楊貴乾，郭雪峰，曾波，任海軍

（1.中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司，北京 100024；2.中國南水北調(diào)集團中線有限公司，北京 100053）

棄渣場作為工程建設(shè)的重要組成部分，如何做好棄渣場運行工作，不僅關(guān)乎環(huán)境問題，更直接關(guān)系到周邊人民的生命財產(chǎn)安全，因此，工程建設(shè)的棄渣場安全監(jiān)測與其他建筑物安全監(jiān)測同等重要。水利工程棄渣場安全監(jiān)測設(shè)計以《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》作為主要規(guī)范依據(jù)，通過對資料進行及時的整理與分析，能夠正確掌握其運行情況。下文主要對某長距離輸水工程的棄渣場安全監(jiān)測成果的應(yīng)用進行研究。

1 概況

某水利工程具備長距離輸水工程的典型特點：“點狀”和“線型”兼具、跨越地貌類型多、土石方量大、沿線棄渣多等[1]。然而棄渣場位置的選擇受生態(tài)紅線、風(fēng)景名勝區(qū)、基本農(nóng)田、環(huán)保保護的制約，棄渣后還可能對周邊村莊、公路、鐵路、學(xué)校等安全帶來一定程度的影響，因此，可布設(shè)棄渣場的位置很有限，導(dǎo)致棄渣場規(guī)模越來越大、堆渣高度越來越高。為確保棄渣場運行期的穩(wěn)定性，除了工程措施外，做好安全監(jiān)測也是非常必要的，安全監(jiān)測可實時監(jiān)控棄渣場施工期及運行期的穩(wěn)定性[2]，為工程安全運行提供有力的技術(shù)保障，為水利工程沿線的安全工作提供預(yù)警。為切實落實安全管理責(zé)任，確保棄渣場安全運行，做好安全監(jiān)測工作非常重要，應(yīng)用先進技術(shù)推進棄渣場安全監(jiān)測預(yù)警建設(shè)勢在必行[3]。本文選取了兩座典型棄渣場安全監(jiān)測應(yīng)用情況進行相關(guān)分析[4]。

HBXSM 棄渣場位于引水工程的右側(cè)，與工程相鄰，渣場沿該引水工程分為南北兩部分，占地面積32.61 hm2，棄方量376.09 萬m3，最大堆高21 m，屬坡地形3 級棄渣場，地形自西向東南傾斜，高差約15 m，渣體組成主要為粘土、壤土、含碎石壤土和碎石。HBS4 棄渣場位于該引水工程西約1.2 km，占地面積15.52 hm2，棄方量176.19 萬m3，最大堆高21 m，屬于坡地形3 級棄渣場，地形自西北向東南傾斜，高差約10 m，渣體的物質(zhì)來源于總干渠樁號79+360～83+554 段開挖棄土，主要巖性為泥礫、泥巖、砂巖等。

2 棄渣場監(jiān)測布置情況

目前，棄渣場尚未有專用的監(jiān)測設(shè)計規(guī)范，參照SL 551—2012《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[5]，HBXSM 和HBS4 兩座典型棄渣場安全監(jiān)測工程主要設(shè)置的監(jiān)測項目有表面變形監(jiān)測、內(nèi)部變形監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、巡視檢查等。監(jiān)測項目情況統(tǒng)計見表1，儀器典型布置示意圖見圖1-3。

圖1 HBXSM 南區(qū)典型監(jiān)測布置圖

圖2 HBXSM 北區(qū)典型監(jiān)測布置圖

圖3 HBS4 棄渣場典型監(jiān)測剖面布置圖

表1 HBXSM HBS4 棄渣場各監(jiān)測項目統(tǒng)計表

3 監(jiān)測資料初步分析

3.1 表面變形監(jiān)測

在近一年對HBXSM 棄渣場的觀測過程中，XSMGNSS03，XSMGNSS04，XSMGNSS06 測點受2021 年7 月、9 月降雨影響，測點位移變化速率明顯增加，產(chǎn)生突變，當(dāng)時立即組織人員對現(xiàn)場進行了巡視，測點周邊未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫。2021年汛期過后，XSMGNSS04，XSMGNSS06 測點位移變化幅度明顯減小，2021年10月下旬及11月上旬組織人員對這兩處進行了重點巡視，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場渣體表面均出現(xiàn)明顯裂縫，從監(jiān)測數(shù)據(jù)也可以看出棄渣場發(fā)生了明顯的沉陷。目前變形速率很小，測值在±1.00 mm內(nèi)上下波動。典型過程線見圖4。

圖4 HBXSM 棄渣場典型表面過程線

在近一年對HBS4 棄渣場的觀測過程中，北區(qū)的S4GNSS01—03表面變形測點向北累積位移最大值為19.72 mm，向東累積位移最大值為17.82 mm，垂直方向即沉降位移最大值為80.27 mm；南區(qū)的S4GNSS004表面變形測點向北累積位移為9.89 mm，向東累積位移為142.72 mm，垂直方向即沉降位移為185.41 mm。北區(qū)測點位移較小，南區(qū)測點各向位移相對較大，對較大測點部位進行巡視檢查時未見顯裂縫。各測點位移在汛期增加明顯，汛期過后測值相對平穩(wěn)，目前無明顯收斂趨勢，后續(xù)應(yīng)加強巡視和監(jiān)測。HBS4棄渣場典型過程線見圖5。

圖5 HBS4 棄渣場表面變形過程線（S4GNSS02）

3.2 內(nèi)部變形監(jiān)測

HBXSM 和HBS4 棄渣場堆渣體內(nèi)部變形均采用測斜管進行監(jiān)測，測斜管材質(zhì)為ABS，管外徑為75.00 mm，采用鉆孔方式進行安裝，使用活動（滑動）測斜儀進行觀測。在HBXSM 棄渣場南區(qū)和北區(qū)、HBS4 棄渣場北區(qū)各布置2 套測斜管，測斜管于2020 年10 月下旬取得基準值。目前觀測到HBXSM 和HBS4 棄渣場的位移分別在±10.00 mm以內(nèi)，位移量較小，無明顯趨勢性變化，表明棄渣場內(nèi)部基本穩(wěn)定。位移分布線見圖6。

圖6 各測斜管位移分布圖

3.3 地下水位監(jiān)測

HBXSM 和HBS4 棄渣場均利用測斜管兼做測壓管使用，測斜管底部有2.00 m 制作成花管，作為測壓管進水管段，使用電測水位計進行觀測。測壓管伸入穩(wěn)定土層2.00 m，在鉆孔施工過程中未發(fā)現(xiàn)地下水。目前，各測壓管處于無水狀態(tài)，表明地表水未滲入堆渣體建基面，地表滲流對渣場穩(wěn)定影響性較小。

3.4 巡視檢查

由于渣場面積較大，在人工巡視檢查基礎(chǔ)上，HBXSM 和HBS4 棄渣場分別在可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害和離村莊及工廠較近部位布設(shè)視頻監(jiān)測監(jiān)控站，進行實時監(jiān)控，作為在極端天氣等情況下監(jiān)測儀器設(shè)備和人工巡檢之外的重要補充。

通過近2 年的巡視檢查結(jié)果來看，堆渣體表面絕大部分區(qū)域無損傷、塌陷、開裂、沖刷；排截水溝無損傷、塌陷、開裂、堵塞；防護護欄無損壞；堆渣體坡腳擋墻無損傷、塌陷、開裂；監(jiān)測設(shè)施無破壞。

4 結(jié)語

兩座典型的棄渣場表面變形均尚未收斂，各堆渣體內(nèi)部變形量很小，無趨勢性位移，地表水無滲入堆渣體建基面，表明渣場內(nèi)部總體穩(wěn)定；應(yīng)加強巡視與監(jiān)測。通過研究棄渣場安全監(jiān)測成果應(yīng)用情況及安全運行情況，對同類工程具有一定的借鑒意義。