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：隨著蘭州城市建設用地向兩山及溝谷區(qū)擴展，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)境災害分析，結合場地特點對環(huán)境治理方案進行經濟技術比較，提出了邊坡治理與洪水泥流排導治理方案。關鍵詞：環(huán)境治理邊坡壓腳減重洪水1.引言隨著城市建設和基礎設施建設的發(fā)展，蘭州市工程建設用地逐步向城區(qū)外圍的黃土梁峁斜坡地帶擴展，移山填溝開發(fā)土地資源并進行工程建設的項目日益增多，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)境治理設計的經驗和體會。2.場區(qū)環(huán)境現狀該工程場區(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)范屬三級土質邊坡。西側邊坡坡體上部為人工堆填土，中部為坡積沖積次生黃土，深部為風成老黃土。為提高地基承載力，采用了預浸水加強夯處理地基濕陷性，由于受強夯振動影響，在坡面局部產生了3個部位錯落或八字形裂縫，均屬后期堆填層內的淺層錯落，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，但對其產生的再次錯落必須重視。經驗算，西側高邊坡在干燥狀態(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)產生洪水危害，并且場地西側沖溝為溝谷匯水的唯一通道，該沖溝被南側一條人工填筑的土橋所阻攔，一旦形成匯水，也將危害西側邊坡穩(wěn)定。本工程場區(qū)的環(huán)境影響主要為：西側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西側邊坡失穩(wěn)滑移的治理3.1邊坡的最小穩(wěn)定安全系數參照建筑邊坡工程技術規(guī)范(GB503302002)、碾壓式土石壩設計規(guī)范(SL274-2001)和堤防工程設計規(guī)范（GB50286-98）之規(guī)定和本工程的重要性，將邊坡的最小穩(wěn)定安全系數取為1.2。3.2邊坡的穩(wěn)定驗算根據西側邊坡的工程地質剖面（C1-C1斷面,C2-C2斷面）及各層土體的物理力學性質，對西側邊坡的穩(wěn)定性進行驗算，驗算采用瑞典條分法，并且考慮8度地震影響（表1）。西側邊坡穩(wěn)定計算表表1斷面最危險滑動面安全系數圓心X(m)圓心Y(m)半徑R(m)C1-C10.56427.45627.4610.912C2-C2-2.07343.52643.5750.820注：坐標點（0,0）為坡腳起始點從計算結果和最危險滑弧面可以看出西側邊坡抗滑安全系數小于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)場地安全產生威脅，必須進行邊坡治理。3.3邊坡治理方案比選根據場地條件及工程特點，西側邊坡治理可采用減重、壓腳，并且疏導溝底洪水的方法。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，這樣可使西側邊坡的穩(wěn)定性得到實質的改善。由于場地西側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邊坡有沖刷、軟化等多種作用，可能導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，必須對溝谷匯水進行疏導，并且在邊坡底采取一定的防滲和防沖刷措施，以免積水影響西側邊坡的穩(wěn)定。西側邊坡治理方案，按照最危險C2-C2斷面進行設計和計算，進行了三種方案的計算比較。第一種方案是只進行坡腳壓腳，第二種方案是進行坡頂減重，第三種方案是即壓腳又減重。方案一：西側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。對回填土體進行分層碾壓夯實。方案二：從西側邊坡坡頂向場地內11.5m處開始，到坡腳進行削坡，削坡后西側邊坡比為12.2。方案三：西側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行削坡，削坡坡比為12.1。對三種方案進行驗算，仍采用瑞典條分法，并且考慮8度地震影響（表2）。西側邊坡整治后穩(wěn)定計算表表2最危險滑動面安全系數圓心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經過穩(wěn)定性分析，三種方案均能滿足穩(wěn)定的技術要求。方案二、三的缺點是占用已經平整好的場地，并且將西側邊坡現有的綠化全部毀害，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。經三種方案比較并根據業(yè)主要求，本工程從環(huán)境生態(tài)保護出發(fā)，最終選用了壓腳方案。4.溝谷洪水泥流侵害4.1設計標準依據國家標準防洪標準（GB50201-94）中的有關規(guī)定，本場地為國家級保護文物建筑，防洪標準為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，設計洪水采用不同的經驗公式推求洪峰流量（表3）。經綜合分析后，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驗公式公路科研所經驗公式(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治理措施根據建設場地的實際地形和建筑物平面布置情況，在場區(qū)北側設置一道截洪溝，將洪水由西側排洪溝導入西側沖溝底部，最終由西側的涵洞排到下游。北側截洪溝和西側排洪溝斷面大小根據流量、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，以達到消能防沖的目的。在西側沖溝人工填筑的路基下設置一條排水涵管，涵管縱坡為0.035，經過水力計算，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.結語黃土填挖改造工程場區(qū)的環(huán)境條件十分復雜，只注重工程建設而忽視環(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，還應注意所采取的工程措施與相應的人文自然景觀保持協(xié)調一致。Abstract:AsLanzhouconstructionareasextendtowardsGaolanMountains,BaitaMountainsandthevalleyregions,theproblemofenvironmentalcontrolforthemadefill&excavationreconstructionprojectsitesbecomesmoreandmoreobvious.Inthearticle,theeconomicalandtechnicalcomparisonhasbeenmadefortheenvironmentalcontrolschemesinaccordancewiththeanalysisoftheenvironmentaldisasterofakeyculturalprojectandthecharacteristicsofthesite,and