黄土梁峁与沟谷填挖改造工程场区的环境治理（靳红强,李久林,刘卓）

时间：2022-02-20 15:17:49 浏览量：次

提要随着兰州城市建设用地向两山及沟谷区扩展，人工填挖改造工程场地的环境治理问题日显突出。通过某重点文化工程的环境灾害分析，结合场地特点对环境治理方案进行经济技术比较，提出了边坡治理与洪水泥流排导治理方案。

关键词环境治理边坡压脚减重洪水

1.引言

随着城市建设和基础设施建设的发展，兰州市工程建设用地逐步向城区外围的黄土梁峁斜坡地带扩展，移山填沟开发土地资源并进行工程建设的项目日益增多，在南北两山绿化区已建和待建的景观建筑陆续增加。土地开发区工程建设时，大填大挖破坏了原始地形地貌，形成了貌似平整的高边坡、高填方建设场地，隐伏着黄土与填土湿陷、地面沉降、滑坡、洪水与泥石流等环境工程问题。本文介绍某文化重点工程环境治理设计的经验和体会。

2.场区环境现状

该工程场区为兰州市北山九洲台南麓黄土梁峁斜坡地带，在兰州市地貌区划图上属梁峁窄谷区(Ⅱ1区) 。黄土覆盖最大厚度达300m左右，自下而上主要由巨厚的第四系早更新世黄土(Q1) 、中更新世黄土(Q2) 和较薄的晚更新世黄土(Q3) 组成，仅在沟谷斜坡地带搬运堆积有坡洪积全新世黄土(Q4dl---pl) 。其下部为薄层早更新世冲积砂砾卵石(Q1al)。第四系地层以下为区域性夷平面，由寒武系皋兰群各类片岩或片麻岩等变质岩类组成黄土梁峁基底。

工程场地原始地形为丘状黄土山峁，近20年来历经削山填沟绿化，降低了30余m，形成了占地120×200m的黄土平台。场地西侧为虚填方形成的高边坡，坡高自北向南在15～30m之间变化，平均坡度40度左右，按规范属三级土质边坡。西侧边坡坡体上部为人工堆填土，中部为坡积冲积次生黄土，深部为风成老黄土。为提高地基承载力，采用了预浸水加强夯处理地基湿陷性，由于受强夯振动影响，在坡面局部产生了3个部位错落或八字形裂缝，均属后期堆填层内的浅层错落，错落体积小于200 m3，虽不致影响场地和拟建建筑物的稳定和安全，但对其产生的再次错落必须重视。经验算，西侧高边坡在干燥状态下处于极限平衡状态，但在灌溉水入渗饱和及地震等不利条件下，将处于失稳状态。因此，必须要进行该边坡的治理。

场地上游东西两条分水岭之间流域面积约0.35km2，平均坡率0.3左右，集中暴雨时上游来水将对场区产生洪水危害，并且场地西侧冲沟为沟谷汇水的唯一通道，该冲沟被南侧一条人工填筑的土桥所阻拦，一旦形成汇水，也将危害西侧边坡稳定。

本工程场区的环境影响主要为：西侧30m高边坡在浸水及地震等不利条件下的失稳滑移和场地上游沟谷洪水泥流侵害。

3．西侧边坡失稳滑移的治理

3.1边坡的最小稳定安全系数

参照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330－2002)、《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)和《堤防工程设计规范》（GB50286-98）之规定和本工程的重要性，将边坡的最小稳定安全系数取为1.2。

3.2边坡的稳定验算

根据西侧边坡的工程地质剖面（C1-C1断面,C2-C2断面）及各层土体的物理力学性质，对西侧边坡的稳定性进行验算，验算采用瑞典条分法，并且考虑8度地震影响（表1）。

从计算结果和最危险滑弧面可以看出西侧边坡抗滑安全系数小于1.2，边坡处于非稳定状态，滑动面自坡脚切出，坡顶切割宽度小于5m，对建筑群地基稳定性不产生影响（建筑物距边坡为50m），但在各种不利情况下，将对绿化区场地安全产生威胁，必须进行边坡治理。

3.3边坡治理方案比选

根据场地条件及工程特点，西侧边坡治理可采用减重、压脚，并且疏导沟底洪水的方法。以减重和压脚改变滑体外形，一方面使滑体头部土体减载，另一方面在滑体脚部堆土压重支挡，这样可使西侧边坡的稳定性得到实质的改善。

由于场地西侧边坡冲沟为上游沟谷汇水的唯一通道，受人工土桥阻挡，在暴雨时汇水对西侧边坡有冲刷、软化等多种作用，可能导致坡体抗剪强度降低，使土体的抗滑力减小，而降低坡体稳定性。因此，必须对沟谷汇水进行疏导，并且在边坡底采取一定的防渗和防冲刷措施，以免积水影响西侧边坡的稳定。

西侧边坡治理方案，按照最危险C2-C2断面进行设计和计算，进行了三种方案的计算比较。第一种方案是只进行坡脚压脚，第二种方案是进行坡顶减重，第三种方案是即压脚又减重。

方案一：西侧边坡坡脚的压重高度为23m，底宽15m，顶宽2m，平均为8.5m，外边坡为1∶1.4。对回填土体进行分层碾压夯实。

方案二：从西侧边坡坡顶向场地内11.5m处开始，到坡脚进行削坡，削坡后西侧边坡比为1∶2.2。

方案三：西侧边坡坡脚的压重体高度为17m，底宽15m，顶宽2m，平均为8.5m，外边坡为1∶:2.3。从压重体顶面到坡顶进行削坡，削坡坡比为1∶2.1。

对三种方案进行验算，仍采用瑞典条分法，并且考虑8度地震影响（表2）。

经过稳定性分析，三种方案均能满足稳定的技术要求。方案二、三的缺点是占用已经平整好的场地，并且将西侧边坡现有的绿化全部毁害，对土地的有效使用不利。若不占用平整好的场地，则只有采用压脚的方案，只毁坏坡脚一定高度的植被，保存坡体上段大部分绿地，但土方量回填较大，工程投资较高。经三种方案比较并根据业主要求，本工程从环境生态保护出发，最终选用了压脚方案。

4. 沟谷洪水泥流侵害

4.1设计标准

依据国家标准《防洪标准》（GB50201-94）中的有关规定，本场地为国家级保护文物建筑，防洪标准为100年一遇。

4.2洪水流量推算

本工程场地上游东西两条分水岭之间流域面积约0.35km2，平均坡率0.3左右，设计洪水采用不同的经验公式推求洪峰流量（表3）。经综合分析后，确定上游沟谷100年一遇(P=1%)的洪水流量按4.5m3/s考虑。

4.3治理措施

根据建设场地的实际地形和建筑物平面布置情况，在场区北侧设置一道截洪沟，将洪水由西侧排洪沟导入西侧冲沟底部，最终由西侧的涵洞排到下游。北侧截洪沟和西侧排洪沟断面大小根据流量、纵坡、砌筑型式确定。截洪沟和排洪沟采用浆砌块石矩形断面，表层用水泥砂浆抹面。在排洪沟陡槽段做成阶梯式跌水，以达到消能防冲的目的。

在西侧冲沟人工填筑的路基下设置一条排水涵管，涵管纵坡为0.035，经过水力计算，涵洞截面为1.13m2时可通过4.5 m3/s的流量，即直径1.2m的钢筋混凝土管。

5.结语

黄土填挖改造工程场区的环境条件十分复杂，只注重工程建设而忽视环境治理，将危及建筑物和工程场地的长期安全。在采取工程治理措施时，还应注意所采取的工程措施与相应的人文自然景观保持协调一致。

Abstract: As Lanzhou construction areas extend towards Gaolan Mountains, Baita Mountains and the valley regions, the problem of environmental control for the made fill & excavation reconstruction project sites becomes more and more obvious. In the article, the economical and technical comparison has been made for the environmental control schemes in accordance with the analysis of the environmental disaster of a key cultural project and the characteristics of the site, and the scheme of slope harnessing and flood discharge and diversion has been proposed.

Key words: environmental control, slope, pressure foot, loss of weight, flood

参考文献

1. 华遵孟·黄土梁峁斜坡地带不均匀地基的勘察· 甘肃工程建设，2002年，增刊

第一作者简介：

靳红强，男，1972－，中国市政工程西北设计研究院环境卫生工程设计所所长助理，工程师，从事水工结构和环境卫生工程专业设计。

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