公路建设主体工程接入的附近电网供给。 4.2 主要工程量

本工程主要工程量有：土石方开挖7813m3，干砌块石3396m3，浆砌块石2449m3，砼4805m3，片石砼8636m3，碎石垫层581m3，钢筋25t。

4.3 主要建筑物施工 4.3.1 施工导流

本工程主要解决弃渣填埋期间的有效排水问题，在弃渣场下段可先在原河道布设直径800mm的素砼管排水，上段则可将原河床改造成盲沟排水。盲沟的标准断面图详见附图05。 4.3.2 拦渣坝施工

拦渣坝施工时，块石利用车运倒入沟边，待砌筑时，视具体情况，由双胶轮车或人工抬运至施工点，砼和砂浆由0.4m3拌和机拌制。 护坡施工：施工时应先筑护坡以下的渣料，堆料级配要求良好，方法及密实度应严格按照规范要求进行施工，在渣料与压坡块石间，设过滤层，同时块石堆筑要求均匀密实，干砌石护坡筑料选用质料较了的

**水利水电勘测设计院

- 11 -

**堆渣场防护工程设计报告

石块。

4.3.3 泄洪渠施工

因泄洪渠筑在弃渣体上，为防止渠道基础的不均匀沉降，施工时在渠道中心线两侧5m范围内的堆渣级配、压实方法及密实度应严格按照规范要求进行施工，渠道每隔15m设一道沉降伸缩缝，缝内设橡胶止水带。 4.4 施工总进度

根据工程规模和施工安排，工程施工总进度定为8个月。

**水利水电勘测设计院 - 12 -

**堆渣场防护工程设计报告

5、工程投资概算

5.1 编制说明 5.1.1 编制依据

(1)《**省水利水电工程费用定额及概(预)算编制细则》(1999)； (2)《**省水利水电建筑工程预算定额》(1998)； (3)《**省水利水电工程施工机械台班费定额》(1998)； 5.1.2 基础单价

(1)人工工资

人工预算单价为17.0元/工日。 (2)施工用电、风、水单价

电价：施工用电按电网供电考虑，综合电价为0.9元/KWh。 风价：根据电价按公式计算为0.16元/m3。 水份：根据电价按公式计算综合水价为0.82元/m3。 (3)主要材料预算价格

水泥进入直接费的预算价格限价为300元/t，钢筋预算价格限价为4000元/t。超出限价部分计取三税税金，列入相应的单价内。

木材、柴油、汽油、碎石、黄砂等其他材料均为仙居现行市场价。 5.1.3 费用标准

(1)其他直接费及间接费：按三级企业标准取费。

(2)其他有关费用：按国家或部门管理相关规定和要求计列。

**水利水电勘测设计院

- 13 -

**堆渣场防护工程设计报告

5.1.4 临时工程

按建筑工程与植物措施合计的5%计算。 5.1.5 独立费用

按一~三部分合计的5%计。 5.1.6 预备费

基本预备费按按一~四部分合计的5%计列，价差预备费不计。 5.2 工程投资

弃渣场防护工程总投资为399.08万元。

**水利水电勘测设计院 - 14 -

**堆渣场防护工程设计报告

总概算表

单位：万元

编号 一 二 三 四 工程或费用名称 建筑工程 植物措施 临时工程 独立费用 一至三部分合计的5% 一至四部分合计 预备费 基本预备费 价差预备费 建设期融资利息 总投资 建 安 植 物 设备费 工程费 措施费 302.93 17.24 320.17 41.81 41.81 独立 费用 18.10 18.10 18.10 19.00 19.00 合计 302.93 41.81 17.24 18.10 18.10 380.08 19.00 19.00 0 399.08

**水利水电勘测设计院

- 15 -

**堆渣场防护工程设计报告

工程概算表

项目 工程或费用名称 一 1 2 3 4 建筑工程 拦渣坝工程 土方开挖 基础石方开挖 C15砼面板 M7.5浆砌片石 Φ400预制砼排水管 小计 泄洪渠工程 土方开挖 坡面石方开挖 C15砼渠底 C15片石砼挡墙(埋石30%) C15砼挡墙压顶 C15砼路面 路基碎石垫层 钢筋制安 止水带 小计 排水边沟工程 土方开挖 坡面石方开挖 C15片石砼基础(埋石30%) C15片石砼挡墙(埋石30%) 止水带 小计 导水墙工程 土方开挖 单位 数量 m3 m3 m3 m3 m m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 t m m3 m3 m3 m3 m m3 1680 670 552 2449 108 390 1170 3465 4466 379 25 63 25 460 1115 2230 1343 2802 448 186 单价（元） 合价（元） 2.46 24.18 298.95 118.03 70.65 2.46 18.01 171.42 153.54 171.42 171.42 38.67 5200.57 80 2.46 18.01 124.62 153.54 80 2.46 4133 16200 165020 289055 7630 482038 1287 21072 593970 685710 64968 4286 2436 130014 36800 1540543 2743 40162 167364 430219 35840 676328 458 **水利水电勘测设计院 - 16 -

**堆渣场防护工程设计报告

工程概算表

项目 工程或费用名称 5 二 1 2 三

单位 数量 m3 m3 m3 m3 m3 hm2 m3 株 株 株 kg 372 384 3396 518 25 4.71 23550 217 217 217 211.95 单价（元） 合价（元） 24.18 212.73 63.42 38.67 153.54 22155 13.15 2.78 3.05 3.05 66.45 8995 81688 91141 215374 20031 3839 239244 3029294 92386 309683 402069 603 662 662 14084 16011 418080 172369 3619743 基础石方开挖 C15砼墙身 小计 护坡工程 干砌石护坡 碎石垫层 C15片石砼排水沟(埋石30%) 小计 建筑工程合计 植物措施 整地覆土 场地平整 培植土层 小计 苗木、草籽及栽（种）植 杉木 麻栎 木荷 混播草籽 小计 植物措施合计 临时工程 一~三合计 一~二合计*5% **水利水电勘测设计院 - 17 -