電廠灰渣庫穩(wěn)定性分析

肖朵

（貴州省松桃苗族自治縣環(huán)保局 554100）

摘 要：對電廠的灰渣庫運行情況進行安全性和穩(wěn)定性評價需要從多個方面著手，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)查存在的實際情況進行壩體加固、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)欤椿以鼛?，來暫時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產(chǎn)損失，并產(chǎn)生嚴重的環(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，標高486～587m，周邊地形地貌為中低山?；以鼛焖诘貐^(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，上層滯水會嚴重受到季節(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

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)計受到壩區(qū)場地條件的限制，難以實現(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)過壓實處理，易滑動，如果不能及時加固灰渣壩，粉煤灰可能會傾瀉而出，給人們的生命財產(chǎn)安全造成嚴重威脅，同時也會帶來嚴重的環(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?；以鼔蔚牡叵滤豢刂撇划斠约芭藕樵O(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煤灰來計算，電廠每年的煤灰量高達10×104t，堆場的容量已經(jīng)無法滿足實際生產(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，如果不能及時對堆場進行整改和加固，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。采用強度折減系數(shù)法來計算壩體的整體穩(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，不能夠達到平衡狀態(tài)，其最大水平位移已經(jīng)達到2.52m，最大沉降量為2.03m。采用土工格柵加筋處理后再次進行計算，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)當進入壩肩山體，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)當對樁背與漿砌石攔渣壩壩面之間的空隙進行填充，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，壩底標高500.00m，壩頂標高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)當用碎石樁進行處理，使其地基承載力達到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。對電廠灰渣庫進行穩(wěn)定性分析需要采取多種定性及定量評價方法，才能夠?qū)ιa(chǎn)經(jīng)營過程以及相關(guān)工程中存在的危險因素進行有效判別，反映灰渣庫的實際情況，并對灰渣庫可能存在的安全隱患以及問題的嚴重程度提出有針對性的風(fēng)險控制措施，幫助研究人員制定綜合性的處理方案。

參考文獻

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