摘要：工程开挖弃土量大，可弃土面积有限，且弃土区地形多样化，导致弃土区堆土较高，容易存在安全稳定问题，影响周边居民的健康生活。本文提出了合理可行的弃土区堆土设计方案以及堆土填筑技术要求，同时也提出了坡面的防护措施。
关键词：弃土区；断面设计；边坡稳定；技术要求
1 工程概况
弃土区原为山体一部分，后被采石开挖，形成低洼场地。之后经数年堆填，形成现状土丘，顶部高程约为33m。土丘北侧边坡坡度较缓，坡度7～10°，堆填土主要为邻近河道疏拓、附近民用建筑地基开挖土及部分建筑垃圾；土丘顶部及南侧为本工程施工开挖弃土堆填形成，目前填筑边坡分两级台阶，一级台阶面高程为18~21m，其坡度较缓，坡度13～15°；二级台阶面高程为31~34m，其坡度较陡，坡度30～35°。弃土区北侧坡脚处为一条宽约20～25m的小河，河北岸为养老院和村庄。
2 工程地质
根据工程地质勘察报告，规划弃土区场地地层自上而下分别为：①0层堆填土，为本工程水库挖库弃土，分布于弃土场地的南坡及中部，主要由粉质粘土夹碎石组成，见少量建筑及生活垃圾；①1层堆填土，主要由粉质粘土组成，夹碎石、砖块及少量建筑、生活垃圾；①2层堆填土，由粉质粘土、淤泥质土组成，含少量碎石、砖块碎屑等；②层粘土，含云母及有机质，土质均匀细腻；③层粉质粘土，局部偶含碎块石，土质较均匀；④层石英砂岩，主要为岩屑石英砂岩夹泥质粉砂岩，岩屑石英砂岩岩质坚硬，泥质粉砂岩岩性软弱，钻孔显示多为强～弱风化状，局部为全风化状，呈土夹块石状或砂土状。
各土层主要物理力学指标见表1。
表1 各土层主要物理力学参数表
3弃土区边坡设计
3.1 弃土区规划设计
本工程弃土总量约111.7万m3（自然方），考虑自然方至堆存方后的堆存系数为1.2，则堆土134.04m3。弃土区规划占地总面积约为377.12亩，按堆土顶高程39m，规划弃土总容量约137万m3，可满足工程开挖土方的堆弃要求。
弃土区坡脚最低地面高程约为7m，设计顶高程39.0m，最大堆高约32m。根据堆土区失事对周边市政设施及人员安全的影响程度、直接经济损失等因素综合考虑，参照《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）有关规定，本工程堆土区边坡等级确定为三级。
3.2 弃土区布置方案
3.2.1 弃土区平面布置
根据弃土区现状地形对弃土区边坡分西北、西南、东北、东南四个断面进行设计，弃土区顶部堆土时考虑设置一定坡度，以保证雨季雨水能快速排入坡顶排水沟中，确保弃土区边坡稳定安全。
3.2.2 西北侧弃土区断面设计
弃土区西北侧主要为土性差的①2层堆填土，以软塑状粉质粘土为主，局部为流塑状淤泥土，边坡目前虽然处于稳定状态，但是继续填筑过高则存在边坡稳定问题。现状平均地面高程约8m，最大堆土高度约31m，弃土边坡坡比1：6。坡面设三级马道，马道宽6m，马道所在高程分别为15m，23m，31.0m。详见图1。
3.2.3 西南侧弃土区断面设计
西南侧主要为残丘地块，现状地面高程约20m，堆土高度约19m，弃土边坡坡比1：6。设两级马道，马道宽6m，高程分别为23.0m，31.0m。详见图2。
图2 西南侧弃土区断面图
3.2.4 东北侧弃土区断面设计
东北侧现状地面高程约18～20m，弃土区设计顶高程39.0m，弃土边坡坡比1：6，设两级马道，设计同西南侧。详见图3。
图4 东南侧弃土区断面图
3.3 边坡稳定计算分析
弃土区边坡稳定采用理正岩土边坡稳定计算软件进行计算。施工期马道及弃土区顶部设计荷载为考虑车辆荷载15kPa；稳定运行期马道及弃土区顶部设计荷载5kPa。施工期及稳定运行期计算工况均为弃土区内地下水高程38m，坡脚无水。边坡稳定计算采用瑞典条分法，施工期按总应力法计算，计算公式采用（1）；稳定运行期按有效应力法计算，计算公式采用（2）。
————（1）
————（2）
各设计断面计算结果见表2。
表2 弃土区边坡稳定计算结果汇总表
根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）规定，本工程弃土区边坡等级为三级，稳定运行期弃土区边坡抗滑稳定安全系数允许值为1.2，施工期边坡抗滑稳定安全系数允许值为1.15，计算值均大于允许值，设计弃土区边坡稳定满足规范要求。
3.4 弃土区坡面防护
3.4.1 坡面防护
堆土完成后，堆土坡面采用0.15m厚耕植土、草皮护坡进行临时防护，弃土区顶部采用草皮、植树等方式进行固土防护。后期坡面及弃土顶部根据景观要求进行景观绿化设计。
3.4.2 排水系统设计
弃土区排水主要考虑排除山体汇集雨水和弃土区积水，采用平面排水沟及径向排水沟型式。
（1）平面排水沟。弃土区坡顶四周、马道内侧及坡脚分别设置U型树脂混凝土排水沟，坡顶及马道内侧排水沟净断面尺寸为0.35m×0.5m，坡脚排水沟净断面尺寸为0.5m×0.7m。
（2）径向排水沟。坡面间隔约50m布置一道U型树脂混凝土排水沟，排水沟净断面尺寸为0.4m×0.6m。
排水沟由厂家预制，施工单位直接采购，现场安装，排水沟下部设置厚0.1m中粗砂垫层。平面排水沟坡度以≥1%控制，并与径向排水沟连接，保证坡面雨水能顺利流入径向排水沟，通过坡脚排水沟流入附近排水系统。平面排水沟及马道范围内的径向排水沟顶部均设置盖板，盖板与排水沟一起采购，盖板上顶部设置厚0.1m鹅卵石滤水系统。
4 施工要求
4.1弃土填筑要求
本工程弃土区填筑料主要为水库库区开挖弃土，主要由粉质粘土夹碎石组成，为确保堆土安全，堆土要求如下：
（1）弃土区堆土前，需先清除现状坡面表层耕植土及表面植被，清基厚度不小于30cm。
（2）弃土场堆土时先在堆土A区23m高程马道以下堆填石渣含量不小于85%的排水体；B区于西北、东南两侧现状边坡坡脚及坡面位置先堆填2~3m石渣，上部再填筑弃土，以满足堆场稳定要求。排水体、石渣的设计渗透系数不小于 1.0×10-3cm/s，以利于排水。
（3）弃土区周边堆弃石渣含量较大土方，中间部分填筑土方含量较大土方，建筑垃圾、淤泥质土等不得堆弃于弃土区周边位置，建筑垃圾统一堆放于山体附近，表面覆盖不小于3m的其它土方。
4.2 施工技术要求
（1）边坡位置及坡顶20m范围全部分层碾压堆弃，分层厚度不大于0.5m，土方压实度不小于0.91，石渣压实度不小于0.60；中间位置应分层弃土，压实度不小于0.85。
（2）土方填筑应由最底部开始，自下而上水平分层堆弃，均匀上升，不得自上而下一次倾倒。
（3）压实土层不应出现漏压虚土层、平松土、弹簧土、剪切破坏和光面等不良现象。
（4）在结合面上，应配合填筑的上升速度将表面松土铲除，达到压实合格的土层为止。结合面需经刨毛处理，并保持含水量在控制范围内，然后才能继续铺新土进行压实。
（5）为保持堆土料正常的填筑含水量，日降水量大于0.5mm时应停工；雨后恢复施工，填筑面应经晾晒、复压处理，必要时应对表层再次进行清理，并经质检合格后及时复工。
5 结语
针对工程弃土区地形多样化、弃土量大、堆土较高（最大堆土深度高达32m）的特点，提出了堆土边坡合理的断面设计。以及堆土填筑技术要求，同时也提出了坡面防护措施，解决了堆土存在的安全稳定问题。可为今后类似的工程设计提供些许借鉴。
参考文献
[1]中华人民共和国水利部 《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部 《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）.
论文作者:曹可杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/17
标签：排水沟论文; 高程论文; 马道论文; 稳定论文; 断面论文; 土方论文; 粘土论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;