隧道弃渣场防护治理设计.docx
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隧道弃渣场防护治理设计
***隧道渣场治理工程方案设计
目录
1前言4
1.1任务由来4
1.2主要的目的与任务4
1.2.1目的4
1.2.2任务4
1.3可行性研究编制依据及编制情况4
1.3.1编制依据4
1.3.2编制情况4
2自然环境概况5
2.1 交通位置5
2.2 气象、水文5
2.3 地质、地震、地貌概述6
2.3.1 区域地质6
2.3.3 地形地貌与新构造运动6
2.4 水文地质条件7
2.4.1 地表水7
2.4.2 地下水7
3弃渣堆积体概况7
4治理的必要性和迫切性7
5弃渣堆积体的特征及设计参数分析7
5.1弃渣堆积体整体范围、规模及形态特征7
5.2 弃渣堆积体整体稳定性分析及评价7
5.2.1变形宏观分析7
6治理工程规划方案9
6.1等级划分、工况9
6.2防治原则与治理目标9
6.2.1防治原则9
6.2.2治理目标9
6.3防治方案9
6.3.1方案一拦挡坝+分阶放坡+坡面排水+沟谷排水10
6.3.2方案二挡墙+放坡+坡面排水+沟谷排水。
11
6.4防治工程的可行性与可靠性分析12
6.4.1防治工程可行性分析12
6.4.2防治工程可靠性分析13
7工程监测设计方案13
7.1监测工作的目的和任务13
7.1.1监测工作目的13
7.1.2主要监测任务13
7.2监测设计方案主要技术依据及原则13
7.2.1监测设计方案主要技术依据13
7.2.2监测方案设计原则13
7.3监测工作现状14
7.4监测工作方案14
7.5监测工作技术设计14
7.6人员、仪器设备的配置16
8施工条件和施工安排16
8.1施工条件16
8.2天然建筑材料16
8.3水电供应16
8.4施工占地17
8.5施工交通及施工总布置图17
8.5.1施工交通运输17
8.5.2施工总体布置18
8.6施工方法及施工机械基本要求18
8.6.1材料及质量要求18
8.6.2堆积体边坡开挖施工要求19
8.6.3排水沟19
8.6.4施工主要机械19
8.7施工顺序及进度计划19
9环境影响评价20
9.1废渣、弃土污染20
9.2废水污染20
9.3废气污染20
9.4噪音污染21
10工程投资估算21
10.1主要工程数量统计表21
10.2工程投资估算22
11效益分析22
11.1经济分析22
11.2减灾效益分析22
11.3投保比22
12结论和建议22
12.1结论22
12.2建议22
附图
（1）《治理工程设计平面布置图》。
（2）《理工程设计剖面图》。
（3）《治理工程设计大样面图》。
附件
（2）建议估算书。
（1）单位资质证书。
1前言
1.1任务由来
****弃渣场位于****市武隆县，弃渣堆积于****溪沟内，原始地形较陡峭，受强降雨影响于今年7月局部滑塌，溪沟两边为****羊角隧道和大湾隧道，顶部为****大桥，直接威胁高架桥桥墩安全。
冲沟下游为乌江。
该渣场严重威胁着********大桥的通行安全。
为了彻底消除该弃渣堆积体给周围建筑设施及其人员带来的的安全隐患，南方高速公司拟将该处弃渣堆积体委托于我院进行治理设计。
1.2主要的目的与任务
1.2.1目的
本次防治工程的目的：
在工程地质调查和收集资料的基础上，编制弃渣堆积体防治工程设计报告，提出两种治理方案，并按技术可行、安全经济的原则比选出最优方案。
1.2.2任务
（1）论证****弃渣堆积体地质灾害防治工程的必要性与紧迫性；
（2）基本查明致灾体的地质环境背景；基本查明致灾体的分布范围、规模、形态、岩土体类型、结构特征及物理力学性质，预测其发展演化趋势，评价其稳定性及危害性；
（3）确定防治范围、目标及标准；
（4）防治工程类型选择、防治技术可行性研究论证及防治实施效果预测，并综合论证防治方案的社会、经济和环境效益，进行防治方案的论证比选；
（5）选定防治工程方案分项工程设计；
（6）提出工程施工组织及工程监测设计方案；
（7）工程估算；
（8）对致灾体治理后的经济、社会效益进行评价。
1.3可行性研究编制依据及编制情况
1.3.1编制依据
本可研报告编制的主要依据为现场地面调查的基础上形成的********段****弃渣场治理工程勘察资料，执行的技术标准如下：
《地质灾害防治工程勘察规范》（DB50/143-2003）
《土工试验规程》（SL237-1999）
《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）
《滑坡防治工程勘查规范》（DZT0218－2006）
《地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010（2015版））
《砌体结构设计规范》（GBJ3－88）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2010年版）
《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
1.3.2编制情况
本设计于2016年10月接到任务，由于时间紧，任务重。
结合地面调查、航飞以及收集已有相关勘察资料，编制了《****公路集团有限公司****水毁处治设计服务项目****渣场治理工程方案设计》。
2自然环境概况
2.1 交通位置
****弃渣场位于高速公路里程桩号K20+958m左侧1450m处，于****溪沟内，行政位置属于武隆县羊角镇，位于武隆县西部，东与土坎镇接壤，西与白马镇相邻，南与车盘乡、北与木根乡和涪陵区龙塘乡相接。
距县城14公里，****182公里；千里乌江、319国道、渝怀铁路和规划的渝长高速公路从东向西穿境而过，水陆交通十分便利。
见交通位置图。
图2-1交通位置图
2.2 气象、水文
工作区属亚热带湿润季风气候区。
具有气候温和，雨量充沛。
云雾多，日照少，绵雨多，湿度大，无霜期长的特点。
多年年平均气温在16.8～18.0℃，最高月平均气温是每年的7～8月份，平均气温35.5℃；最低月平均气温是1月份，平均气温1.5℃；极端最高气温43℃（1951年8月15日），极端最低气温－2.5℃（1975年12月15日）；常年云雾多，年云雾平均为67.8天，最多达148天（1953）；多年平均相对湿度为79～81%，绝对湿度17.1～18.2毫巴。
年平均风速为1.40m/s，年最大风速为15.00m/s（ESE）。
多年平均降雨量978.50～1338.70mm，年最大降雨量1544.8mm，年最小降雨量740.1mm。
降雨多集中于每年的5～９月，约占全年降水量的70%。
年蒸发强度1054.6～1148.6mm，夏季6～8月的蒸发强度占全年蒸发强度43.9～46.4%。
2.3 地质、地震、地貌概述
2.3.1 区域地质
工作区出露地层有第四系全统人工填土（Q4ml）、第四系全统冲洪积土（Q4al+pl）、第四系全新统残坡积物（Q4el+dl）、下伏志留系下统马溪组（S1l）、奥陶系中上统宝塔组（O2+3b）基岩。
现将各岩土层工程地质基本特征从新到老分述如下：
1．第四系全统人工填土（Q4ml）
整个弃渣堆积体由隧道开挖的块石堆填而成。
颜色呈黑色、灰黑、褐灰，稍湿，结构呈稍密，主要成分由灰岩、页岩碎块石组成，碎块石粒径一般5～35cm，大者200cm，含量60～90%，碎块石间充填约15%低液限粘土。
2．下伏志留系下统龙马溪组（S1l）
页岩：
灰黑色，泥质结构，页理状构造，主要有粘土矿物组成，含碳质。
岩质软弱。
3.奥陶系中上统宝塔组（O2+3b）基岩
主要分布于****溪沟东岸，于弃渣填方之下，作为渣场底板。
岩性为灰岩，颜色呈灰、深灰色，微晶结构，中到厚层状构造，成分主要由碳酸盐矿物组成，并可见方解石填充的溶蚀小孔及复合线构造（龟裂纹构造），地表岩溶不发育。
2.3.3 地形地貌与新构造运动
****弃渣场位于褶皱抬升剥蚀中山地貌区，于****溪沟的谷底地带，****在该段为“U”型峡谷，谷底宽一般16～38m，沟床坡降3.2%，两侧断续见冲洪积阶地分布，阶地宽15~40m，阶地面地形坡角1～5°，沟谷两岸自然坡角为15～35°，坡高200m以上。
地质构造位于羊角背斜北西翼，岩层产状296°∠34°见构造纲要图2。
图2-2构造纲要图
根据2001年《全国地震动参数区划图》（GB18306-2015）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定，地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
工作区抗震设防烈度为6度。
2.4 水文地质条件
2.4.1 地表水
****为乌江支流，由南向北径流，场地距离****入江口2800m。
乌江为区域最低侵蚀基准面，工作区最低侵蚀基准面为****，据调查：
****最低水位419.21m，正常洪水位421.50m，最高洪水位422.30m，最大流速为1.80m/s，最大流量为71.55m³/s。
暴雨季节****受冲刷侵蚀强烈。
2.4.2 地下水
弃渣堆积体厚度在10～30m，大部分位于谷底地表水位以下，构成富水性较好的含水层，贮藏松散孔隙水。
区内地下水具有就近补给就近排泄的特点。
在沟谷两侧，斜坡地形坡度较大，地形上有利于地表水及地下水排泄。
当大气降雨时，在沟内迅速汇集成河流，排泄入乌江。
3弃渣堆积体概况
****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60万方，空间形态呈三棱锥形，平面形态呈长条形。
堆积体主崩方向80～97°。
属于中型崩滑体。
****大桥左2#墩、左3#墩、右3#墩、右4#墩位于堆积体崩滑路径上，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
5.1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m³，空间形态呈三棱锥形，平面形态呈长条形。
堆积体主崩方向80～97°。
5.2 弃渣堆积体整体稳定性分析及评价
5.2.1变形宏观分析
1）渣场变形特征
据调查：
2016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0.01～0.2m（见照片），
照片5-1弃渣堆积体后缘拉裂缝照片5.-2弃渣堆积体前缘滑塌及危险对象
照片5-3河道冲毁照片5.-4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30～55°，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
6.1等级划分、工况
按《地质灾害防治工程勘察规范》（DB50/143-2003）》及《地质灾害危险性评估规范（DZ/T0286-2015）》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G319、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。
6.2防治原则与治理目标
6.2.1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：
1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；
2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；
3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；
4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；
5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；
6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；
7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。
6.2.2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。
6.3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。
6.3.1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：
0.3放坡，，坝高4m，溢流坝段长15m，基础埋深1.0m。
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2.0m，纵间距2.0m，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2.0m。
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M7.5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273.45km2。
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：
式中：
为设计频率地表水汇流量（m3/s）；
为径流系数，取0.8；
为设计降雨强度（mm/h），类比取极值20；
为汇水面积（km2），汇水面积约273.45km2；
为流域汇流时间（h），取5；
为降雨强度衰减系数，取1。
计算得到：
（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:
式中:
过流量（m）；
过流断面面积（m2）；
流速系数（m/s）；
水力半径（m）；
水力坡降，取0.4；
糙率，取0.04；
与n、R有关系数；
其中W=22.5m2，y=0.29，R=1.03m，C=25.20m/s；
经计算，设计截水沟过流量Q=314.82m3/s＞最大降雨汇水量QP=243.26m3/s，满足设计要求。
表6.1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
77.71
HRB400，C16mm
2
混凝土
m³
2144.00
C25混泥土浇筑
3
挖土方
m³
2261.25
4
挖石方
m³
603.00
主要为原排水渠
5
基地夯实
㎡
2707.50
二
挡墙
1
挖土方
m³
74.56
2
挖石方
m³
163.15
3
混凝土
m³
632.00
C25混泥土浇筑
4
基地夯实
㎡
1058.65
5
泄水孔
m
70.50
6
反滤层
m³
3.23
7
回填土方
m³
19685.48
三
坡面清危
1
清除土方
m³
22572.63
修筑挡墙后进行
四
其他
1
接水
m
500.00
2
接电
m
500.00
3
土方外运
m³
2742.45
4
石方外运
m³
333.63
5
施工便道
m
500.00
6
工程测图
㎡
219238.00
6.3.2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：
0.2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1.0m，采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b:
4.000（m），墙趾台阶h:
3.000（m），墙趾台阶与墙面坡坡度相同，墙底倾斜坡率:
0.200:
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2.0m，纵间距2.0m，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。
放坡：
坡面按1:
2放坡，挖方回填至挡墙后，坡脚放至挡墙顶，根据现场实际情况进行调整。
施工时坡面夯实平整。
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M7.5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273.45km2。
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
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