人工改良垃圾填土在福州市堆山工程中的應用

藺保云

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

隨著人民生活水平的提高，對居住美好生活環境的追求越來越強烈，如何經濟有效處理垃圾棄土，美化生活環境，是一個非常有意義的研究內容。人工堆山造景是一項合理、資源化的解決該難題的有效辦法，既可有效處理大量城市垃圾、降低垃圾處理成本，從而變廢為寶，又可以使城市環境得到有效治理。

近年來在國內的天津、江蘇鎮江、石家莊、武漢等城市采用垃圾填土進行了多項堆山工程，堆填面積16萬m2～30萬m2，堆填高度為30 m～58 m[1-5]；也有2009 年5 月江蘇省蘇南某市人工堆山過程中發生沉陷和垮塌[6]；以及2015年廣東深圳光明新區紅坳渣土受納場超量超高堆填造成的“12·20”特別重大滑坡事故[7]。

福建省內目前尚未發現有超過一定規模和高度的堆山工程。由于各地氣候環境不一，堆填的垃圾成分也各不相同，因此，進一步細化各地區堆山方法研究，將具有積極的意義。本文結合福州市牛港山公園改造堆山工程，采用部分抗滑樁+砂性土和碎石對垃圾填土進行混合改良，再分區分塊碾壓堆山造景，提出山體加固設計方案和施工工序的要點，并對其加固效果進行評價，對今后類似工程具有重要的指導意義。

1 工程概況

擬建福州市牛港山公園改造項目堆山工程位于晉安區岳峰鎮，由于公園改造，擬在現有牛崗山東側堆填一座山丘，山頂標高為50.0 m，坡腳標高為17.0 m～21.0 m，山體高度為29.0 m～33.0 m，堆填山體坡度為15°～25°，堆填山體占地面積約為6.2萬m2。現狀山體已被建筑垃圾和生活垃圾等填土無序堆填，堆填高度約為10 m～30 m。場地原來為拆遷工地，且北側局部堆填較陡坡面存在開裂現象(圖1)。北側坡腳為已建的變電站，東側坡腳存在現狀池塘，東側和南側坡腳為擬建寺廟和服務建筑。

根據地質勘探資料，該堆填場地巖土層主要為近期堆填的①1雜填土和①2淤泥質填土，厚度10 m～30 m，下部為②粉質粘土、③坡積粉質粘土、④殘積砂質粘性土土、⑤全風化花崗巖和⑥砂土狀強風化花崗巖，局部含有薄層的②1淤泥質土。本場地地下水主要為填土層中的上層滯水和風化巖層的孔隙、裂隙潛水。對本工程影響較大的主要是填土層中的上層滯水和降雨入滲的地表水。

圖1 北側現狀裂縫位置圖

2 堆山加固措施方案

2.1 堆山加固分析

根據前人研究資料可知，堆山工程存在的主要工程地質問題包括兩個方面:一是水平和垂直方向的變形問題；二是永久邊坡整體穩定性問題[5]。

該工程為人造公園景觀山，山上無修建重要的建構筑物，對沉降的變形要求不是特別高，但是山體建成后游客較多，同時沿山擬修建園區道路和景觀步道，因此，也不允許有過大的沉降量和沉降差。另外，場地周邊為已建和在建的建筑物，不允許出現山體的穩定性問題。

根據現場踏勘，場地內存在的主要問題是現狀填土堆填過高，達10 m～30 m，填土成分不均，且現場進行堆填碾壓效果較差，周邊沒有足夠空間進行盤運堆土，因此，無法根據原方案采用較好的砂性土，分層堆填碾壓。因為填土不能大面積外運，若對現狀山體的填土進行加固處理，由于填土厚度較厚，加固難度較大，且范圍廣，造價特別高。

2.2 堆山加固方案

針對以上的分析：①現狀垃圾填土較厚、較松散；②填土不能外運，碾壓效果差；③用地緊張；④地質條件差，周邊環境較復雜，穩定性要求高。充分發揮處理垃圾填土，美化生活環境的特點，采用“部分抗滑樁進行支擋+砂性土和碎石對垃圾填土進行混合改良，再分區分塊碾壓堆填”相結合的措施。

(1)結合現狀山形，采用φ1500抗滑樁@2500對東、南、北三側坡腳進行加固，樁長18 m～28 m，樁頂標高24 m～30 m。

(2)從下至上，根據不同標高將整個堆山區域進行分區分塊整平密實，基礎整平碾壓壓實系數λ≥0.8，各分區分塊及整平標高數據如圖2和表1所示。分區施工可以分區盤運，臨時堆放土方，解決場地用地緊張的問題。

圖2 山體分區分塊圖

表1 分區整平標高數據表

(3)每個分區回填時均要求采用改良后的混合土(砂性土占20%，碎石占30%，現狀場地內填土占50%，攪拌均勻)，要求碎石的粒徑為φ20 mm～40 mm，每層鋪設厚度為0.5 m。

(4)從下往上，根據整平的分區分層設置500 mm厚的碎石排水層及PE排水盲管，坡面夯實減少地表水下滲，并結合山體等高線圖和園區道路設置的主、次排水溝和道路集水溝。

堆山排水系統圖和典型D-D剖面加固處理設計圖，如圖3～圖4所示。

圖3 典型D-D剖面加固設計圖

圖4 典型D-D剖面加固設計圖

3 穩定性驗算

由于該工程處于7度區，依據按《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330-2013) ，邊坡穩定性計算①正常工況、②飽和工況和③地震工況下的穩定性安全系數，參數如表2所示。

表2 計算參數

利用簡化畢肖普法公式，采用復雜土層計算模塊，計算步長為1 m，同時將抗滑樁，等效視為一種具有重度和抗剪強度的土層，采用理正巖土計算軟件6.5 PB2版驗算，該山體邊坡采用改良后的混合土+部分抗滑樁加固處理后，可以到達規范要求的安全范圍。

4 處理效果評價

目前，該山體已經竣工3年，竣工場景如圖5所示。從開始施工至今，經歷了多場臺風和暴雨，山上園區道路和步道未發生開裂變形，抗滑樁均未發生結構變形，坡面生長滿植被，無沖刷的現象，綠化效果較好。通過監測數據顯示，各項位移監測結果也均滿足規范要求，說明該加固方案效果較為理想。

圖5 堆山工程竣工場景圖

5 結語

該堆山工程，通過采用部分抗滑樁進行支擋+砂性土和碎石對垃圾填土進行混合改良，再分區分塊碾壓堆填，較好解決了垃圾填土較厚、較松散，碾壓效果差，用地緊張等的難題。通過監測顯示，施工過程中均未出現較大位移變形，邊坡趨于穩定，同時山上景觀樹木茂密生長，也大大增加了該山體邊坡的觀感，達到了預期的設計效果。說明該處理方案效果較為理想，對周邊的環境影響也較小，為今后類似工程的提供較好的參考價值。