场地平整项目可行性研究报告.docx

1、场地平整项目可行性研究报告1 前言 项目概况拟建中润公司吕梁轻合金基地项目位于吕梁市兴县瓦塘镇山西华兴铝业有限公司南侧，岚漪河南侧山丘上。先期建设60万吨/年轻合金项目及局域网，配套266万千瓦低热值煤自备电厂，后期将规划建设1000万吨/年煤矿及配套洗煤厂项目，366万千瓦低热值煤自备电厂、局域电网及配套脱硫石膏、粉煤灰综合利用项目，120万吨/年轻合金、60万吨/年碳素及配套铝加工项目，赤泥、建筑等资源综合利用项目，800万吨/年运输能力铁路专用线、日照港等项目，构建“矿（煤、铝）-洗选发电局域电网铝（氧化铝、电解铝、铝加工）-综合利用项目路港”全产业链，实现循环发展。场地长1790m，宽

2、390590m，中部较宽，两侧较窄，场地平整标高986m。 目标任务及意义1.2.1 目标任务（1）进行可研阶段岩土工程勘察，为确定场平标高提供岩土工程依据；（2）提出场平工程强夯设计初步方案；（3）进行建设用地范围内挖方区、填方区边坡初步设计和稳定性评价；（4）进行边坡坡面截、排水系统初步设计。1.2.2 实施意义保证项目场地稳定及场区建筑物安全，避免人民生命财产安全因边坡失稳造成损失。2 环境条件 地理环境条件2.1.1 交通位置兴县位于山西省西北部，吕梁市北端，介于北纬38度54038度4350、东经110度3300111度2855之间。北倚保德，东邻、岢岚，南连方山、，西隔黄河与陕西省

3、神木县相望。县域面积 3168 平方公里，是山西省版图最大的县。兴县交通以公路为主，旧时兴县至，兴县至、兴县至忻州三条干线公路贯穿全县，为主要外出通道。一是省道忻黑线兴县段，一是省道苛大线兴县段。新修的沟通了黄河沿岸的村镇。此外还有城关至川口、魏家滩、贺家会、乌门等的乡镇级公路十余条。黄河滨县西界，境内长 106公里，从北至南有裴家津、黑、巡检司、大峪口、罗峪口等，专以引渡人畜，短途航运等。苛瓦铁路从2005年开工，2008年6月魏家滩段通车。瓦塘镇至魏家滩站约13公里。交通较为便利。图2.1.1 交通位置图2.1.2 气象兴县属大陆性季风气候，冬季漫长寒冷少雪，夏季短暂炎热多雨，春旱风大升温

4、较快，秋季凉爽天气晴朗。无霜期120-170天，年均日照时数2600小时左右，近六年降水量相对偏少，分别是2006年291.4毫米，2007年689.4毫米，2008年524毫米，2009年566.2毫米，2010年425毫米，2011年465.3毫米。历年最大冻土深度为1.31m。2.1.3 水文兴县境内主要河流有三条：岚漪河位于县境北部，蔚汾河位于县境中部，湫水河位于南部，均由东向西汇入黄河，属黄河水系。岚漪河发源于岢岚县的马跑泉，由东向西经木崖头入本县至裴家川口入黄河，全长120公里，流域面积2167平方公里，入境年水量亿立方米，兴县境内河道长28公里，流域面积平方公里，河道比降。多年平

5、均流量2.83立方米/秒，洪水多集中在79月份，最大洪峰发生在1967年8月，平均洪流量81.6立方米/秒。流域形状系数为，正常年径流量为5690万立方米，丰水年为7419万立方米。悬移质多年输沙量万吨。正常干流流量-0.8立方米秒，河床较平坦，宽窄不一，约5到8米。11月到下年3月为封冻期。该河季节性变化较强，冬季有四个月为结冰期。 地质环境条件2.2.1 地质构造与地震本工程拟建场地处于晋西隆起带的中部，兴县石楼南北向褶皱带北中部，为南北走向，向西倾斜的单斜构造，倾角515，一般小于10。区域地质构造不发育，无新构造活动及地震活动（见图2.2.1）。按照建筑抗震设计规范（GB5001120

6、10）,吕梁市兴县抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组。2.2.2 地形、地貌拟建场地位于兴县瓦塘镇岚漪河南侧，地貌单元属于黄土梁峁，山顶呈圆峁状，山梁呈波浪式，近南北向分布。山梁两侧为大型冲沟（东部为刘家沟，西部为大石沟）及其支沟，涉及厂区范的主要有14条支沟（见图2.2.2-1）。各沟谷多呈“V”形，树枝状冲沟极其发育。地形起伏较大，总体地势呈南高北低。沟谷最低标高为880.0m，峁顶最高标高1075.0m，相对高差为195.0m（见图2.2.2-，）。图2.2.2-1 场地平面图图2.2.2-2 场地东侧刘家沟图2.2.2-3 场地东侧G8图2.2.

7、2-4 场地东侧G10图2.2.2-5 场地西侧G3、G4沟口2.2.3 地层根据勘察揭露地层情况，勘察深度范围内地基土沉积时代成因类型自上而下依次为：第四系全新统冲洪积层及崩塌物（Q4al+pl）、上更新统马兰黄土（Q3eol）、中更新统离石黄土（Q2eol）、下更新统泥河湾组卵砾石层（Q1 al+pl）及第三系上新统（N2j）红粘土组成（见剖面图2.2.3-1）。各地层描述如下： 第层：冲洪积层及崩塌物（Q4al+pl）主要分布于各冲沟底部及坡角，不整合覆盖于N2Q3各时代地层上，色杂。岩性主要分为两类，一类以粉土为主，含云母、氧化铁、氧化铝等，摇振反应迅速、韧性低、干强度低。稍湿、稍密，

8、高压缩性。混有植物根系。稍湿、中密，中压缩性。具有湿陷性，湿陷性中等强烈。主要分布在Q1卵砾石层之上，厚度为5.2m。另一类为泥、砂质充填的卵砾石，成分与Q1相同，厚度为9.1m。土石可开挖分类为类。第层：湿陷性粉土（Q3eol）黄褐色，含云母、氧化铁、氧化铝等，混有大量粉砂，摇振反应中等、韧性低、干强度低。稍湿、中密，中压缩性。具有湿陷性，湿陷性轻微强烈。夹有多呈褐红色粉质黏土主要分布在峁梁顶部及缓坡上，分布标高为1013.0m1023.0m，厚度为15.60m。土石可开挖分类为类。第层：湿陷性粉土（Q2eol）黄褐色，含云母、氧化铁、氧化铝等，混有少量粉砂，摇振反应中等、韧性低、干强度低。

9、稍湿、中密，中压缩性。具有湿陷性，湿陷性轻微中等。主要分布在峁梁顶部及缓坡上，分布标高为1007.7m1015.3m，厚度为15.9m。土石可开挖分类为类。第层：粉土（Q2eol）褐黄色，含云母、氧化铁、氧化铝，有少量钙质结核，菌丝。夹浅红色粉质粘土薄层。无光泽，摇振反应中等、韧性低、干强度低。稍湿，中密，中等压缩性。分布标高为995.5m1008.7m，厚度为15.5m。土石可开挖分类为类。第层：粉质黏土（Q2 eol）棕黄色，含云母、氧化铁、氧化铝。夹有不连续钙质结核层。硬塑状态，切面稍有光泽，无摇振反应，韧性中等，干强度中等，具中等高压缩性。分布标高为971.6m990.0m，厚度为36

10、.7m。土石可开挖分类为类。第层：卵石（Q2pl）色杂，密实。母岩主要为钲质胶结的紫红色、灰色、白色砂岩，偶见灰岩。磨圆度好，颗粒级配不良。卵石含量7075%，粒径多为515cm，漂石含量小于15%，最大直径45cm，一般砂质胶结，但在顶部常见厚1.3m的钙质胶结层。土石可开挖分类为类。第层：粘土（N2j）静乐组红粘土，多层综红色粘土夹薄层钙质泥岩组成，上部常分布一层厚1020cm和2.3m的灰白色、灰绿色铝土质或钙质泥岩。厚度大于20m。所有钻孔均未揭穿该层。详见剖面图2.2.3-1。图2.2.3-1 场地东侧剖面图图2.2.3-2 场地西侧剖面图图2.2.3-3 场地中部剖面图图2.2.3

11、-4 G7剖面图图2.2.3-5 G5剖面图图2.2.3-5 G9剖面图2.2.4 地下水勘探期为雨季，刘家沟与大石沟中均有潜水与地表水交互出露，流量小于0.8L/s。部分支沟中偶见地下水自第层粉质黏土和第层卵石层底部渗出，为降水经黄土孔隙、裂隙下渗，在第层卵石层顶、底板受阻后渗出，流量一般小于0.2L/s。 图2.2.4-1 G14出水点图2.2.4-2 刘家沟内断续的水流（一）图2.2.4-3 刘家沟内断续的水流（二）2.2.5 不良地质作用（1）滑坡及崩塌崩塌主要分布于各支沟中，多发生于雨季，因黄土中垂直裂隙发育，降水在冲沟中溯源剥蚀严重，造成沟侧土体产生微-小型崩塌和滑塌。滑坡主要发生

12、于东西两侧大沟中，影响工程建设的最大滑坡分布于场地东北部G12 G14北，南北长约1.2km，东西最宽约300m（见照片2.2.5-），产生的主要原因是受第层静乐粘土（N2j）阻水，上部普遍发育的铝土质泥岩浸水后软、滑且在该地段监空而造成，水平滑面深度在后缘不大于30m，在前缘以铝土质泥岩下12m为界。形成时间100年以上，但至今雨后仍有活动。图2.2.5-1 场地东北侧滑坡（一）图2.2.5-2 场地东北侧滑坡（二）图2.2.5-3 滑坡体上的落水洞（2）空洞在场地东侧G11中老兴汉村（979.0m）存在大量窑洞，在场地整平时应回填密实，使其不对本工程产生不利影响。图2.2.5-2 老兴汉村

13、窑洞2.2.6地基土湿陷性场地第层地基土具有湿陷性，第层黄土状粉土（Q4al+pl）主要分布在冲沟底部，厚度为5.0m，层底标高为988.74m990.45m；湿陷系数，自重湿陷系数，湿陷起始压力1890kPa。第层湿陷性粉土（Q3eol），层底标高为980.74m1057.65m，厚度为15.40m; 湿陷系数，自重湿陷系数，湿陷起始压力15207kPa。第层湿陷性粉土（Q2eol）层底标高为978.74m1041.75m，厚度为15.9m。湿陷程度轻微强烈。湿陷系数，自重湿陷系数，湿陷起始压力24300kPa。2.2.7天然地基土承载力根据岩土工程勘察结果并结合本地区建筑经验综合建议如下：

14、表2.2.7 天然地基土承载力特征值建议表层序岩性天然地基土承载力特征值（kPa）黄土状土80100湿陷性粉土120150湿陷性粉土140170粉土250280粉质黏土300380卵石5006003 场平高程比选综合场地土方平衡、地基土强度特征、湿陷性土层分布等因素，选择965.0m(方案一)和986.0m(方案二)两个场平方案并进行了比选，初步比选结果见表。 表 场平方案对比表项目方案一方案二方案比较挖方（万m3）39682197方案一较方案二挖方量多近80% 填方（万m3）3661442方案一较方案二填方量较小，边坡高度小。但方案二有利于解决场子地弃土外运土方（万m3）3602755方案一

15、较方案二外运土方量大，堆土场选择困难，回填成本较高强夯总面积(万m2)75194方案二的强夯面积为方案一的近倍场平标高湿陷性土层分布全部挖除基本挖除方案二的未挖除地段可通过强夯处理消除天然地基承载力绝大部分地段大于250kPa方案二大部分地段可满足250kPa承载力要求工后沉降填方区存在工后沉降填方区存在工后沉降虽两方案均存在填方区工后沉降，但方案一的面积和厚度均小于方案二，风险较方案二小。方案二可通过适当改变填土性质减小风险综合以上比较结果，方案二节约土地，重视工程环境，与方案一相比，挖方量减少1771万m3，为方案一挖方量的45%。场平标高下湿陷性土层仅局部分布，较容易处理，承载力大部分地

16、段可满足要求。通过对比分析，建议场平标高采用986.0m。4 场地整平初步设计方案根据上述地形、地貌、岩土工程条件，并参考我国黄土区大面积场地整平的成功经验，并经多次专家讨论，该项目场平工程拟采用土方填、挖进行治理，其中，填方区采用综合坡率1:2，分层强夯进行处理。 夯填区基底处理（1）清底：清除场地内地表树木、枯木、树桩、树根、草木、垃圾和其它突出的障碍物，挖除表层植物土、软弱土及沟谷两侧崩塌物和坡积物。（2）填挖交接面处理：填方区内原始坡度大于1:5地段，在场地设计标高下8m范围内沿顺坡方向开挖坡度为1:2台阶，台阶高度1.0m，宽度2.0m，顶面向内倾斜，坡度宜为2%；对填挖交界面的挖方

17、界面设过渡段，挖方界面下3.0m范围内按1:8开挖成斜坡(图、2)。图 填挖交界面过渡段强夯处理示意图图 接坡强夯处理示意图（3）强夯设计：强夯能级视沟底整平后松散层厚度采用5000，主夯点按等边三角形或正方形布置，主夯点间距 8.0m, 点夯隔排隔点分四遍完成，击数以最后两击夯沉量平均小于50100mm为停锤标准； 满夯采用夯击能，每点夯击数为35 击，锤印搭接1/4（具体参数经试夯后确定）。为保证填筑体与台阶面应形成良好的结合，填挖交接面台阶部位强夯分层控制厚度3.0m(图，强夯能级采用。处理后地基承载力不小于250kPa,压缩模量15MPa。图 填挖交接面台阶部位强夯分层处理示意图（4）

18、检测填筑体原始整平面强夯后检测采用动力触探、载荷试验及面波等室内土工试验和原位测试方法，检测数量按有关规范执行。原始整平面若为卵石层，强夯后按稍密控制质量；若为黄土层，强夯后按重型击实试验压实系数不小于控制质量 填筑地基（1）填筑范围：按沈阳铝镁设计院提供的场地整平线控制。（2）填料要求：填料采用场地内马兰黄土和离石黄土。土中不得含有冻土、污染土和生活垃圾等，有机质含量不得大于5%；填料的含水量控制在重型击实试验的最优含水量Wop2%。（3）边坡体填筑：边坡坡面以内5.0m采用分层压实法填筑，压实方式可采用冲击压实或振动碾压，分层填筑厚度0.m0.m，填筑体外边到坡面距离宜为1.0m， (见图

19、），压实系数不小于。图 边坡侧坡体填筑示意图（4）强夯设计：填筑体强夯在原始整平面强夯检测合格后进行，强夯能级采用5000，主夯点按等边三角形或正方形布置，主夯点间距7.0m, 点夯隔点不隔排，分两遍完成，最后2击平均夯沉量50mm; 满夯采用夯击能，每点夯击数为 5 击，锤印搭接1/4（具体方案及施工参数待试夯后确定），每遍夯完均整平场地后再进行下遍点夯。施工时按照自放坡坡底由下而上的原则分层施工，厚度按6.0m（虚铺7.0m）一层进行强夯处理；回填采用分层堆填摊铺的方法，分层回填厚度2.0m，分2-4次虚铺至7.0m，严禁进行抛填。相邻施工工作面间的搭接：a.当填筑区域较大，各工作面施工的

20、起始填筑标高不同时，相邻工作面的高差不大于施工时的一个填筑层厚度，不同填筑层的搭接面应错开；b.对相邻施工工作面搭接部位应采用强夯法补强处理，补强处理宽度应为上界面大于2倍夯锤直径，下界面按1:1向上放坡至层顶面不小于2倍夯锤直径；c.上层点夯位置应布置在下层夯点中间位置(见图。图 工作面搭接强夯处理示意图处理后地基土压实系数不小于（计算压实系数所用最大干密度系按照土工试验方法标准GB/T50123重型击实试验法求得），地基承载力不小于250kPa,压缩模量不小于12MPa。质量控制与检验4.3.1现场质量控制（1）施工质量偏差控制应符合下列规定：夯点测量定位允许偏差5cm；夯锤就位允许偏差1

21、5cm；满夯后场地整平平整度允许偏差10cm；（2）施工过程中应进行以下监测工作：施工前检查夯锤质量和落距，确保单击夯击能符合设计要求；在每一遍施工前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和最后两击的夯沉量； 施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细的记录。4.3.2质量检验（1）检测方法：采用动力触探试验、探井取样室内土工试验、载荷试验三种方法进行检测。（2）检测要求：按每2000m2为一个检测单元，动力触探试验孔、探井各不少于3个；载荷试验在填方区最项部两层强夯处理后进行，每个检测单元不少于3点。当处理面积小于2000m2时，

22、检验项目及频数要求按2000m2要求执行；检测后孔、井均应及时填实恢复。当检验指标未达到设计要求时，应进行两组以上的复检。若复检指标达到设计要求，可仅处理不合格区域；若复检指标仍未达到设计要求，则应对检验划定的不合格范围重新进行处理，直到合格。5 边坡概况及稳定性分析 边坡概况本项目所在场地地形起伏较大，沟谷最低标高为880.0m，峁顶最高标高1075.0m，相对高差为195.0m。场地平整标高986.0m，边坡即为由场地平整而形成的挖方边坡与填方边坡。挖方边坡共计10个，从北侧开始逆时针编号为W1W9。挖方边坡按综合坡率1:放坡考虑，各边坡形状均为中部高，两侧渐低至场平标高，W1W9边坡最高

23、点高度依次为：36m、9m、15m、21m、34m、49m、16m、32m、80m。填方沟谷共计14个，从西北角开始逆时针编号为G1G14，共计形成填方边坡8个（场地东侧G8G14因深入场地内，外侧形成的边坡已连为一体）。填方边坡按综合坡率1:2放坡考虑，采用强夯填筑，西侧G1G7边坡坡形均为中部高，两侧渐低至场平标高，东侧边坡由于地形起伏，形成多个高度极值点，最高点位于场地东北侧。边坡最高点高度依次为：54m（地形图不全，尚未到底）、32m、62m、61m、51m、32m、22m、96m。由于场地平整而导致的挖土、填土工程量如下：挖运土量2475万m3（自然方）、回填夯实量975万m3（夯实

24、方）、外运弃土量万m3（自然方）。自然方与夯实方换算按:1考虑。 稳定性分析5.2.1 边坡稳定性目前尚无具体岩土设计参数，采用工程类比法，比照周边几个黄土区高挖填方工程，如：延安新区、吕梁机场、神头二电厂、保德电厂等，确定挖方综合坡率1:，填方综合坡率1:2，应能满足稳定性要求。根据挖方综合坡率1:，填方综合坡率1:2及稳定性要求反算土体抗剪强度指标如下：即：夯实填土与压实填土强度指标应达到或高于上表值；原状黄土强度指标如达不到上表值，应重新进行稳定性验算。5.2.2 滑坡稳定性场地东侧G10G14及G14以北一定范围内为滑坡。以场地东北角为例，根据目前勘察资料，滑坡后缘位于场地内，距场地边

25、缘约100m，滑坡出口位于东侧沟底，出口标高约为沟底以下10m15m。现状滑坡处于稳定状态，根据现状反算滑带抗剪强度指标为粘聚力15kPa，内摩擦角10度。填方后填方体位于滑坡上部，对滑坡稳定不利，滑坡将处于不稳定状态，需要采取措施。滑坡治理可采取工程措施（如抗滑桩、格构锚索等）或反压措施。此处滑坡体及填方体体量巨大，工程措施难以奏效且造价昂贵，因此建议采用反压坡脚措施，既可满足滑坡稳定条件，又可消耗一定弃方。反压坡脚措施：根据反算滑带抗剪强度指标估算，东侧沟填至标高930m时，滑坡稳定性可达到规范要求，即稳定性系数达到。6 边坡初步设计方案 设计原则6.1.1安全可靠、经济合理、技术可行、方

26、便施工6.1.2等级划分：根据地质情况、结构设计要求并结合场地环境，按建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013），设计时按安全等级取为一级。6.1.3使用年限：该边坡为永久性边坡，设计使用年限为50年。6.1.4本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组。6.1.5地面超载：根据结构设计各拟建建筑物荷载、厂区道路设计荷载等确定。6.1.6动态设计：本工程执行动态设计，信息化施工的原则，根据施工与监测情况及时调整设计。 设计依据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）;建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）；建筑地基基础工程施工质量验收规范

27、（GB50202-2002）；总平面图沈阳铝镁设计研究院；中润公司吕梁轻合金基地项目主厂房场平工程岩土工程勘察报告（专项可研阶段）山西省勘察设计研究院；1:1000与1:10000地形图中润公司提供。 初步设计方案6.3.1 基础方案（方案一）（1）填方边坡填方边坡总坡率1:2，单级边坡高度6m，单级边坡坡率1:，两级边坡之间分级平台，台宽2.5m。坡面采用方格形截水骨架植物护坡。单级边坡坡顶设护肩，坡底设护脚；分级平台硬化。最下一级边坡全坡面硬化，采用800厚浆砌片石。方格骨架、护肩、护脚及平台硬化均采用浆砌片石，砂浆强度不小于。石料强度不低于MU30。坡面骨架网格内可采用种草或其他辅助防护

28、措施。草种应根据气候区划进行选型，要具有优良的抗逆性，并采用两种以上草种进行混播。（2）挖方边坡挖方边坡总坡率1:，单级边坡高度8m，单级边坡坡率1:，两级边坡之间分级平台，台宽2.0m。挖方边坡坡面做法与填方边坡相同。 图6.3.1-1 基础方案（方案一）图（图中灰色为现状地形，绿色为挖方体，蓝色为填方体）（3）存在的问题问题一：东侧中南部填方边坡与东侧主沟关系问题东侧中南部填方后，坡体掩埋了东侧原有主沟，并与主沟东侧山体形成新沟。新沟标高远高于原沟标高，且高低不平，阻挡了原沟两侧及其上游水流顺沟向北排泄。最为严重的是G10处，原沟底深入场地以内，填方后，坡体与对面坡体形成的新沟标高达973

29、m左右，即该点以南的新沟标高需高于973m或在该处设置过水涵洞才能使水流排出。 图6.3.1-2 填方边坡与东侧主沟关系图问题二、G10以北的滑坡问题G10以北存在滑坡，3.2.2节已述及。问题三、弃方问题采取基础方案后，开挖土方与回填土方未达到平衡，尚余土方万m3（自然方，*975=），需要寻找弃土场地弃置。以上问题在基础方案中均未涉及，将在方案二方案四中深入考虑，采取不通过方式解决。6.3.2 方案二方案二在方案一的基础上进行优化，如下图所示。以G10为分界点。G10以南将主沟及其各支沟填平，填方标高以G10出口处973m控制，向南按坡率3/1000升高。G10以北，将东侧场地轮廓线外留8

30、0m宽平台，标高970m；平台以外按1：3放坡处理。所有填方均采用强夯处理。图6.3.2 方案二图（图中灰色为现状地形，蓝色为填方体，紫色为填沟填方体）此方案解决了问题一，使原主沟汇水范围内的水流可以沿填方体表面自然向北侧排泄，不存在阻水聚水问题。此方案未完全解决问题二，使滑坡稳定系数提高（估算约为），但仍不能满足规范要求，仍需反压坡脚。此方案解决了问题三，使挖土与填土土方基本平衡，无弃方。6.3.3 方案三方案三在方案一的基础上进行优化，如下图所示。以G10为分界点。G10以南将主沟及其各支沟填平，填方标高以G10出口处973m控制，向南按坡率3/1000升高。G10以北将主沟填平，填方标高以最北端940m控制，向南坡率3/1000升高。该部分填方体最北端标高与原沟仍有60m高差，此处采用1:3放坡处理。所有填方均采用强夯处理。 图6.3.3-1 方案三（填沟强夯）图（图中灰色为现状地形，绿色为挖方体，蓝色为填方体，紫色为填沟填方体）此方案解决了问题一，使原主沟汇水范围内的水流可以沿填方体表面自然向北侧排泄，不存在阻水聚水问题。此方案解决问题二，填沟即为反压坡脚，且标高高于预估压脚标高930m