某輕金屬冶煉項目場地平整中古滑坡群安全治理方案優選及實施效果

段斌斌，何 鑫

（1.山西華興鋁業有限公司，山西 呂梁 033603；2.山西省勘察設計研究院有限公司，山西 太原 030013）

1 項目概況

某輕金屬冶煉項目位于山西省呂梁興縣西北部，屬侵蝕堆積地形丘陵河谷地貌。場地整平標高為986.0m，需對周邊溝谷、山梁進行填挖方治理，其中填方面積約占場區總面積35%，填方最大高度96m，填方邊坡坡率按1:2 設計。

場地東北側填方區存在一個大型古滑坡群。本文主要論述該大型古滑坡群安全治理方案選擇、治理過程及治理效果。

2 滑坡體情況

勘察報告顯示，大型古滑坡群位于項目場地東北側山體緩斜坡處，其東側為一溝谷（劉家溝）。該滑坡群是由7個多級滑坡組成，最大滑距約25.0m，滑坡群最大寬度約1.0km；滑坡體前后緣最大高差75m，最小高差38.5 米；最長215.5m，最短67.3m；滑面最大埋深38.6m。

滑坡滑移面位于鋁質泥巖層內。滑塌體沖溝發育，具典型的雙溝同源、溯源侵蝕特征。滑坡體上發育多個黃土陷穴，且多與沖溝連通。場地東北角溝谷北側滑體表面及后緣上尚見與滑動方向近垂直的裂縫。滑坡體的地層主要有黃土狀土、粉土、粉質黏土、卵石四種。滑坡坡腳未見地下水滲出。

3 滑坡群危害性及治理方案優選

該項目大型古滑坡群滑坡后緣位于場地內，距場地邊緣約100m，滑坡出口位于東側劉家溝溝底，剪出口標高約為溝底以上10m～15m。經分析，滑坡群將處于不穩定狀態，如果發生滑動，將給該輕金屬冶煉項目和下游住戶帶來災難性后果，因此，必須采取可靠措施予以治理。

基于該項目場地平整將產生大量棄土，擬從盡量避免水土流失以符合國家環保政策，滿足滑坡穩定條件以保證輕金屬冶煉項目和下游住戶安全，挖、填方量平衡以有效控制項目投資三個維度著手，選擇最佳反壓坡腳方案對古滑坡群進行安全治理。

（1）方案穩定性計算與投資估算。方案1：將東側的沖溝（劉家溝）用作棄土場，徹底消除場平標高與劉家溝之間的高差，場地和棄土場渾然一體，標高均為972m，棄土即為反壓坡腳，場地東側無臨空面，滑坡體處于絕對穩定狀態，無需進行抗滑安全性計算。同時，棄土場也整平成一個可以利用的面積約52萬㎡的平面，使棄土場產生附加價值。如下圖所示。

圖1 方案1 簡圖（綠色為挖方，藍色為場平，紫色為壓腳）

經測算，該方案挖方量3680 萬m3（自然方），填方3200m3（實方），土方基本平衡，挖填投資額高達約9.68億元。

圖2 方案2 簡圖（綠色為挖方，藍色為場平，紫色為壓腳）

方案2：為了解決方案1 投資大的問題，需要通過抬高場地平整標高，大幅減少挖、填土方量。按照滿足滑坡穩定條件粗略反算，初步確定場地平整設計標高為986m，自頂部向下設16m 高邊坡后，在東側設置80m 寬填土平臺，平臺東側按1:3 坡率向劉家溝放坡至溝底或沖溝東側的自然斜坡面。該方案在滑坡下部壓腳的同時，80m 寬平臺的填筑土方主要位于滑坡的阻滑段，相當于壓腳厚度55m～60m。如圖2 所示。

經驗算，該方案一般工況下各滑坡體抗滑安全系數最大值為3.771，最小值為2.862；暴雨工況下各滑坡體抗滑安全系數最大值為2.483，最小值為1.700，均能夠滿足規范的相關要求。本工程所在區為6 度區，不考慮地震工況。驗算參數：計算參數的選取主要參照勘察報告，如下表所示。

表1 勘查數據表

該方案場地平整土方挖運量2490 萬m3（自然方），回填土方量975 萬m3（實方），東側溝谷棄土1180 萬m3（實方），挖填方投資額約6.78 億元，比方案1 壓減投資2.90 億元。

方案3：方案2 大幅壓減了投資，但滑坡體安全裕度過大，場地東側整平出一個條帶狀平面，其面積僅約8 萬㎡，附加價值不大，需要進一步優化。

場地平整設計標高986m 不變，按照挖、填土方平衡原則，將80m 寬狹長型填土平臺向東側自然漫平，自然漫平棄土場標高為940m，棄土土方即為反壓坡腳。如下圖所示。

圖3 方案3 簡圖（綠色為挖方，藍色為場平，紫色為壓腳）

經驗算，該方案一般工況下各滑坡體抗滑安全系數最大值為2.031，最小值為1.797；暴雨工況下各滑坡體抗滑安全系數最大值為1.218，最小值為1.085，均能夠滿足規范的相關要求。（驗算工況與驗算參數同方案2）

經測算，場地平整土方挖運量2490 萬m3（自然方），回填土方量975 萬m3（實方），東側溝谷棄土1180 萬m3（實方），挖填方投資額約6.75 億元，比方案1 壓減投資2.93 億元，與方案2 投資基本持平。

（2）方案優選。三種方案比較，方案1 完全消除了邊坡和滑坡的安全隱患，穩定性最好，棄土區整平面積最大，項目外附加利用價值最高，但投資額比方案2 和方案3 分別高出了2.93 和2.90 億元，高幅達30%；方案2 和方案3 相比，方案2 安全裕度較大，穩定性較高，但作為壓腳的棄土平臺幾乎沒有產生附加價值；方案3 既能夠滿足相關規范的要求，又整平出一塊較大的場地，項目外附加利用價值較高。綜合考量，方案3 性價比最高，本項目最終選擇方案3 作為古滑坡群安全治理設計方案。

4 方案實施

根據GB/T 50123-1999 《土工試驗方法標準》確定土壤的最大干密度及最佳含水量，填土壓實系數取0.93；填土之前清理區域內所有建筑垃圾及表土，清理完畢經驗收合格后進行原地面強夯；采取修筑擋土墻護腳、排水溝、邊坡防護、表層種草等措施作為防止水土流失的補充措施。通過施工過程各方共同精準管控，兼做古滑坡群反壓坡腳的1180 萬m3棄土場，經歷了3 年汛期檢驗，十分穩定，目前是當地政府某工業產業園的一部分。

5 滑坡監測及穩定性分析

該項目古滑坡群包含在填方邊坡之內，并被棄土場所反壓。邊坡填土厚度最大55m。2017 年6 月，邊坡填筑完成后，在滑坡區段共布設了17 條監測線，每條測線上布設3～5 個監測點，用于監測邊坡坡面位移與沉降。監測數據表明，截至目前，邊坡坡頂水平位移23mm～102mm，坡頂沉降86mm～242mm。坡頂水平位移滿足相關規范的要求，坡頂沉降約為填土厚度的0.5%，與目前已有類似的高填方項目相比，變形量相對較小。

土體填筑完成后，在其自身重力的作用下，孔隙中的水與氣體逐漸排出，孔隙減小，土體得到逐步固結，同時產生沉降與位移。本項目監測數據顯示，位移與沉降急劇發生的時段主要集中在工程完工后的6 個月左右，約占總變形量的70%～80%，之后1 年內的變形約占總變形量的20%～30%，至2019 年1 月，變形已基本趨于收斂穩定。監測數據反映的變化情況與歷史經驗判斷變化趨勢基本一致，能夠保證某輕金屬冶煉項目和下游住戶的安全。

6 結語

某輕金屬冶金項目場地平整項目中的古滑坡群治理效果表明，該項目的工后變形已基本穩定并符合規范要求，項目主體已全部建成并投產；項目投用以來，治理方案中面積38 萬m2的棄土場經歷了3 個汛期，未發生水土流失現象，并已納入當地政府工業產業園規劃范圍，項目外附加價值已經顯現。該項目古滑坡群安全治理方案是成功的，取得了良好的經濟效益和社會效益，具有為類似工程提供實踐應用價值。