水利工程論文-黃土梁卯與溝谷填挖改造工程場(chǎng)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(chǎng)地的環(huán)境治理問(wèn)題日顯突出。通過(guò)某重點(diǎn)文化工程的環(huán)境災(zāi)害分析，結(jié)合場(chǎng)地特點(diǎn)對(duì)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(xiàng)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(shí)，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(chǎng)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(wèn)題。本文介紹某文化重點(diǎn)工程環(huán)境治理設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。2.場(chǎng)區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀該工程場(chǎng)區(qū)為蘭州市北山九洲臺(tái)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(yùn)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(chǎng)地原始地形為丘狀黃土山峁，近20年來(lái)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(tái)。場(chǎng)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(jí)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(qiáng)夯處理地基濕陷性，由于受強(qiáng)夯振動(dòng)影響，在坡面局部產(chǎn)生了3個(gè)部位錯(cuò)落或八字形裂縫，均屬后期堆填層內(nèi)的淺層錯(cuò)落，錯(cuò)落體積小于200m3，雖不致影響場(chǎng)地和擬建建筑物的穩(wěn)定和安全，但對(duì)其產(chǎn)生的再次錯(cuò)落必須重視。經(jīng)驗(yàn)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(chǎng)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(shí)上游來(lái)水將對(duì)場(chǎng)區(qū)產(chǎn)生洪水危害，并且場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jì)規(guī)范(SL274-2001)和堤防工程設(shè)計(jì)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(yàn)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(duì)西側(cè)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)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(jì)算表表1斷面最危險(xiǎn)滑動(dòng)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(diǎn)（0,0）為坡腳起始點(diǎn)從計(jì)算結(jié)果和最危險(xiǎn)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(dòng)面自坡腳切出，坡頂切割寬度小于5m，對(duì)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(duì)綠化區(qū)場(chǎng)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(chǎng)地條件及工程特點(diǎn)，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(shí)質(zhì)的改善。由于場(chǎng)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(shí)匯水對(duì)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(qiáng)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(duì)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(xiǎn)C2-C2斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，進(jìn)行了三種方案的計(jì)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(duì)回填土體進(jìn)行分層碾壓夯實(shí)。方案二：從西側(cè)邊坡坡頂向場(chǎng)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(duì)三種方案進(jìn)行驗(yàn)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(jì)算表表2最危險(xiǎn)滑動(dòng)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(guò)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(diǎn)是占用已經(jīng)平整好的場(chǎng)地，并且將西側(cè)邊坡現(xiàn)有的綠化全部毀害，對(duì)土地的有效使用不利。若不占用平整好的場(chǎng)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）中的有關(guān)規(guī)定，本場(chǎng)地為國(guó)家級(jí)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(chǎng)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(jì)洪水采用不同的經(jīng)驗(yàn)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(yàn)公式公路科研所經(jīng)驗(yàn)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(chǎng)地的實(shí)際地形和建筑物平面布置情況，在場(chǎng)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(guò)水力計(jì)算，涵洞截面為1.13m2時(shí)可通過(guò)4.5m3/s的流量，即直徑1.2m的鋼筋混凝土管。5.結(jié)語(yǔ)黃土填挖改造工程場(chǎng)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(chǎng)地的長(zhǎng)期安全。在采取工程治理措施時(shí)，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