矿山地质环境治理施工图修改设计报告333.doc

第一章、工程概况 一、工程项目的来由 县矿山位于河池市县燕洞乡交乐村屯北东面,属微细粒金矿床,面积约0.6km2,品位约0.8g/T,经1999年2001年的无序开采形成采空区并于2001年3月4日产生地面塌陷,同时形成多条地面裂缝,塌陷及地裂近两年进一步扩大,可能造成大规模的山体滑坡,直接威胁到山下屯52户270人的生命财产安全,被列为2002年广西重要地质灾害危险区点之一。为了及时排除该矿山地质灾害险情,2005年初县政府委托我院对矿山地质灾害综合治理进行了勘查和设计,并由河池市地质勘察设计院承担综合治理施工任务。 县通过招商引资多渠道引进资金投入到治理工程中。正当综合治理工程按照设计要求进行到一半时约完成约30万方土方的搬移,由于地质灾害治理工程区与广西华兴黄金矿产开发经营部探矿权范围重叠,使治理工程与探矿权产生冲突,县又无财力支持,导致地质灾害治理工程于2005年8月半途停工,造成部分边坡尚未达到设计要求、地表排截水沟及生态工程均未施工、交通公路被破坏等问题,工程区水土流失严重,边坡欠稳定,交通困难,生态环境恶化。 广西国土资源厅对此治理工程非常重视,于2006年拨出专项治理经费以帮助完成该治理工程剩余工作。为此,县国土资源局委托我院进行此工程的修改设计工作。 二、治理工程现状 矿山地质灾害治理工程前期工作已完成原设计工程量的40左右,主要是完成切坡及废方搬运堆填,形成了5级边坡编号分别为15边坡4级平台,并在5坡脚修建了一座小型淤地坝,原上山公路路面基本修成,1、2堆土场基本堆放完毕。所形成的边坡中 1坡坡顶及西面坡度过陡,约为7585度,需继续放坡;5坡坡高太大,需分成两级边坡;4、5边坡坡体上堆存较多松方,需清除;坡顶、坡脚平台及公路内侧的排截水沟均未修建;新挖边坡均未绿化;堆土场未进行整平;屯进屯公路被破坏。 三、修改设计的目的及主要内容 目的进一步完善县矿山地质灾害治理工程设计,为全面、综合治理地质灾害提供设计依据,防止地质灾害的发生。 主要内容对未到达原设计要求的部分边坡进行修改设计;植物工程修改设计;道路工程修改设计;排截水沟修改设计;堆土场复垦设计。 第二章地质灾害治理工程设计 一、设计的依据 1、地质灾害防治条例国务院394号 2、建筑地基基础设计规范GB50007-2002 3、建筑边坡工程技术规范GB5003-2001 4、砌体结构设计规范GB5003-2001 5、滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ02402004 6、公路路基设计规范JTGD302004 7、公路挡土墙设计 8、县矿山地质灾害治理勘查设计报告 6、县矿山地质灾害综合治理工程修改设计合同 二、工程治理设计方案 一边坡整治 主要包括1边坡及2边坡坡顶削坡、5边坡分级放坡及4、5边坡坡面松方清理、边坡坡脚排水沟及坡顶截水沟设计、局部边坡挡土墙设计。 1、1边坡及2边坡坡顶放坡 采用0.5m3挖掘机挖装自卸汽车运输施工,按11坡率修整放坡;开挖弃方运至1填方区堆填,多余方量运至1堆方场堆填。估算共需挖运方约7000m3,平均运距2km。 2、5边坡分级放坡 采用0.5m3挖掘机挖装自卸汽车运输施工,按11坡率放坡,设置1级平台,平台宽度为5m,长约60m,坡高约15m;开挖弃方运至坡脚淤地坝堆填,多余方量运至1堆方场堆放,作为植物工程用土或公路松散层用土。共需挖运方约4500m3,平均运距2km。 3、4、5边坡坡面松方清理 采用0.5m3挖掘机挖装自卸汽车运输施工,清除残存在边坡坡面上的松方层,用自卸汽车运至2堆方场堆放,作为土地复垦及植物工程用土。清方量约1440m3,运距约250m。 4、公路局部路堑修方 存子坳至岩瑶屯公路局部路堑过陡,路面窄,弯度大,需适当修坡。主要有公路1修方区及2修方区,位置见平面图,其中1修方区需挖方约195m3, 2修方区需挖方约540m3,均采用采用0.5m3挖掘机挖装自卸汽车运输施工,按11坡率放坡。 5、边坡脚排水沟及坡顶截水沟 ①边坡脚平台处排水沟断面尺寸为宽20cm,高15cm,坡降为1500,用M7.5浆砌片石衬砌,衬砌厚度10cm,低端与公路排水沟连接。排水沟横断面如图2.2.1-1。共6条排水沟,长度共600m,浆砌片石方量共36m3,人工挖土方约48 m3。 ②坡顶截水沟按倒梯形断面开挖,底宽15cm,斜边坡率为11,垂直深度15cm,用M7.5浆砌片石衬砌,衬砌厚度10cm,向坡顶两侧冲沟排水;截水沟横断面如图2.2.1-2。截水沟长60m,共需M7.5浆砌片石5.4m3,挖土方9.7 m3。 6、局部边坡挡土墙设计 在4边坡及5边坡东端分别设置1挡土墙、2挡土墙和3挡土墙。挡土墙型式采用重力式挡土墙,设计软件采用北京理正岩土软件[理正岩土系列软件5.11版单机版]。墙体采用M7.5砂浆砌块石砌筑。墙内设置排水孔,排水孔尺寸为高20cm,宽20cm,间距为2m,斜率为5,呈梅花形布置。挡土墙典型设计计算如下 11挡土墙 重力式挡土墙验算[执行标准水利] 计算项目 1重力式挡土墙 计算时间 2007-05-08 174435 星期二 原始条件 墙身尺寸 墙身高 5.000m 墙顶宽 0.800m 面坡倾斜坡度 10.200 背坡倾斜坡度 10.200 墙底倾斜坡率 0.2001 物理参数 圬工砌体容重 23.000kN/m3 圬工之间摩擦系数 0.400 地基土摩擦系数 0.500 墙身砌体容许压应力 2100.000kPa 墙身砌体容许剪应力 110.000kPa 墙身砌体容许拉应力 150.000kPa 墙身砌体容许弯曲拉应力 100.000kPa 挡土墙类型 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角 35.000度 墙后填土粘聚力 0.000kPa 墙后填土容重 19.000kN/m3 墙背与墙后填土摩擦角 17.500度 地基土容重 18.000kN/m3 修正后地基土容许承载力 400.000kPa 地基土容许承载力提高系数 墙趾值提高系数 1.200 墙踵值提高系数 1.300 平均值提高系数 1.000 墙底摩擦系数 0.400 地基土类型 土质地基 地基土内摩擦角 30.000度 土压力计算方法 库仑 坡线土柱 坡面线段数 1 折线序号水平投影长m 竖向投影长m 换算土柱数 1 5.000 3.000 0 坡面起始距离 0.000m 地面横坡角度 20.000度 墙顶标高 0.000m 第 1 种情况 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 5.583m处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到 第1破裂角 41.720度 Ea185.622 Ex162.646 Ey89.452kN 作用点高度 Zy1.861m 因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在 第2破裂角11.088度 第1破裂角43.900度 Ea214.093 Ex148.484 Ey154.235kN 作用点高度 Zy1.865m 墙身截面积 9.817m2 重量 225.783 kN 墙背与第二破裂面之间土楔重 1.193kN 重心坐标1.179,-1.857相对于墙面坡上角点 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 0.400 采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下 基底倾斜角度 11.310 度 Wn 222.569kN En 180.360kN Wt 44.514kN Et 115.353kN 滑移力 70.839kN 抗滑力 161.171kN 滑移验算满足 Kc 2.275 1.300 地基土摩擦系数 0.500 地基土层水平向 滑移力 148.484kN 抗滑力 198.262kN 地基土层水平向 滑移验算满足 Kc2 1.335 1.300 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw 1.442 m 相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx 2.551 m 相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy 1.282 m 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 190.327kN-m 抗倾覆力矩 721.667kN-m 倾覆验算满足 K0 3.792 1.600 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 402.929kN 作用于墙趾下点的总弯矩531.340kN-m 基础底面宽度 B 2.974 m 偏心距 e 0.169m 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn 1.319m 基底压应力 趾部181.513 踵部89.415kPa 最大应力与最小应力之比 181.513 / 89.415 2.030 作用于基底的合力偏心距验算满足 e0.169 1.300 倾覆验算 安全系数最不利为组合1一般情况 抗倾覆力矩 721.667kN-M,倾覆力矩 190.327kN-m。 倾覆验算满足 K0 3.792 1.600 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为组合1一般情况 作用于基底的合力偏心距验算满足 e0.169 1.300 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw 2.359 m 相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx 4.187 m 相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy 2.416 m 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 862.455kN-m 抗倾覆力矩 2900.944kN-m 倾覆验算满足 K0 3.364 1.600 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 958.310kN 作用于墙趾下点的总弯矩2038.489kN-m 基础底面宽度 B 4.778 m 偏心距 e 0.262m 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn 2.127m 基底压应力 趾部266.501 踵部134.649kPa 最大应力与最小应力之比 266.501 / 134.649 1.979 作用于基底的合力偏心距验算满足 e0.262 1.300 倾覆验算 安全系数最不利为组合1一般情况 抗倾覆力矩 2900.944kN-M,倾覆力矩 862.455kN-m。 倾覆验算满足 K0 3.364 1.600 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为组合1一般情况 作用于基底的合力偏心距验算满足 e0.262 1.300 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw 2.296 m 相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx 3.817 m 相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy 1.717 m 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 312.355kN-m 抗倾覆力矩 1214.201kN-m 倾覆验算满足 K0 3.887 1.600 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 478.405kN 作用于墙趾下点的总弯矩901.846kN-m 基础底面宽度 B 4.266 m 偏心距 e 0.248m 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn 1.885m 基底压应力 趾部151.245 踵部73.039kPa 最大应力与最小应力之比 151.245 / 73.039 2.071 作用于基底的合力偏心距验算满足 e0.248 1.300 倾覆验算 安全系数最不利为组合1一般情况 抗倾覆力矩 1214.201kN-M,倾覆力矩 312.355kN-m。 倾覆验算满足 K0 3.887 1.600 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为组合1一般情况 作用于基底的合力偏心距验算满足 e0.248 0.250*4.266 1.067m 墙趾处地基承载力验算最不利为组合1一般情况 墙趾处地基承载力验算满足 压应力151.245 600.000kPa 墙踵处地基承载力验算最不利为组合1一般情况 墙踵处地基承载力验算满足 压应力73.039 650.000kPa 地基平均承载力验算最不利为组合1一般情况 地基平均承载力验算满足 压应力112.142 500.000kPa 基础验算 不做强度计算。 墙底截面强度验算 [容许应力法] 截面上偏心距验算最不利为组合1一般情况 截面上偏心距验算满足 e1 0.170 0.300*4.160 1.248m 压应力验算最不利为组合1一般情况 压应力验算满足 计算值 132.328 2100.000kPa 拉应力验算最不利为组合1一般情况 拉应力验算满足 计算值 0.000 150.000kPa 剪应力验算最不利为组合1一般情况 剪应力验算满足 计算值 1.202 110.000kPa 挡土墙工程量统计如下表 挡土墙工程量统计表 二植物工程 植物工程主要采取喷播植草、植树对人工边坡进行绿化及护坡,防止水土流失。按边坡坡率、坡体岩土特征分以下3种工况设计。 1、挂网混喷植草 使用于坡率大于11的1、2及3边坡。设计方案如下 1植被混凝土配比用量表1 表1 植被混凝土配比用量 2植物草种 混合植绿种子采用冷季型草种和暖季型草种并根据生物生长特性混合优选而确定。采用节水草、狗牙根、黑麦草、羊胡子草、早熟禾、白三叶、画眉草混合草种。混合草种用量为0.07kg/m2,各草种重量百分比为节水草20、狗牙根25、黑麦草10、羊胡子草10、早熟禾10、白三叶15、画眉草10。 3复合网及锚杆 选用网孔为55cm的镀锌菱形铁丝网铺设坡面,长度根据需要裁剪。锚杆采用“L”形Φ20mm钢筋,锚杆长度50cm。 4施工机械 主要有粉碎机、搅拌机、空压机、混凝土喷射机、手风钻、高压水泵。 5施工工艺流程及技术要求 ①清理、平整坡面清除坡面淤积物、浮石,打掉突出岩石,使坡面尽可能平整。 ②铺设固定复合网按1.5m*1.5 m交叉锚固复合网,坡顶铺至排截水沟。 ③搅拌植被混凝土根据搅拌机大小,按植被混凝土的配比计量拌合。在面层喷射层拌料时加入混合植物种子。 ④喷射植被混凝土要求喷枪口距岩面1m左右,加水量应保持植被混凝土不流不散。分基层和面层二次喷射,基层喷射厚度67cm,面层厚度23cm。 ⑤覆盖无纺布在面层喷射层完成后,覆盖28g/m2无纺布进行保墒,营造种子快速发牙环境。 ⑥喷水养护在养护期应当保持植被混凝土呈湿润状态。喷水设备应采用喷雾喷头移动喷洒,杜绝高压水头直接喷灌。养护期以植物覆盖地面为限50天左右。 混喷植被施工工艺流程及施工剖面参见图2.2.2-1及图2.2.2-2。 施工工艺流程图图2.2.2-1 6工程量 1边坡、2及3边坡需挂网植草总面积约4500㎡。 2、混喷植草 使用于坡率小于11的边坡,即4、5边坡。不用挂网,相关参数及施工要求参见挂网混喷植被。总工程量约6000㎡。 3、种植经济植物 1种植地段主要在边坡平台及1堆方场种植。 2树种选择工程区岩土为三叠系泥岩、粉砂岩,结构较破碎,表土属壤土或多砾石壤土,土壤多为酸性至微酸性,区内气候温湿,坡面向阳,排水良好。当地经济植物茶油树的树高不大一般小于3m、根系较深约1m,适宜该区土质及立地条件而且满足护坡固土需求,因此选取油茶树作为本工程护坡绿化及水土保持植物。 3种植方式采用苗株栽植方式,株距*行距为3m*3m,坑穴 长*宽*深为40*40*30cm,栽植图式详见油茶树栽植典型图图2.2.2-3。 4栽植技术要求提前1个月按株行距及坑穴尺寸整地,使土壤熟化;栽植时间为春季,最好在雨后或阴天栽植;栽苗时苗木应保持根系湿润,切忌风吹日晒,栽前适当修剪主根剪去尖端部分,能促进其多生侧根,按“三埋二踩一提苗”法施工先把整好的树穴再挖松,除去杂物草根、石子等,按照茶苗根系大小和长度刨一小穴,把油茶苗放入穴中使其根系保持舒展,再覆盖土,稍提茶苗让根系落实,再稍用力踩紧,再覆一次土,踏实踩紧,使根系与土壤完全密接,然后再覆一次土,最后覆上松土,覆土要稍高于油茶苗须根颈部分。做到穴土细碎,苗干栽正,适当深栽,根系舒展,填土踏实, 根土密接,上覆松土。 5后期抚林第1及第2年分别抚育2次,分别在每年5月和7月进行以除草和壅土为主的块状抚育,不宜松土。第3年后,每年全面抚育2次。幼林期进行农林间种,可以获得经济收益,间种的农作物以豆科植物为好,不要间种藤本植物和高杆作物,在管理农作物时,不能损伤油茶,要防止人畜对油茶的危害。施肥最好施用有机肥料,化肥为辅,幼林以施氮肥为主,成林以施磷、钾肥为主,氮、磷、钾配合使用,才能对油茶每个生长发育阶段起协调作用,对营养生长和生殖生长都有利。在茶果采收后到春梢萌发前修剪枝,不宜疏删,不要短截。 6工程量总面积约9000㎡,共种植油茶树约1000株。 三道路工程 道路工程包括修复岩瑶屯至存子坳村级路及修复岩瑶屯至屯机耕路。 1、岩瑶屯至存子坳村级路 1设计方案 岩瑶屯至存子坳村级路为农村简易四级公路,通车量不大,设计标准按农村简易四级公路标准要求执行。前期治理工程已经按原设计路线完成了路基、路堑部分工程,路基宽度5m,路基大部分为开挖出露的稳定岩土层。此次修改设计主要内容有路面设计、路堑坡脚排水沟设计、公路排水涵洞设计、局部路肩挡土墙设计。 2路面设计 采用路基直接铺设松散层路面,松散层为粒径36cm砾石,砾石可用开挖边坡产生的岩块加工,不足部分可在岩瑶屯附近开采石灰岩 加工形成。松散层铺设厚度10cm,施工前要求路基面湿润,铺摊砾石后用轻型压路机碾压46遍。铺设长度共400m,面积为2000㎡,共需砾石200m3。 3路堑坡脚排水沟设计 为了保证公路安全,兴建排水渠排除周边坡面及区域内的洪水,其水力计算及断面尺寸如下 A洪峰流量的确定 根据各地水文手册有关参数,按以下公式计算 Q0.278kiF I10年一遇1小时最大降雨强度mm/h;经查得I30.55mm/h F集水面积km2,取公路以上斜坡平均占地面积0.025km2 K径流系数,取0.4 则Q0.2780.430.550.0250.084m3/s B为减少排水渠占地面积,故采用矩形断面,浆砌石砌面。现已知流量Q,则用试算法计算最大水深h o,设矩形断面宽为b,水深为h。 则由QACRi1/2得 式中 A过水断面面积m2,Abh C谢才系数,C1/nR1/6 n为糙率,浆砌石断面n取0.025 R水力半径m,RA/Xbh/b2h