人工改良垃圾填土在福州市堆山工程中的應(yīng)用

藺保云

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

隨著人民生活水平的提高，對居住美好生活環(huán)境的追求越來越強(qiáng)烈，如何經(jīng)濟(jì)有效處理垃圾棄土，美化生活環(huán)境，是一個非常有意義的研究內(nèi)容。人工堆山造景是一項合理、資源化的解決該難題的有效辦法，既可有效處理大量城市垃圾、降低垃圾處理成本，從而變廢為寶，又可以使城市環(huán)境得到有效治理。

近年來在國內(nèi)的天津、江蘇鎮(zhèn)江、石家莊、武漢等城市采用垃圾填土進(jìn)行了多項堆山工程，堆填面積16萬m2～30萬m2，堆填高度為30 m～58 m[1-5]；也有2009 年5 月江蘇省蘇南某市人工堆山過程中發(fā)生沉陷和垮塌[6]；以及2015年廣東深圳光明新區(qū)紅坳渣土受納場超量超高堆填造成的“12·20”特別重大滑坡事故[7]。

福建省內(nèi)目前尚未發(fā)現(xiàn)有超過一定規(guī)模和高度的堆山工程。由于各地氣候環(huán)境不一，堆填的垃圾成分也各不相同，因此，進(jìn)一步細(xì)化各地區(qū)堆山方法研究，將具有積極的意義。本文結(jié)合福州市牛港山公園改造堆山工程，采用部分抗滑樁+砂性土和碎石對垃圾填土進(jìn)行混合改良，再分區(qū)分塊碾壓堆山造景，提出山體加固設(shè)計方案和施工工序的要點(diǎn)，并對其加固效果進(jìn)行評價，對今后類似工程具有重要的指導(dǎo)意義。

1 工程概況

擬建福州市牛港山公園改造項目堆山工程位于晉安區(qū)岳峰鎮(zhèn)，由于公園改造，擬在現(xiàn)有牛崗山東側(cè)堆填一座山丘，山頂標(biāo)高為50.0 m，坡腳標(biāo)高為17.0 m～21.0 m，山體高度為29.0 m～33.0 m，堆填山體坡度為15°～25°，堆填山體占地面積約為6.2萬m2。現(xiàn)狀山體已被建筑垃圾和生活垃圾等填土無序堆填，堆填高度約為10 m～30 m。場地原來為拆遷工地，且北側(cè)局部堆填較陡坡面存在開裂現(xiàn)象(圖1)。北側(cè)坡腳為已建的變電站，東側(cè)坡腳存在現(xiàn)狀池塘，東側(cè)和南側(cè)坡腳為擬建寺廟和服務(wù)建筑。

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，該堆填場地巖土層主要為近期堆填的①1雜填土和①2淤泥質(zhì)填土，厚度10 m～30 m，下部為②粉質(zhì)粘土、③坡積粉質(zhì)粘土、④殘積砂質(zhì)粘性土土、⑤全風(fēng)化花崗巖和⑥砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，局部含有薄層的②1淤泥質(zhì)土。本場地地下水主要為填土層中的上層滯水和風(fēng)化巖層的孔隙、裂隙潛水。對本工程影響較大的主要是填土層中的上層滯水和降雨入滲的地表水。

圖1 北側(cè)現(xiàn)狀裂縫位置圖

2 堆山加固措施方案

2.1 堆山加固分析

根據(jù)前人研究資料可知，堆山工程存在的主要工程地質(zhì)問題包括兩個方面:一是水平和垂直方向的變形問題；二是永久邊坡整體穩(wěn)定性問題[5]。

該工程為人造公園景觀山，山上無修建重要的建構(gòu)筑物，對沉降的變形要求不是特別高，但是山體建成后游客較多，同時沿山擬修建園區(qū)道路和景觀步道，因此，也不允許有過大的沉降量和沉降差。另外，場地周邊為已建和在建的建筑物，不允許出現(xiàn)山體的穩(wěn)定性問題。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，場地內(nèi)存在的主要問題是現(xiàn)狀填土堆填過高，達(dá)10 m～30 m，填土成分不均，且現(xiàn)場進(jìn)行堆填碾壓效果較差，周邊沒有足夠空間進(jìn)行盤運(yùn)堆土，因此，無法根據(jù)原方案采用較好的砂性土，分層堆填碾壓。因?yàn)樘钔敛荒艽竺娣e外運(yùn)，若對現(xiàn)狀山體的填土進(jìn)行加固處理，由于填土厚度較厚，加固難度較大，且范圍廣，造價特別高。

2.2 堆山加固方案

針對以上的分析：①現(xiàn)狀垃圾填土較厚、較松散；②填土不能外運(yùn)，碾壓效果差；③用地緊張；④地質(zhì)條件差，周邊環(huán)境較復(fù)雜，穩(wěn)定性要求高。充分發(fā)揮處理垃圾填土，美化生活環(huán)境的特點(diǎn)，采用“部分抗滑樁進(jìn)行支擋+砂性土和碎石對垃圾填土進(jìn)行混合改良，再分區(qū)分塊碾壓堆填”相結(jié)合的措施。

(1)結(jié)合現(xiàn)狀山形，采用φ1500抗滑樁@2500對東、南、北三側(cè)坡腳進(jìn)行加固，樁長18 m～28 m，樁頂標(biāo)高24 m～30 m。

(2)從下至上，根據(jù)不同標(biāo)高將整個堆山區(qū)域進(jìn)行分區(qū)分塊整平密實(shí)，基礎(chǔ)整平碾壓壓實(shí)系數(shù)λ≥0.8，各分區(qū)分塊及整平標(biāo)高數(shù)據(jù)如圖2和表1所示。分區(qū)施工可以分區(qū)盤運(yùn)，臨時堆放土方，解決場地用地緊張的問題。

圖2 山體分區(qū)分塊圖

表1 分區(qū)整平標(biāo)高數(shù)據(jù)表

(3)每個分區(qū)回填時均要求采用改良后的混合土(砂性土占20%，碎石占30%，現(xiàn)狀場地內(nèi)填土占50%，攪拌均勻)，要求碎石的粒徑為φ20 mm～40 mm，每層鋪設(shè)厚度為0.5 m。

(4)從下往上，根據(jù)整平的分區(qū)分層設(shè)置500 mm厚的碎石排水層及PE排水盲管，坡面夯實(shí)減少地表水下滲，并結(jié)合山體等高線圖和園區(qū)道路設(shè)置的主、次排水溝和道路集水溝。

堆山排水系統(tǒng)圖和典型D-D剖面加固處理設(shè)計圖，如圖3～圖4所示。

圖3 典型D-D剖面加固設(shè)計圖

圖4 典型D-D剖面加固設(shè)計圖

3 穩(wěn)定性驗(yàn)算

由于該工程處于7度區(qū)，依據(jù)按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330-2013) ，邊坡穩(wěn)定性計算①正常工況、②飽和工況和③地震工況下的穩(wěn)定性安全系數(shù)，參數(shù)如表2所示。

表2 計算參數(shù)

利用簡化畢肖普法公式，采用復(fù)雜土層計算模塊，計算步長為1 m，同時將抗滑樁，等效視為一種具有重度和抗剪強(qiáng)度的土層，采用理正巖土計算軟件6.5 PB2版驗(yàn)算，該山體邊坡采用改良后的混合土+部分抗滑樁加固處理后，可以到達(dá)規(guī)范要求的安全范圍。

4 處理效果評價

目前，該山體已經(jīng)竣工3年，竣工場景如圖5所示。從開始施工至今，經(jīng)歷了多場臺風(fēng)和暴雨，山上園區(qū)道路和步道未發(fā)生開裂變形，抗滑樁均未發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，坡面生長滿植被，無沖刷的現(xiàn)象，綠化效果較好。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，各項位移監(jiān)測結(jié)果也均滿足規(guī)范要求，說明該加固方案效果較為理想。

圖5 堆山工程竣工場景圖

5 結(jié)語

該堆山工程，通過采用部分抗滑樁進(jìn)行支擋+砂性土和碎石對垃圾填土進(jìn)行混合改良，再分區(qū)分塊碾壓堆填，較好解決了垃圾填土較厚、較松散，碾壓效果差，用地緊張等的難題。通過監(jiān)測顯示，施工過程中均未出現(xiàn)較大位移變形，邊坡趨于穩(wěn)定，同時山上景觀樹木茂密生長，也大大增加了該山體邊坡的觀感，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計效果。說明該處理方案效果較為理想，對周邊的環(huán)境影響也較小，為今后類似工程的提供較好的參考價值。