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文檔簡介
水利工程論文-黃土梁卯與溝谷填挖改造工程場區(qū)的環(huán)境治理摘要:隨著蘭州城市建設(shè)用地向兩山及溝谷區(qū)擴(kuò)展,人工填挖改造工程場地的環(huán)境治理問題日顯突出。通過某重點文化工程的環(huán)境災(zāi)害分析,結(jié)合場地特點對環(huán)境治理方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,提出了邊坡治理與洪水泥流排導(dǎo)治理方案。關(guān)鍵詞:環(huán)境治理邊坡壓腳減重洪水1.引言隨著城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展,蘭州市工程建設(shè)用地逐步向城區(qū)外圍的黃土梁峁斜坡地帶擴(kuò)展,移山填溝開發(fā)土地資源并進(jìn)行工程建設(shè)的項目日益增多,在南北兩山綠化區(qū)已建和待建的景觀建筑陸續(xù)增加。土地開發(fā)區(qū)工程建設(shè)時,大填大挖破壞了原始地形地貌,形成了貌似平整的高邊坡、高填方建設(shè)場地,隱伏著黃土與填土濕陷、地面沉降、滑坡、洪水與泥石流等環(huán)境工程問題。本文介紹某文化重點工程環(huán)境治理設(shè)計的經(jīng)驗和體會。2.場區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀該工程場區(qū)為蘭州市北山九洲臺南麓黃土梁峁斜坡地帶,在蘭州市地貌區(qū)劃圖上屬梁峁窄谷區(qū)(1區(qū))。黃土覆蓋最大厚度達(dá)300m左右,自下而上主要由巨厚的第四系早更新世黃土(Q1)、中更新世黃土(Q2)和較薄的晚更新世黃土(Q3)組成,僅在溝谷斜坡地帶搬運堆積有坡洪積全新世黃土(Q4dl-pl)。其下部為薄層早更新世沖積砂礫卵石(Q1al)。第四系地層以下為區(qū)域性夷平面,由寒武系皋蘭群各類片巖或片麻巖等變質(zhì)巖類組成黃土梁峁基底。工程場地原始地形為丘狀黃土山峁,近20年來歷經(jīng)削山填溝綠化,降低了30余m,形成了占地120200m的黃土平臺。場地西側(cè)為虛填方形成的高邊坡,坡高自北向南在1530m之間變化,平均坡度40度左右,按規(guī)范屬三級土質(zhì)邊坡。西側(cè)邊坡坡體上部為人工堆填土,中部為坡積沖積次生黃土,深部為風(fēng)成老黃土。為提高地基承載力,采用了預(yù)浸水加強夯處理地基濕陷性,由于受強夯振動影響,在坡面局部產(chǎn)生了3個部位錯落或八字形裂縫,均屬后期堆填層內(nèi)的淺層錯落,錯落體積小于200m3,雖不致影響場地和擬建建筑物的穩(wěn)定和安全,但對其產(chǎn)生的再次錯落必須重視。經(jīng)驗算,西側(cè)高邊坡在干燥狀態(tài)下處于極限平衡狀態(tài),但在灌溉水入滲飽和及地震等不利條件下,將處于失穩(wěn)狀態(tài)。因此,必須要進(jìn)行該邊坡的治理。場地上游東西兩條分水嶺之間流域面積約0.35km2,平均坡率0.3左右,集中暴雨時上游來水將對場區(qū)產(chǎn)生洪水危害,并且場地西側(cè)沖溝為溝谷匯水的唯一通道,該沖溝被南側(cè)一條人工填筑的土橋所阻攔,一旦形成匯水,也將危害西側(cè)邊坡穩(wěn)定。本工程場區(qū)的環(huán)境影響主要為:西側(cè)30m高邊坡在浸水及地震等不利條件下的失穩(wěn)滑移和場地上游溝谷洪水泥流侵害。3西側(cè)邊坡失穩(wěn)滑移的治理3.1邊坡的最小穩(wěn)定安全系數(shù)參照建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB503302002)、碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范(SL274-2001)和堤防工程設(shè)計規(guī)范(GB50286-98)之規(guī)定和本工程的重要性,將邊坡的最小穩(wěn)定安全系數(shù)取為1.2。3.2邊坡的穩(wěn)定驗算根據(jù)西側(cè)邊坡的工程地質(zhì)剖面(C1-C1斷面,C2-C2斷面)及各層土體的物理力學(xué)性質(zhì),對西側(cè)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行驗算,驗算采用瑞典條分法,并且考慮8度地震影響(表1)。西側(cè)邊坡穩(wěn)定計算表表1斷面最危險滑動面安全系數(shù)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)C1-C10.56427.45627.4610.912C2-C2-2.07343.52643.5750.820注:坐標(biāo)點(0,0)為坡腳起始點從計算結(jié)果和最危險滑弧面可以看出西側(cè)邊坡抗滑安全系數(shù)小于1.2,邊坡處于非穩(wěn)定狀態(tài),滑動面自坡腳切出,坡頂切割寬度小于5m,對建筑群地基穩(wěn)定性不產(chǎn)生影響(建筑物距邊坡為50m),但在各種不利情況下,將對綠化區(qū)場地安全產(chǎn)生威脅,必須進(jìn)行邊坡治理。3.3邊坡治理方案比選根據(jù)場地條件及工程特點,西側(cè)邊坡治理可采用減重、壓腳,并且疏導(dǎo)溝底洪水的方法。以減重和壓腳改變滑體外形,一方面使滑體頭部土體減載,另一方面在滑體腳部堆土壓重支擋,這樣可使西側(cè)邊坡的穩(wěn)定性得到實質(zhì)的改善。由于場地西側(cè)邊坡沖溝為上游溝谷匯水的唯一通道,受人工土橋阻擋,在暴雨時匯水對西側(cè)邊坡有沖刷、軟化等多種作用,可能導(dǎo)致坡體抗剪強度降低,使土體的抗滑力減小,而降低坡體穩(wěn)定性。因此,必須對溝谷匯水進(jìn)行疏導(dǎo),并且在邊坡底采取一定的防滲和防沖刷措施,以免積水影響西側(cè)邊坡的穩(wěn)定。西側(cè)邊坡治理方案,按照最危險C2-C2斷面進(jìn)行設(shè)計和計算,進(jìn)行了三種方案的計算比較。第一種方案是只進(jìn)行坡腳壓腳,第二種方案是進(jìn)行坡頂減重,第三種方案是即壓腳又減重。方案一:西側(cè)邊坡坡腳的壓重高度為23m,底寬15m,頂寬2m,平均為8.5m,外邊坡為11.4。對回填土體進(jìn)行分層碾壓夯實。方案二:從西側(cè)邊坡坡頂向場地內(nèi)11.5m處開始,到坡腳進(jìn)行削坡,削坡后西側(cè)邊坡比為12.2。方案三:西側(cè)邊坡坡腳的壓重體高度為17m,底寬15m,頂寬2m,平均為8.5m,外邊坡為1:2.3。從壓重體頂面到坡頂進(jìn)行削坡,削坡坡比為12.1。對三種方案進(jìn)行驗算,仍采用瑞典條分法,并且考慮8度地震影響(表2)。西側(cè)邊坡整治后穩(wěn)定計算表表2最危險滑動面安全系數(shù)圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)方案一8.52944.53545.0041.322方案二5.62543.52943.6241.219方案三44.05449.59032.6931.279經(jīng)過穩(wěn)定性分析,三種方案均能滿足穩(wěn)定的技術(shù)要求。方案二、三的缺點是占用已經(jīng)平整好的場地,并且將西側(cè)邊坡現(xiàn)有的綠化全部毀害,對土地的有效使用不利。若不占用平整好的場地,則只有采用壓腳的方案,只毀壞坡腳一定高度的植被,保存坡體上段大部分綠地,但土方量回填較大,工程投資較高。經(jīng)三種方案比較并根據(jù)業(yè)主要求,本工程從環(huán)境生態(tài)保護(hù)出發(fā),最終選用了壓腳方案。4.溝谷洪水泥流侵害4.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201-94)中的有關(guān)規(guī)定,本場地為國家級保護(hù)文物建筑,防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。4.2洪水流量推算本工程場地上游東西兩條分水嶺之間流域面積約0.35km2,平均坡率0.3左右,設(shè)計洪水采用不同的經(jīng)驗公式推求洪峰流量(表3)。經(jīng)綜合分析后,確定上游溝谷100年一遇(P=1%)的洪水流量按4.5m3/s考慮。洪水流量推算表表3甘肅省水文圖集莊浪河公式公路科研所經(jīng)驗公式公路科研所經(jīng)驗公式(參考蘭卅暴雨資料)采用值(m3/s)q=6.27/F0.42Qp=KFnQp=CSFP=1%P=1%P=1%P=1%3.413.8治理措施根據(jù)建設(shè)場地的實際地形和建筑物平面布置情況,在場區(qū)北側(cè)設(shè)置一道截洪溝,將洪水由西側(cè)排洪溝導(dǎo)入西側(cè)沖溝底部,最終由西側(cè)的涵洞排到下游。北側(cè)截洪溝和西側(cè)排洪溝斷面大小根據(jù)流量、縱坡、砌筑型式確定。截洪溝和排洪溝采用漿砌塊石矩形斷面,表層用水泥砂漿抹面。在排洪溝陡槽段做成階梯式跌水,以達(dá)到消能防沖的目的。在西側(cè)沖溝人工填筑的路基下設(shè)置一條排水涵管,涵管縱坡為0.035,經(jīng)過水力計算,涵洞截面為1.13m2時可通過4.5m3/s的流量,即直徑1.2m的鋼筋混凝土管。5.結(jié)語黃土填挖改造工程場區(qū)的環(huán)境條件十分復(fù)雜,只注重工程建設(shè)而忽視環(huán)境治理,將危及建筑物和工程場地的長期安全。在采取工程治理措施時,還應(yīng)注意所采取的工程措施與相應(yīng)的人文自然景觀保持協(xié)調(diào)一致。Abstract:AsLanzhouconstructionareasextendtowardsGaolanMountains,BaitaMountainsandthevalleyregions,theproblemofenvironmentalcontrolforthemadefill&excavationreconstructionprojectsitesbecomesmoreandmoreobvious.Inthearticle,theeconomicalandtechnicalcomparisonhasbeenmadefortheenvironmentalcontrolschemesinaccordancewiththeanalysisoftheenvironmentaldisasterofakeyculturalprojectandthecharacteristicsofthesite,and
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