某輕金屬冶煉項(xiàng)目場(chǎng)地平整中古滑坡群安全治理方案優(yōu)選及實(shí)施效果

段斌斌，何 鑫

（1.山西華興鋁業(yè)有限公司，山西 呂梁 033603；2.山西省勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030013）

1 項(xiàng)目概況

某輕金屬冶煉項(xiàng)目位于山西省呂梁興縣西北部，屬侵蝕堆積地形丘陵河谷地貌。場(chǎng)地整平標(biāo)高為986.0m，需對(duì)周邊溝谷、山梁進(jìn)行填挖方治理，其中填方面積約占場(chǎng)區(qū)總面積35%，填方最大高度96m，填方邊坡坡率按1:2 設(shè)計(jì)。

場(chǎng)地東北側(cè)填方區(qū)存在一個(gè)大型古滑坡群。本文主要論述該大型古滑坡群安全治理方案選擇、治理過程及治理效果。

2 滑坡體情況

勘察報(bào)告顯示，大型古滑坡群位于項(xiàng)目場(chǎng)地東北側(cè)山體緩斜坡處，其東側(cè)為一溝谷（劉家溝）。該滑坡群是由7個(gè)多級(jí)滑坡組成，最大滑距約25.0m，滑坡群最大寬度約1.0km；滑坡體前后緣最大高差75m，最小高差38.5 米；最長(zhǎng)215.5m，最短67.3m；滑面最大埋深38.6m。

滑坡滑移面位于鋁質(zhì)泥巖層內(nèi)。滑塌體沖溝發(fā)育，具典型的雙溝同源、溯源侵蝕特征?；麦w上發(fā)育多個(gè)黃土陷穴，且多與沖溝連通。場(chǎng)地東北角溝谷北側(cè)滑體表面及后緣上尚見與滑動(dòng)方向近垂直的裂縫?；麦w的地層主要有黃土狀土、粉土、粉質(zhì)黏土、卵石四種。滑坡坡腳未見地下水滲出。

3 滑坡群危害性及治理方案優(yōu)選

該項(xiàng)目大型古滑坡群滑坡后緣位于場(chǎng)地內(nèi)，距場(chǎng)地邊緣約100m，滑坡出口位于東側(cè)劉家溝溝底，剪出口標(biāo)高約為溝底以上10m～15m。經(jīng)分析，滑坡群將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，如果發(fā)生滑動(dòng)，將給該輕金屬冶煉項(xiàng)目和下游住戶帶來災(zāi)難性后果，因此，必須采取可靠措施予以治理。

基于該項(xiàng)目場(chǎng)地平整將產(chǎn)生大量棄土，擬從盡量避免水土流失以符合國(guó)家環(huán)保政策，滿足滑坡穩(wěn)定條件以保證輕金屬冶煉項(xiàng)目和下游住戶安全，挖、填方量平衡以有效控制項(xiàng)目投資三個(gè)維度著手，選擇最佳反壓坡腳方案對(duì)古滑坡群進(jìn)行安全治理。

（1）方案穩(wěn)定性計(jì)算與投資估算。方案1：將東側(cè)的沖溝（劉家溝）用作棄土場(chǎng)，徹底消除場(chǎng)平標(biāo)高與劉家溝之間的高差，場(chǎng)地和棄土場(chǎng)渾然一體，標(biāo)高均為972m，棄土即為反壓坡腳，場(chǎng)地東側(cè)無臨空面，滑坡體處于絕對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，無需進(jìn)行抗滑安全性計(jì)算。同時(shí)，棄土場(chǎng)也整平成一個(gè)可以利用的面積約52萬㎡的平面，使棄土場(chǎng)產(chǎn)生附加價(jià)值。如下圖所示。

圖1 方案1 簡(jiǎn)圖（綠色為挖方，藍(lán)色為場(chǎng)平，紫色為壓腳）

經(jīng)測(cè)算，該方案挖方量3680 萬m3（自然方），填方3200m3（實(shí)方），土方基本平衡，挖填投資額高達(dá)約9.68億元。

圖2 方案2 簡(jiǎn)圖（綠色為挖方，藍(lán)色為場(chǎng)平，紫色為壓腳）

方案2：為了解決方案1 投資大的問題，需要通過抬高場(chǎng)地平整標(biāo)高，大幅減少挖、填土方量。按照滿足滑坡穩(wěn)定條件粗略反算，初步確定場(chǎng)地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高為986m，自頂部向下設(shè)16m 高邊坡后，在東側(cè)設(shè)置80m 寬填土平臺(tái)，平臺(tái)東側(cè)按1:3 坡率向劉家溝放坡至溝底或沖溝東側(cè)的自然斜坡面。該方案在滑坡下部壓腳的同時(shí)，80m 寬平臺(tái)的填筑土方主要位于滑坡的阻滑段，相當(dāng)于壓腳厚度55m～60m。如圖2 所示。

經(jīng)驗(yàn)算，該方案一般工況下各滑坡體抗滑安全系數(shù)最大值為3.771，最小值為2.862；暴雨工況下各滑坡體抗滑安全系數(shù)最大值為2.483，最小值為1.700，均能夠滿足規(guī)范的相關(guān)要求。本工程所在區(qū)為6 度區(qū)，不考慮地震工況。驗(yàn)算參數(shù)：計(jì)算參數(shù)的選取主要參照勘察報(bào)告，如下表所示。

表1 勘查數(shù)據(jù)表

該方案場(chǎng)地平整土方挖運(yùn)量2490 萬m3（自然方），回填土方量975 萬m3（實(shí)方），東側(cè)溝谷棄土1180 萬m3（實(shí)方），挖填方投資額約6.78 億元，比方案1 壓減投資2.90 億元。

方案3：方案2 大幅壓減了投資，但滑坡體安全裕度過大，場(chǎng)地東側(cè)整平出一個(gè)條帶狀平面，其面積僅約8 萬㎡，附加價(jià)值不大，需要進(jìn)一步優(yōu)化。

場(chǎng)地平整設(shè)計(jì)標(biāo)高986m 不變，按照挖、填土方平衡原則，將80m 寬狹長(zhǎng)型填土平臺(tái)向東側(cè)自然漫平，自然漫平棄土場(chǎng)標(biāo)高為940m，棄土土方即為反壓坡腳。如下圖所示。

圖3 方案3 簡(jiǎn)圖（綠色為挖方，藍(lán)色為場(chǎng)平，紫色為壓腳）

經(jīng)驗(yàn)算，該方案一般工況下各滑坡體抗滑安全系數(shù)最大值為2.031，最小值為1.797；暴雨工況下各滑坡體抗滑安全系數(shù)最大值為1.218，最小值為1.085，均能夠滿足規(guī)范的相關(guān)要求。（驗(yàn)算工況與驗(yàn)算參數(shù)同方案2）

經(jīng)測(cè)算，場(chǎng)地平整土方挖運(yùn)量2490 萬m3（自然方），回填土方量975 萬m3（實(shí)方），東側(cè)溝谷棄土1180 萬m3（實(shí)方），挖填方投資額約6.75 億元，比方案1 壓減投資2.93 億元，與方案2 投資基本持平。

（2）方案優(yōu)選。三種方案比較，方案1 完全消除了邊坡和滑坡的安全隱患，穩(wěn)定性最好，棄土區(qū)整平面積最大，項(xiàng)目外附加利用價(jià)值最高，但投資額比方案2 和方案3 分別高出了2.93 和2.90 億元，高幅達(dá)30%；方案2 和方案3 相比，方案2 安全裕度較大，穩(wěn)定性較高，但作為壓腳的棄土平臺(tái)幾乎沒有產(chǎn)生附加價(jià)值；方案3 既能夠滿足相關(guān)規(guī)范的要求，又整平出一塊較大的場(chǎng)地，項(xiàng)目外附加利用價(jià)值較高。綜合考量，方案3 性價(jià)比最高，本項(xiàng)目最終選擇方案3 作為古滑坡群安全治理設(shè)計(jì)方案。

4 方案實(shí)施

根據(jù)GB/T 50123-1999 《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》確定土壤的最大干密度及最佳含水量，填土壓實(shí)系數(shù)取0.93；填土之前清理區(qū)域內(nèi)所有建筑垃圾及表土，清理完畢經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行原地面強(qiáng)夯；采取修筑擋土墻護(hù)腳、排水溝、邊坡防護(hù)、表層種草等措施作為防止水土流失的補(bǔ)充措施。通過施工過程各方共同精準(zhǔn)管控，兼做古滑坡群反壓坡腳的1180 萬m3棄土場(chǎng)，經(jīng)歷了3 年汛期檢驗(yàn)，十分穩(wěn)定，目前是當(dāng)?shù)卣彻I(yè)產(chǎn)業(yè)園的一部分。

5 滑坡監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性分析

該項(xiàng)目古滑坡群包含在填方邊坡之內(nèi)，并被棄土場(chǎng)所反壓。邊坡填土厚度最大55m。2017 年6 月，邊坡填筑完成后，在滑坡區(qū)段共布設(shè)了17 條監(jiān)測(cè)線，每條測(cè)線上布設(shè)3～5 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)邊坡坡面位移與沉降。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，截至目前，邊坡坡頂水平位移23mm～102mm，坡頂沉降86mm～242mm。坡頂水平位移滿足相關(guān)規(guī)范的要求，坡頂沉降約為填土厚度的0.5%，與目前已有類似的高填方項(xiàng)目相比，變形量相對(duì)較小。

土體填筑完成后，在其自身重力的作用下，孔隙中的水與氣體逐漸排出，孔隙減小，土體得到逐步固結(jié)，同時(shí)產(chǎn)生沉降與位移。本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，位移與沉降急劇發(fā)生的時(shí)段主要集中在工程完工后的6 個(gè)月左右，約占總變形量的70%～80%，之后1 年內(nèi)的變形約占總變形量的20%～30%，至2019 年1 月，變形已基本趨于收斂穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映的變化情況與歷史經(jīng)驗(yàn)判斷變化趨勢(shì)基本一致，能夠保證某輕金屬冶煉項(xiàng)目和下游住戶的安全。

6 結(jié)語

某輕金屬冶金項(xiàng)目場(chǎng)地平整項(xiàng)目中的古滑坡群治理效果表明，該項(xiàng)目的工后變形已基本穩(wěn)定并符合規(guī)范要求，項(xiàng)目主體已全部建成并投產(chǎn)；項(xiàng)目投用以來，治理方案中面積38 萬m2的棄土場(chǎng)經(jīng)歷了3 個(gè)汛期，未發(fā)生水土流失現(xiàn)象，并已納入當(dāng)?shù)卣I(yè)產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃范圍，項(xiàng)目外附加價(jià)值已經(jīng)顯現(xiàn)。該項(xiàng)目古滑坡群安全治理方案是成功的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有為類似工程提供實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。