肖朵

（貴州省松桃苗族自治縣環(huán)保局 554100）

摘 要：對電廠的灰渣庫運(yùn)行情況進(jìn)行安全性和穩(wěn)定性評價(jià)需要從多個(gè)方面著手，綜合灰渣壩庫區(qū)的地形地貌特征、水文條件以及灰渣壩的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，常用的分析方法為數(shù)值模擬法。為了提高電廠灰渣庫的穩(wěn)定性，消除安全隱患，必須針對調(diào)查存在的實(shí)際情況進(jìn)行壩體加固、防滲排水、卸渣等工作，制定綜合性的處理方案。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；灰渣庫；穩(wěn)定性分析

火力發(fā)電廠使用的燃料為煤炭，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的粉煤灰，在粉煤灰處理方面，各地采取了不同的處理方法，使粉煤灰得到了較好的開發(fā)與利用，但是一些地區(qū)仍舊需要修建貯灰?guī)?，即灰渣庫，來暫時(shí)存放無法利用的粉煤灰。目前，灰渣庫的管理范疇尚未明確，存在很多安全隱患和管理漏洞，如果灰渣庫的穩(wěn)定性和安全性得不到保障很容易造成重大的人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失，并產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。

1.某灰渣庫工程的基本概況

該灰渣庫位于某火力發(fā)電廠西北方向5km處，在縣城的西南角。灰渣庫地處一狹長形山谷內(nèi)，東西兩側(cè)較高，中部較低，標(biāo)高486～587m，周邊地形地貌為中低山。灰渣庫所在地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，雨量充沛，土壤濕度較大，年平均降水量可達(dá)1170mm，降水高峰期為6～10月份，降水量占全年的75%。灰渣庫所處區(qū)域的地層主要包括人工填積層、第四系坡殘積層、侏羅系基巖以及砂巖，其中，人工填積層主要分布在庫區(qū)東部的大部分地段，主要包括發(fā)電廠的粉煤灰渣粘性土，含有大量有機(jī)質(zhì)、生活垃圾等，表層能夠看到植物根系，塊狀石較少；第四系坡殘積層主要分布在庫區(qū)西岸地表，厚度比較薄，厚層為0.60～1.80m；侏羅系基巖中包含強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化砂巖以及中風(fēng)化泥巖等，這些巖石層厚度不一，巖性較為柔軟，容易碎裂。庫區(qū)降地下水較為豐富，上層滯水大都儲存在填土地層中，地表水的下滲作用以及大氣降水都會增加上層滯水量，與此同時(shí)，上層滯水會嚴(yán)重受到季節(jié)的影響。基巖裂隙水也屬于地下水的一種，其補(bǔ)給主要依靠上層滯水的入滲以及高處裂隙水的向下徑流，因此與上層滯水相比，基巖裂隙水儲量較小。

2.灰渣壩的現(xiàn)狀及穩(wěn)定性評價(jià)

2.1灰渣壩的現(xiàn)狀分析

煤灰場早期建造的灰渣壩屬于漿砌石重力結(jié)構(gòu)，建筑基底材料為頁巖，最大高度為24.7m，頂部寬2.0m，軸線長65.7m?；以鼔蔚脑O(shè)計(jì)受到壩區(qū)場地條件的限制，難以實(shí)現(xiàn)分層煤灰卸料，因此卸料只能直接從山頂傾倒。目前，初期建造的灰渣壩已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，而且傾倒的煤灰沒有經(jīng)過壓實(shí)處理，易滑動(dòng)，如果不能及時(shí)加固灰渣壩，粉煤灰可能會傾瀉而出，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，同時(shí)也會帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。

2.2灰渣壩周邊的地形地貌分析

初期壩工程的地質(zhì)條件比較好，但是受到地形條件的限制，缺乏通往堆場內(nèi)部的道路，因此自然成庫的條件比較差。此外，由于灰渣壩溝口的下部就是居民區(qū)，這樣一旦發(fā)生事故，就會造成嚴(yán)重的傷亡與損失。

2.3灰渣壩的水文條件分析

灰渣庫屬于尾礦庫的一種，既要儲存尾礦又要儲存水，由于水的存在，尾礦壩工程的巖土力學(xué)問題更加復(fù)雜，其穩(wěn)定性分析也更為困難。灰渣壩的地下水位控制不當(dāng)以及排洪設(shè)施建設(shè)不到位都會導(dǎo)致壩體損傷，從而引發(fā)潰決事件，這些問題基本都涉及到靜態(tài)水、動(dòng)態(tài)水以及孔隙水的壓力問題。庫區(qū)的降水量充沛，地表水的主要來源是大氣降水，為了保持灰渣庫的穩(wěn)定性，必須要做好排水防滲工作。

2.4生產(chǎn)因素分析

按照火力發(fā)電廠供熱車間每天產(chǎn)生400t煤灰來計(jì)算，電廠每年的煤灰量高達(dá)10×104t，堆場的容量已經(jīng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，那些堆積在山坡之上的煤灰非常不穩(wěn)定，很容易出現(xiàn)局部塌滑現(xiàn)象。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，堆場的煤灰已經(jīng)部分越過壩頂，上游部分的煤灰堆積高度已經(jīng)超過了堆場的設(shè)計(jì)高度，如此巨大的煤灰堆積量對下游城鎮(zhèn)的安全造成了巨大威脅，如果不能及時(shí)對堆場進(jìn)行整改和加固，堆場的安全性和穩(wěn)定性將難以保障。

2.5儲灰場的穩(wěn)定性分析

利用FLAC數(shù)值分析軟件對壩體建立數(shù)值模型，分析壩體的整體穩(wěn)定性。模型左側(cè)以初期攔渣壩為邊界，右側(cè)一直延伸到與邊坡穩(wěn)定性無關(guān)的區(qū)域，底部邊界延伸到壩體基巖面以下。采用強(qiáng)度折減系數(shù)法來計(jì)算壩體的整體穩(wěn)定性，結(jié)果顯示，沒有經(jīng)過加固處理的壩體已經(jīng)發(fā)生了很大的變形，不能夠達(dá)到平衡狀態(tài)，其最大水平位移已經(jīng)達(dá)到2.52m，最大沉降量為2.03m。采用土工格柵加筋處理后再次進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，壩坡的最大位移變形量為23cm，這一數(shù)值在壩體的承受范圍之內(nèi)。

3.灰渣壩的加固改造措施

3.1對舊壩進(jìn)行加固

抗滑樁加固有助于提高灰渣壩的整體穩(wěn)定性，具體加固方法如下：將10根抗滑樁布置在攔渣壩的壩趾前方，兩樁間隔5.0m，受到壩區(qū)場地條件的限制，樁體嵌入地表的深度必須符合要求。為了將支擋結(jié)構(gòu)的位移量控制在合適范圍內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)的整體性，需在樁頂和樁的中部架設(shè)鋼筋砼冠梁和腰梁。根據(jù)初期壩的竣工資料可知，壩體西端受力最大，因此，冠梁和腰梁應(yīng)當(dāng)進(jìn)入壩肩山體，以充分發(fā)揮支擋結(jié)構(gòu)的作用?？够瑯妒┕そY(jié)束之后，應(yīng)當(dāng)對樁背與漿砌石攔渣壩壩面之間的空隙進(jìn)行填充，從而在兩者之間形成傳力體系，填充材料應(yīng)選擇C15素混凝土。

3.2新建加筋體灰渣壩

為了滿足灰渣場擴(kuò)容改造的需要，應(yīng)新建一座加筋體灰渣壩。加筋體灰渣壩位于初期壩后方60m開外，壩底標(biāo)高500.00m，壩頂標(biāo)高536.00m，分為三級平臺，每一級的高度為12m，壩中部設(shè)置有馬道，寬6m。加筋體灰渣壩的地基是前期的填渣，承載力無法滿足需求，應(yīng)當(dāng)用碎石樁進(jìn)行處理，使其地基承載力達(dá)到200kPa以上。加筋體灰渣壩的底座擬采用漿砌石，每隔10～15m應(yīng)當(dāng)設(shè)置一道變形縫或者伸縮縫，在地基巖性、底座高度發(fā)生變化以及與其他建筑物的連接處應(yīng)當(dāng)設(shè)置沉降縫。加筋壩壩體的建筑材料主要是灰渣和土工格柵，筑壩采取分層碾壓、分層鋪設(shè)的方式，壩體表面采取“土工布袋+土工格柵反包”措施防止灰渣外泄。

3.3截排水系統(tǒng)

灰渣壩的截排水系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：一：截洪溝及渡槽。由于后期渣壩填筑會將截洪溝的部分區(qū)域淹沒，因此需在壩頂標(biāo)高以上再建造一條和原有截洪溝材料、尺寸保持一致的截洪溝，并使其與原有截洪溝相連接。截洪溝起始段受到地形的限制，需采用渡槽進(jìn)行排洪，渡槽和排架均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。二：排水盲溝。被灰渣淹沒的排洪溝可改造成排水盲溝，溝內(nèi)充滿砂礫石。三：排水溝。在灰渣場的內(nèi)部和周邊特定位置要構(gòu)建地表排水系統(tǒng)。四：排水涵洞。排水涵洞布置在壩后斜坡上，方向與等高線垂直。

3.4卸渣

清除從坡頂標(biāo)高平臺傾卸下的灰渣，減少初期壩的荷載量，防止灰渣滑移，為后續(xù)施工提供便利。

結(jié)語：

進(jìn)行電廠灰渣庫的穩(wěn)定性分析對于保障電廠的生產(chǎn)安全和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要，必須引起相關(guān)部門的高度重視。對電廠灰渣庫進(jìn)行穩(wěn)定性分析需要采取多種定性及定量評價(jià)方法，才能夠?qū)ιa(chǎn)經(jīng)營過程以及相關(guān)工程中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行有效判別，反映灰渣庫的實(shí)際情況，并對灰渣庫可能存在的安全隱患以及問題的嚴(yán)重程度提出有針對性的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，幫助研究人員制定綜合性的處理方案。

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