隧道渣场治理工程方案设计--弃渣场防护治理设计

隧道渣场治理工程方案设计--弃渣场防护治理设计内容摘要：

崩滑路径上， 大桥的安全 稳定 受威胁。 4 治理的必要性和迫切性 **** ****段 ****弃渣场 所影响的范围为 高速路高架桥段、国道及其航道 ， 该弃渣堆积体的存在随时威胁 G65 高速 ****段 ****大桥的稳定性 ，并对下游的 G319国道和乌江航道正常运营造成影响。 今年 6 月 ， 受强降雨影响，弃渣堆积体失稳垮塌， 如果不进行根治，将严重影响到 ****大桥的稳定 ，造成重大生命财产损失。 该弃渣场 治理工程的实施，将 解决 下游居民生活，交通正常通行 的后顾之忧。 对创建一个和谐的社会生活环境，具有良好的经济效益、社会效益、环境效益。 综上所述，该 弃渣堆积体 的危害性十分巨大，对 ****弃渣堆积体 实施 防治措施十分必要和迫切。 5 弃渣堆积体 的 特征 及设计参数分析 弃渣堆积体 整体 范围、规模及形态特征 ****弃渣堆积体 位于西部开发省际通道 ****至长沙公路 ****段 ****大桥之下往南约 50m 处，分布高程 288m～ 325m，长约 400m，宽约 50m，厚度 20～ 35m，总体方量约 60 万 m179。 ，空间形态呈三棱锥形，平面形态呈长条形。 堆积体主崩方向 80～97176。 弃渣堆积体 整体稳定性分析及评价 变形宏观分析 1） 渣场 变形特征 据调查 ： 2020 年 7 月 ， 受暴雨冲刷， 该 弃 渣堆积体前缘发生了 较大 规模的滑塌 ，河道护堤严重冲毁， 如继续 滑塌将严重影响桥墩及下游居民的安全。 目前，未被冲毁的河道底板受不均匀沉降影响出现裂缝甚至被水流掏空形成空腔，上游来水后河水直接灌入弃渣内部。 堆积体滑塌部位 形成高约 30m 的陡崖， 受暴雨影响 容易再次发生滑塌，后缘处形成多条平行的拉裂缝 ，裂缝延伸长 7～ 25m，张开 ～ （见照片） ， 照片 51 弃渣堆积体 后缘拉裂缝 照片 弃渣堆积体前缘滑塌 及危险对象 照片 53 河道冲毁 照片 渣场上墙角 拉裂 2）影响因素分析 弃渣堆积体崩滑 的形成和发展变化是受多种因素控制的，主要有以下几方面。 ① 地 形地貌 其原始地形 高差较大，坡度 较 陡，达 30～ 55176。 ， 为弃渣堆积体的滑塌提供了地形条件。 ② 物 质组成 弃渣堆积体物质组成主要为页岩块石，岩质较软，自身结构松散，力学性质 差，为堆积体提供了物质基础。 ③ 气 象水文 武隆县 降雨充沛，集中在 4～ 9 月，其间 高强度的暴雨 在山区汇流后，在沟谷迅速形成河流 ， 冲毁排水渠，进而 渗入 弃渣体使其饱和 ，在孔隙 水压力作用下， 堆积体稳定性降低后滑塌。 因此 暴雨对 弃渣堆积体的变形 起着重要的作用。 3）形成机制分析 区内新构造运动主要表现为间歇性抬升，地壳向上抬升时，地表水下切，形成高陡的 峡谷 地貌，沟谷汇水面积大，在雨季有大量的雨水沿坡面汇入沟谷内。 工程弃渣堆积于 ****溪沟内，在暴雨季节沟内迅速形成河流，流速快，流量大，对原排水渠底板冲刷 ，加上排水渠地板受弃渣堆积体不均匀沉降影响 ， 最终 导致底板破坏，河水大量涌入渣堆内部， 弃渣未完全夯实，本身结构松散，渗透系数大，形成了良好的径流通道。 大量 河水的 渗透导致弃渣堆积 达到 体 饱和 状态 ， 孔隙水压力增大， 抗剪强度降低， 最终 导致失稳 滑塌。 4）变形模式 通过野外调查，结合 弃渣堆积体 空间形态、物质结构、变形特征、影响因素及形成机制的分析，变形模式目前主要以 堆积体前缘滑塌、 地面局部拉裂，在连续降雨、大强度降雨及地震等外动力作用下可能 再次 诱发 局部滑塌。 6 治理工程规划方案 等级划分、工况 按《地质灾害防治工程 勘察 规范》（ DB50/1432020）》 及《地质灾害危险性评估规范（ DZ/T02862020）》 中对防治工程等级的划分标准： ****弃渣堆积体 危害对象为 省道 G65 高速 ****段 ****大桥 、国道 G31以及乌江巷道安全 等，为重要建设项目；威胁人口 100 人，预计直接经济损失 10000 万元，致灾体成灾后可能造成的损失大，因此防治工程等级定为一级。 设计使用年限满足 50 年耐久性要求。 设计工况： 暴雨工况。 防治原则与 治理 目标 防治原则 防治工程以安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、绿色环保为总的原则，具体地讲： ⑴ 据 弃渣堆积体的 危险性和危害性大小，确定本治理工程 设计工程安全运行年限50 年 ，各级防治工程必须安全可靠，力求长治久安地确保 弃渣堆积体 整体稳定； ⑵ 尽可 能不破坏 **** ****段 ****弃渣场 固有的自然环境平衡，尽量减少对坡体的扰动和对当地居民生产生活的影响，避免大挖大填进一步恶化岸坡地质环境； ⑶ 防治方案要与城镇建设和土地利用规划相结合，力保防治工程与生态和人居 环境的协调； ⑷ 防治工程设计要针对 弃渣堆积体 的特点，因地制宜，遵循各类工程配合使用、综合整治的原则，并尽可能缩短施工周期，以便治理工程尽早发挥功效； ⑸ 防治工程应充分分析和考虑岩体风化程度、水产生的动、静水压力及地震等 因素及其组合； ⑹ 建设监测预警系统，合理布设监测网点，建立健全群测群防网络，以 求实时 跟踪掌握 弃渣堆积体 带 稳定性状况，万一突发性灾害发生的情况下最大程度地减小人员伤亡和灾害损失； ⑺ 在治理方案设计中贯彻绿色环保的理念，优先选用更有利于环境的防治措施，尽量避免破坏生态环境。 治理 目标 如前所述，对 **** ****段 ****弃渣场 进行防治的目的是避免 弃渣堆积体 发生突发性和不可预见性灾难 ， 而给国家和人民的生命财产带来巨大损失，提高 土堤利用效率，改善当地投资环境，对当地社会的发展具有积极的意义。 并对防治工程进行工程估算。 防治方案 根据 现场调查 ， **** ****段 ****弃渣堆积体 地质灾害涉及 方量较大 ， 并且近期发生较大滑塌。 设计中 按 堆积体规模 和破坏模式加以考虑，通过计算提出 相应 的防护措。 采用 设置 挡墙 以及 拦砂坝 等多种方案以及方案组合 的 形式对 弃渣堆积体 体进行行之有效的治理，以达到防治工程目的。 本可研阶段报告考虑两种方案对 弃渣堆积体 进行治理 ： 方案一： 拦 挡 坝 +分阶 放坡 +坡面 排水 +沟谷排水 综合防治方案 ； 方案二： 挡墙 +坡面 排水 +沟谷排水 等 综合防治方案。 方案一 拦挡 坝 +分阶放坡 +坡面排水 +沟谷排水 为保 证 弃渣堆积体的 稳定及 附近高架桥的 安全运营，应对该 弃渣 堆积体 进行 长久性 支护处理。 综合 考虑各种工程措施的技术、经济、施工等诸方面的适宜性，拟定以下 综合治理方案： 拦砂坝 +分阶放坡 +挡墙 +坡面排水 +沟谷排水。 综合考虑各种工程措施的技术、经济、施工等诸方面的适宜性，拟定以下综合治理方案： 拦挡 坝 ：坡面按 照 1:2 分阶放坡后 ，于 ****大桥左 2墩往 沟谷 上 游 10m 处 设置拦挡坝支 挡。 考虑到坝址 位于沟谷中下游， 宽度达到 80m，且坝址下游地形成喇叭形 扩散 ，故采用重力式实体拦挡坝进行 支挡。 坝长 40m， 坝 顶宽 2m，背 坡面按 1： 放坡， ，坝高 4m，溢流坝段长 15m， 基础埋深。 挡墙采用 C25 级 素 混凝土浇筑。 拦挡坝 每 15m 设置一道伸缩缝，预留 口径 100mmPVC 管 泄水孔， 梅花形布置， 横间距 ，纵间距 ，底排高于地面不小于 500mm，向外坡度 5%，泄水孔后作 500 500 500mm 的反滤包。 分阶 放坡 ： 坡面按 1:2 放坡，坡面整理采用人工整理， 分阶高度 8m，并根据现 场实际情况进行调整， 分阶放坡马道宽度。 将放坡弃渣置于 ****沟谷，拦挡坝 上游处， 用以 垫高沟谷排水渠的河床， 施工时沟壁及沟底应先夯实平整。 坡面排水 ： 坡顶截、排水沟 置于 弃渣堆积体平台 ， 根据坡顶实 际地形找坡设置截、排水沟，截、排水沟应接入已有的排水系统 ，纵向设置 50m 一道 ， 横向排水沟沿马道设置并与沟谷排水沟衔接。 不能影响边坡的稳定性 ；截水沟采用人工开挖 ，施工时沟壁及沟底应先夯实平整，圬工为 浆砌片石；坡顶截水沟应设置反滤层 ,排水沟坡度变化急剧处设置排水管， 排水管直径 DN300； 排水管两端设置集水井。 沟谷 排水： ****涉及支流较多，汇水面积大，沿 ****及其支流两边山脊 为边界 计算其汇水面积为 km2。 原有排水沟底板及侧面受不均匀沉降开裂，暴雨时沟内形成急流促进排水渠的破坏，为此 ，对渣场旁排水渠进行加宽加固措施，在渣场上游距离渣场 20m 处开始修复，对 排水渠底部及侧壁开裂部分用 C25 混泥土修补；对掏空部分用 砂石 填实并混泥土浇固。 该段排水渠应派专人 每年 定期巡视，及时 检修。 弃渣 滑塌往 上游 200m 处到弃渣滑塌处 原排水渠 破坏严重，甚至 完全 冲毁，该段排水渠用钢筋混泥土重修加宽加固， 底板及侧面采用钢筋混泥土结构，配筋采用型号 HRB400，直径 C16mm， 间距为 300mm 横纵配筋， 分 受拉 侧受压侧双层 配筋方式。 排水渠横断面采用梯型断面，排水渠下口加宽至 6m，水渠高 3m，水渠厚度为 400mm。 堆积体前 缘滑塌处，原排水渠已完全 冲毁 ，该处排水渠下口加宽至 8m，高度设为 5m，水渠侧壁边坡系数为 1:1。 和上游排水渠 渐变段衔接，施工时水渠宽度根据现场消方后宽度进行变更。 排水渠采用 高差 5m 一跌水的形式设计， 跌水 和缓坡段下游采用消能防冲 及其超高 措施。 重修排水渠截止位置为通过 ****大桥往下游延伸 10m 为止， 加筋水渠全长约 236m， 其中 拦挡坝下游 10m 处往下游延伸的排水渠用 C25 素混泥土浇筑 ， 长约 84m。 （ 1）地表汇水量小汇水面积设计流量公式 ： nPP FSQ  / 式中： PQ 为设计频率地表水汇流量 (m3/s) ；  为径流系数，取 ； PS 为设计降雨强度 (mm/h)，类比取极值 20； F 为汇水面积 (km2)，汇水面积约 km2；  为流域汇流时间 (h)，取 5； n 为降雨强度衰减系数，取 1。 计算得到： smQ P / 3 （ 2）断面 设计 截水沟设计过水净断面尺寸 （ 9000mm+6000mm） 3000mm/2。 设计截水沟过流量计算公式 : RiWCQ nRC y / )(  nRny 式中 : Q 过流量（ m）； W 过流断面面积（ m2）； C 流速系数（ m/s）； R 水力半径（ m）； i 水力坡降，取 ； n 糙率，取 ； y 与 n、 R 有关系数； 其中 W=， y=， R=， C=； 经计算，设计截水沟过流量 Q=＞最大降雨 汇 水量 QP=，满 足设计要求。 表 工程量统计表 分项工程 项目名称 单位 工程量 备注 一 截 排水渠 1 钢筋 t HRB400， C16mm 2 混凝土 m179。 C25 混泥土浇筑 3 挖土方 m179。 4 挖石方 m179。 主要为原排水渠 5 基地夯实 ㎡ 二 挡墙 1 挖土方 m179。 2 挖石方 m179。 3 混凝土 m179。 C25 混泥土浇筑 4 基地夯实 ㎡ 5 泄水孔 m 6 反滤层 m179。 7 回填土方 m179。 三 坡面清危 1 清除土方 m179。 修筑挡墙后进行 四 其他 1 接水 m 2 接电 m 3 土方外运 m179。 4 石方外运 m179。 5 施工便道 m 6 工程测图 ㎡ 方案二 挡墙 +放坡 +坡面 排水 +沟谷排水。 为保 证 弃渣堆积体的稳定及附近高架桥的安全运营，应对该弃渣堆积体进行永久性支 护处理。 综合 考虑各种工程措施的技术、经济、施工等诸方面的适宜性，拟定以下 综合治理方案： 拦挡坝 +坡面排水 +沟谷排水。 考虑场地空间、施工难度 及对堆积体长久支护效益 ，对堆积体滑塌面附近修筑重力式 挡墙支护。 挡墙 ： 在弃渣堆积体滑塌面往沟内延伸 5m 修筑拦挡坝。 考虑 堆积体方量大，滑塌破坏时推力大 ，故采用重力式实体 挡墙 进行设计。 挡墙 顶宽 3m，背 坡面按 1： 放坡， 挡墙 全 长 78m，采用折线形圈围弃渣滑塌前缘 ，坝高 20m，基础埋深 ，采用 1 个扩展墙址台阶 : 墙趾台阶 b: (m)，墙趾台阶 h: (m)，墙趾台阶与墙面坡坡度相同，墙底倾斜坡率 : :1。 挡墙采用 C25 素混泥土。 挡墙每 15m 设置一道伸缩缝，预留 100 100mm 泄水孔，梅花形布置，横间距 ，纵间距 ，底排高于地面不小于。