CN113356322A - 一种沟谷型弃渣场的防排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沟谷型弃渣场的防排水系统，包括坡顶排水结构、坡体边缘排水明沟以及坡体内部排水结构；其中：坡顶排水结构设置于渣场坡体表面，由多个平台截水沟以及一个渣顶排水沟组成；坡体边缘排水明沟环绕设置于渣场坡体的四周边缘，用于将渣场坡体沟谷上游及渣场两侧的山体汇水排至自然排水沟内；坡体内部排水结构包括多排埋设于渣场坡体内部不同高层处的排水暗管，所述排水暗管分别与设置于渣场坡体表面的平台截水沟相连通。本发明所述的沟谷型弃渣场防排水系统，相比于现有渣场防排水治理方式，综合排水效率高，可以有效避免沟谷上游、渣场坡体表面以及渣场坡体两侧的山体汇水渗入渣场内部，造成渣场坡体抗剪强度下降，易坍塌的问题。

Description

一种沟谷型弃渣场的防排水系统

技术领域

本发明涉及弃渣场防排水领域，具体涉及一种可以有效避免弃渣下泄的沟谷型弃渣场的防排水系统。

背景技术

隧道及地下工程施工会产生大量的渣土，大部分弃渣场仅用来堆放弃渣，不涉及其他的项目建设。因此，弃渣场设计一般只关注其稳定性，对填土的密实度要求不高，主要靠其自重沉降密实。实施时，弃土过程中或刚弃土完毕，渣土往往还是比较松散的，一般要经过几年的沉积才能稳定。因此，弃渣场施工期及弃土完毕后的1～2年，也是最容易发生安全事故的时段。特别是降水比较多的地区，由于降雨入渗，使得土体抗剪强度下降，更容易发生稳定破坏。

国家和相关主管部门对水土保持，尤其是弃渣场的稳定性，重视程度愈来愈高。弃渣场稳定性评估情况及结论，是水土保持设施验收是否合格的先决条件。工程中常规做法都是在工点周边较近的距离内根据地形设置弃渣场。弃渣场通常位于坑凹沟谷型地带，如果没有采用有效的防护工程极有可能为小型地质灾害埋下隐患，如泥石流、滑坡等，一旦发生弃渣下泄，将会对下游地区产生严重危害，而雨水渗入是导致地质灾害重要的因素，所以沟谷型弃渣场的上游进行防排水系统的设计至关重要。

目前对于渣场的防排水治理工程主要有拦蓄防护、排导防护、生态防护等。其中，拦蓄防护应用较广泛，拦蓄工程通过拦蓄渣场中的固体物质来减少泥石流危害，修建拦挡坝，蓄库拱坝、梳齿坝、格栅坝、刚性格子坝、钢索网格坝等，使松散固体物质不参与泥石流运动，但是目前拦蓄工程存在的主要问题是工程量大，地基开挖等修建的成本高，泥石流地区的现场施工条件差，建造时间久，使用的限制条件多；为了保证弃渣场的稳定，对于弃渣空间充裕的弃渣场地一般采用放缓填筑边坡的办法；对于河谷、洼地等空间有限的弃渣场地一般采取加高、加大挡土墙，分区弃渣等措施。

但是，上述方法均存在占地大，施工不便，造价高，可操作性差等问题，对于沟谷型弃渣场，亟待寻找一种施工简单，造价低廉，排水效果显著的渣场防排水系统。

发明内容

基于现有弃渣场稳定性差以及防排水治理方式存在的上述缺陷和不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种通过在弃渣场表面设置坡顶排水结构、在弃渣场四周边缘设置排水明沟以及在弃渣场坡体内部设置排水结构的综合性沟谷型弃渣场防排水系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种沟谷型弃渣场的防排水系统，包括渣场坡体，所述防排水系统包括坡顶排水结构、坡体边缘排水明沟以及坡体内部排水结构；其中：

所述坡顶排水结构设置于渣场坡体表面，由多个横向平台截水沟以及一个纵向渣顶排水沟组成，所述渣顶排水沟设置于渣场坡体的中间位置，所述平台截水沟分别设置于渣场坡体各级边坡的坡脚位置，所述平台截水沟分别与渣顶排水沟贯通设置；所述平台截水沟内排水从渣场两边向中间渣顶排水沟进行，渣顶排水沟内的水由上至下汇入自然排水沟内；

所述坡体边缘排水明沟环绕设置于渣场坡体的四周边缘，用于将渣场坡体沟谷上游及渣场两侧的山体汇水排至自然排水沟内；

所述坡体内部排水结构包括多排埋设于渣场坡体内部不同高层处的排水暗管，所述排水暗管分别与设置于渣场坡体表面的平台截水沟相连通。

作为优选，所述坡体边缘排水明沟在上游汇水处设有人字形进水口，所述人字形进水口包括集水井，所述集水井内设有混凝土分水墙，所述混凝土分水墙用于将集水井内的水排入左右两个方向的坡体边缘排水明沟内。

作为优选，所述坡顶排水结构中，各级渣场边坡斜面上均设有若干泄水孔，所述泄水孔的直径为90-120mm，排水坡度为2％～4％。

作为优选，所述渣场坡体的表面坡度设置为从外向里，坡度范围在3％～6％；在所述坡顶排水结构中，所述渣顶排水沟的横截面积大于平台截水沟的横截面积，渣顶排水沟的坡度为从上到下设置，平台截水沟的排水坡度为从渣场两边向中间设置。

作为优选，所述平台截水沟的排水坡度为0.5～1％，底部排水宽度为30cm，厚度为30cm，两边坡度为1∶1；所述渣顶排水沟的排水坡度为1％～3％，底部排水宽度为40cm，厚度为30cm，两边坡度为1∶1。

进一步地，多排所述排水暗管分别设置于渣场坡体各级边坡的渣体内部，每排所述排水暗管之间纵向等间距设置，各排的多个排水暗管之间横向间距相同；每个所述排水暗管管体上分别设有若干排水孔，若干排水孔的表面设置过滤网；所述排水暗管的出口处设有用于防止平台截水沟内的水进入排水暗管内部的阻水结构或阻水措施。

作为优选，所述渣场坡体下游坡脚处设有重力式挡墙，所述重力式挡墙背后设有反滤层和泄水孔。

作为优选，所述坡体内部排水结构还包括由多个排水主盲管以及多个排水支管组成的底部排水管网，所述多个排水主盲管纵向等间距布设于渣场坡体底面，多个所述排水支管横向排列布置于渣场坡体底面，所述多个排水支管分别与排水主盲管相连通，所述多个排水主盲管分别与自然排水沟相连接。

作为优选，所述排水支管分别设置于相邻排水主盲管之间以及设置于渣场边缘与排水主盲管之间，所述排水支管与排水主盲管之间的连接角度为45°，相邻排水主盲管之间的横向间距设置为2m，相邻排水支管之间的纵向间距为2.5m，排水主盲管穿越重力式挡墙后伸出20cm，并接入自然排水沟内。

作为优选，所述渣场坡体的下游底部设置有与自然排水沟相连接的坡脚集水井，所述坡脚集水井设置于重力式挡墙前侧。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本发明所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，通过在渣场坡体表面设置平台截水沟和渣顶排水沟集中排水，在各级边坡的斜面上设置泄水孔，排泄从坡体表面及山体内部的地下水；在各级渣场边坡内部设置与平台截水沟相连通的排水暗管，以减少渗流路径，增强渣场土体的稳定性；同时，本发明针对沟谷型弃渣场地形往往处于汇水地带，通过在沟谷型弃渣场的表面四周设置人字形的入水口及排水明沟，将沟谷上游及弃渣场两侧的山体汇水排出，有效避免了渣场四周的表面汇水流入渣场下部，造成渣场土体滑动，继而进一步保证了弃渣场的水土稳定。

2、本发明所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，通过在沟谷型渣场坡体的上游汇水处设置由集水井以及混凝土分水墙构成的人字形入口，实现对大量的沟谷上游汇水进行缓流，防止因水量过大而造成对四周排水明沟及渣场的冲刷；另一方面，集水井将上游沟谷汇水进行缓流后，通过混凝土分水墙，将集水井内集水缓慢排入渣场两边的排水明沟内，渣场四周的排水明沟将弃渣渣场四周的地面汇水和上游沟谷汇水排到弃渣场下部的天然水渠内；其中，弃渣场四周的排水明沟不和中间渣顶排水沟连通，以进一步保证排水效率，避免渣场土体滑动。

3、针对沟谷型弃渣场地下汇水问题对渣场稳定性的影响，本发明所述的沟谷型弃渣场防排水系统，通过在渣场堆放底面设置由多个排水主盲管以及排水支管组成的底部排水管网，将渗入弃渣场底部的地下水以及四周新旧地层处地下水排出，以避免造成渣场坡体内部土体交接面处摩擦角下降，导致弃渣场稳定性下降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述沟谷型弃渣场坡顶排水结构的平面示意图。

图2为本发明实施例所述沟谷型弃渣场的防排水系统立体结构示意图。

图3为本发明实施例所述平台截水沟截面示意图。

图4为本发明实施例所述渣顶排水沟截面示意图。

图5为本发明实施例所述沟谷型弃渣场的防排水系统纵向剖面图。

图6为本发明实施例所述人字形进水口的结构示意图。

图7为本发明实施例所述沟谷型弃渣场的防排水系统底面排水管网结构示意图。

图8为本发明实施例所述沟谷型弃渣场排水主盲管以及排水支管连接示意图。

标号说明：1、人字形进水口；2、坡体边缘排水明沟；3、渣顶排水沟；4、渣场坡体表面；5、平台截水沟；6、泄水孔；7、重力式挡墙；9、排水支管；10、排水主盲管；11、排水暗管；13、混凝土分水墙；14、集水井。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1至6所示，一种沟谷型弃渣场的防排水系统，主要用于对堆放于山体沟谷内的渣场坡体进行防排水处理。其中，针对渣场坡体顶面的表面汇水设置坡顶排水结构；针对沟谷型弃渣场场地四周的地表汇水及沟谷上游汇水设置坡体边缘排水明沟；针对渣场坡体内部较深处的水设置坡体内部排水结构。

具体地，由于渣场坡体顶部的平面面积较大，为了防止弃渣场顶部的表面汇水渗入渣场顶面地表以下，造成弃渣场土体容重加大，渣场土体内摩擦角减小等不利因素。如图1、2所示，本发明采用由多个横向平台截水沟5以及一个纵向渣顶排水沟3组成的坡顶排水结构将渣场坡体表面4的汇水排出。其中，所述渣顶排水沟3设置于渣场坡体的中间位置，所述平台截水沟5分别设置于渣场坡体各级边坡的坡脚位置，且所述平台截水沟5分别与渣顶排水沟3相连通；所述平台截水沟5内排水从渣场两边向中间渣顶排水沟3进行，渣顶排水沟3内的水由上至下汇入自然排水沟内。所述渣顶排水沟3的剖面图如图4所示，所述平台截水沟5的截面图如图3所示。防排水设计时，渣顶排水沟3的横截面积要大于平台截水沟5的横截面积，所述渣顶排水沟3的坡度为从上到下设置，平台截水沟5的排水坡度为从渣场两边向中间设置。具体参数设计如下：在所述坡顶排水结构中，所述平台截水沟5的排水坡度为0.5～1％，底部排水宽度为30cm，厚度为30cm，两边坡度为1∶1；所述渣顶排水沟3的排水坡度为1％～3％，底部排水宽度为40cm，厚度为30cm，两边坡度为1∶1。

进一步地，为了将渣场坡体四周山体表面汇水以及沟谷上游汇水拦截并排走，以防止渣场四周的山体表面汇水沿弃渣场与天然土体的交界面处渗入渣场底部，导致渣场土体出现滑动。如图1、2所示，本发明通过在渣场坡体四周与天然土体的交界面上环绕设置坡体边缘排水明沟2，将渣场坡体沟谷上游以及渣场两侧的山体汇水排至自然排水沟内。其中，所述坡体边缘排水明沟2的底部宽度及过水面积应根据地表汇水量及面积确定，以避免坡体边缘排水明沟2内的水溢出。具体参数设计可参考：坡体边缘排水明沟2的底部排水宽度为50cm，厚度为40cm，排水坡度为4％以上，依据地形条件适当调整。

进一步地，如图5所示，针对弃渣场内部较深处的地下水，本发明通过设置由多排埋设于渣场坡体内部不同高层处的排水暗管11构成的坡体内部排水结构，加快渣场内部渗水排出，减小渗流路径，并减少渗流对渣场底部滑移面造成的不利影响。其中，排水暗管11可以接触弃渣场背后原始天然地面线设置，暗管之间的间距为5米左右；更进一步地，所述排水暗管11的管径可设置为为20cm，节段长为2m，在高度方向上每4m设置一圈，基本保证每级渣场边坡内部均有一层排水暗管11，排水暗管管体上设有若干排水孔，排水孔表面用滤网封住，所述排水暗管11在外部与平台截水沟5相连通，且排水暗管11出水口处设置阻水措施或阻水结构，防止平台截水沟5的水倒流入排水暗管11内。

在本实施例1所述的沟谷型弃渣场的防排水系统中，所述坡体边缘排水明沟2和中间渣顶排水沟3不连通；所述渣场坡体的表面坡度设置为从外向里，坡度范围在3％～6％，视排水面积与地面冲刷而定，防止因坡度过大，造成地表遇水带走表面渣体，同时也要防止因坡度过小而排不走表面集水，造成大面积表面汇水下渗。

实施例2：如图1至6所示，针对沟谷型弃渣场上游沟谷地面汇水量大且流速大的问题，本发明在实施例1的基础上，进一步作如下改进：

在所述坡体边缘排水明沟2的上游汇水处设置人字形进水口1，所述人字形进水口1包括集水井14，所述集水井14内设有混凝土分水墙13，所述混凝土分水墙13用于将集水井14的水排入左右两个方向的坡体边缘排水明沟2内。

如图6所示，在本实施例2中，所述人字形进水口1的设置主要是为了将沟谷上游山体表面的汇水收集并排出，防止上游山体表面汇水沿山体与渣场交界面进入弃渣场底部，继而造成渣场土体滑动。

其中，集水井14可以将湍急的上游山谷汇水进行缓流并重新分配，防止因水量过大而造成对四周排水明沟以及渣场造成冲刷；所述混凝土分水墙13采用C30混凝土，主要起分流和导向的作用，通过混凝土分水墙13可将集水井内的水排入渣场左右两个方向的排水明沟内。

具体地，所述集水井14设置时，其容量应考虑洪水水位、上游汇水最大量与下部排水量相匹配等因素。

实施例3：如图1至2所示，一种沟谷型弃渣场的防排水系统，与实施例1、实施例2的区别在于，在所述坡顶排水结构中，各级渣场边坡的斜面上均设有若干泄水孔6，所述泄水孔6的直径为90-120mm，排水坡度为2％～4％。

其中，本实施例3中，所述若干泄水孔6的设置，主要用于将从渣场表面渗入至渣体内部及渣场土体较浅处的内部水排出至平台截水沟5，以避免渣场表面汇水渗入至渣场底部，导致渣场土体出现滑动。

实施例4：如图5所示，一种沟谷型弃渣场的防排水系统，与实施例1至3的区别在于，所述渣场坡体下游坡脚处设有重力式挡墙7，所述重力式挡墙7背后设有反滤层和泄水孔。

实施例5：由于沟谷型弃渣场底面处于较低部位，地下水会从渣场与原地面接触的缝隙流入弃渣场底部，造成渣场内部交界面处内摩擦强度降低，继而导致渣场土体稳定性下降。

为了避免上述情况的发生，本发明在实施例4所述一种沟谷型弃渣场的防排水系统的基础上，继续作如下改进：

如图7、8所示，在所述坡体内部排水结构内增设由多个排水主盲管10以及多个排水支管9组成的底部排水管网。其中，如图7所示，所述多个排水主盲管10纵向等间距布设于渣场坡体底面，多个所述排水支管横向排列布置于渣场坡体底面，所述多个排水支管9分别与排水主盲管10相连通，所述多个排水主盲管10分别与自然排水沟相连接。

进一步地，如图7、8所示，所述排水支管9分别设置于相邻排水主盲管10之间以及设置于渣场边缘与排水主盲管10之间，所述排水支管9与排水主盲管10之间的夹角为45°。

具体设置参数如下：排水主盲管10管径为20cm，排水支管9管径为10cm，排水主盲管10之间的横向间距设置为2m，排水支管9之间的纵向间距为2.5m，排水主盲管10穿越重力式挡墙后伸出20cm，并接入天然排水沟。

实施例6：如图1至8所示，一种沟谷型弃渣场的防排水系统，与实施例5的区别在于，对于坡度较陡的沟谷型弃渣场，四周的坡体边缘排水明沟2及平台截水沟5和弃渣场中间顶部表面的渣顶排水沟3在弃渣场底部应设置坡脚集水井，所述坡脚集水井设置于重力式挡墙7前侧，进行缓流后，再将收集到的地表汇水排入自然排水沟，防止对弃渣场底部造成冲刷。其中，集水井坡度要设置合理，避免自然排水沟的水倒流。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种沟谷型弃渣场的防排水系统，包括渣场坡体，其特征在于，所述防排水系统包括坡顶排水结构、坡体边缘排水明沟以及坡体内部排水结构；其中：

所述坡顶排水结构设置于渣场坡体表面，由多个横向平台截水沟以及一个纵向渣顶排水沟组成，所述渣顶排水沟设置于渣场坡体的中间位置，所述平台截水沟分别设置于渣场坡体各级边坡的坡脚位置，所述平台截水沟分别与渣顶排水沟贯通设置；所述平台截水沟内排水从渣场两边向中间渣顶排水沟进行，渣顶排水沟内的水由上至下汇入自然排水沟内；

所述坡体边缘排水明沟环绕设置于渣场坡体的四周边缘，用于将渣场坡体沟谷上游及渣场两侧的山体汇水排至自然排水沟内；

所述坡体内部排水结构包括多排埋设于渣场坡体内部不同高层处的排水暗管，所述排水暗管分别与设置于渣场坡体表面的平台截水沟相连通。

2.根据权利要求1所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述坡体边缘排水明沟在上游汇水处设有人字形进水口，所述人字形进水口包括集水井，所述集水井内设有混凝土分水墙，所述混凝土分水墙用于将集水井内的水排入左右两个方向的坡体边缘排水明沟内。

3.根据权利要求1所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述坡顶排水结构中，各级渣场边坡斜面上均设有若干泄水孔，所述泄水孔的直径为90-120mm，排水坡度为2％～4％。

4.根据权利要求2或3所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述渣场坡体的表面坡度设置为从外向里，坡度范围在3％～6％；在所述坡顶排水结构中，所述渣顶排水沟的横截面积大于平台截水沟的横截面积，渣顶排水沟的坡度为从上到下设置，平台截水沟的排水坡度为从渣场两边向中间设置。

5.根据权利要求4所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述平台截水沟的排水坡度为0.5～1％，底部排水宽度为30cm，厚度为30cm，两边坡度为1∶1；所述渣顶排水沟的排水坡度为1％～3％，底部排水宽度为40cm，厚度为30cm，两边坡度为1∶1。

6.根据权利要求5所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，多排所述排水暗管分别设置于渣场坡体各级边坡的渣体内部，每排所述排水暗管之间纵向等间距设置，各排的多个排水暗管之间横向间距相同；每个所述排水暗管管体上分别设有若干排水孔，若干排水孔的表面设置过滤网；所述排水暗管的出口处设有用于防止平台截水沟内的水进入排水暗管内部的阻水结构或阻水措施。

7.根据权利要求6所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述渣场坡体下游坡脚处设有重力式挡墙，所述重力式挡墙背后设有反滤层和泄水孔。

8.根据权利要求1或7所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述坡体内部排水结构还包括由多个排水主盲管以及多个排水支管组成的底部排水管网，所述多个排水主盲管纵向等间距布设于渣场坡体底面，多个所述排水支管横向排列布置于渣场坡体底面，所述多个排水支管分别与排水主盲管相连通，所述多个排水主盲管分别与自然排水沟相连接。

9.根据权利要求8所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述排水支管分别设置于相邻排水主盲管之间以及设置于渣场边缘与排水主盲管之间，所述排水支管与排水主盲管之间的连接角度为45°，相邻排水主盲管之间的横向间距设置为2m，相邻排水支管之间的纵向间距为2.5m，排水主盲管穿越重力式挡墙后伸出20cm，并接入自然排水沟内。

10.根据权利要求9所述的沟谷型弃渣场的防排水系统，其特征在于，所述渣场坡体的下游底部设置有与自然排水沟相连接的坡脚集水井，所述坡脚集水井设置于重力式挡墙前侧。

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