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天山区“树上山”燕南裸露荒山绿化项目岩土工程勘察及高边坡设计

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获奖年度2023

专业分类工程勘察

获奖等级二等奖

设计单位新疆建筑科学研究院(有限责任公司)

设计人员侯宪明、王鑫、朱进、杨希、陈鑫、罗喜龙、刘晓龚、刘学军、战鹏、谈水平、冶帅、尼欣东、王朝玮、陈淑强、芦霁、刘燕、李生智、杨振升、代豪

项目简介

乌鲁木齐市“树上山”燕南裸露荒山绿化项目位于新疆乌鲁木齐市燕南立交桥和燕儿窝路旁的燕南荒山,是新疆打造生态园林城市的民生工程之一。坚持创新驱动,发挥专业优势,助力打造美丽新疆。

乌鲁木齐市燕南裸露荒山绿化项目位于乌鲁木齐市红雁池西南侧,燕儿窝路东南侧,河滩路燕南立交桥以东的石墩子山上,曾因常年采石爆破导致山体破损、土壤瘠薄、植被退化严重,生态环境恶劣。工程地质勘察和设计从经济及尊重现状的角度出发,从梳理山体地形入手,使其为后续的生态保护及植被恢复奠定了良好的基础。

乌鲁木齐市实施燕南山“树上山”行动计划该区域裸露荒山拟进行荒山绿化处理,项目绿化表面积约10500亩。

本次勘察及高边坡支护设计,勘察范围面积大,横跨几个不同的地貌单元,部分山体经采石活动受到人工切割破坏,形成若干边坡陡倾坑槽,最大高差约60m,采石场作业平台及周边堆放有大量废弃碎石土及砂类土,并形成一定规模边坡体,造成勘察及高边坡支护设计一定的困难。

一、勘察及高边坡设计工作所面临的主要技术问题

1、整个“树上山”燕南裸露荒山绿化项目,地形地貌多变,地形起伏多变,高差大,环境多样,岩土工程条件复杂,勘察工作须针对各种岩土工程条件,采用适宜的勘探手段和评价方法。

2、工程规模大,建(构)筑物种类较多,包括管理用房、水池、泵房、供水管线、道路、水坝、支档结构等,所面临的主要岩土工程问题差别较大,须用适宜的勘察工作内容满足不同的勘察要求。

3、建设场地地形地貌多样,水文地质条件复杂,对工程的影响较大,勘察时须查明水文地质条件及其对工程的影响,并提出施工时的处理方案。

4、文物保护区域—水电站北侧边坡支挡设计  现状周边北侧有岩石高边坡,高度约30m(底标高1050.0,顶标高1080.0),东侧至南侧为人工开采活动筛选废弃的砂类土及碎石类土,高度约18m(顶标高1068.0)。支挡范围长约55m。既要考虑文物保护,又要考虑人工活动的影响边坡稳定性,同时要考虑植被覆盖。

5、一号蓄水池北侧边坡支挡设计一号蓄水池北侧边坡坡底距离一号蓄水池约40m,现状高度约35m(边坡底标高1084.0m,边坡顶标高1119.0m),以强风化砂岩为主,面层较破碎。支挡范围长度约210m。现砂岩风化强烈,岩石存在风化崩落。

6、回填碾压区域  回填碾压区域位于二号蓄水池西北侧至西侧,现状为山体开挖后形成的高边坡,回填区最低点高程为1088m,最高点高程为1201m,高差最大为113m。回填区域山体长度约430m。回填区厚度大,稳定性差。

二、在勘察及高边坡设计工作过程中,针对本项目勘察及高边坡设计的主要技术问题,采取了以下措施

1、在勘察工作开始前,充分搜集了项目所在区域的区域地质、构造、水文地质、地震、工程地质等资料,有针对性的制定了勘察方案。根据管理用房、水池、泵房、供水管线、道路、水坝、支档结构附近不同地貌单元和环境,采取适宜的勘探方法,在勘探中,综合采取地质和工程地质调查测绘、物探、钻探、探井、原位测试、取样和试验等多种手段,使勘察工作做到了成果准确、内容完整、费用节省、工期合理,满足了工程需要。

2、在现场勘探工作中,受新疆地区特殊的施工季节影响,工期紧迫的条件下进行,必须保证作业现场的环保、安全。勘察工作克服了各种不利条件,勘察技术人员在短时间内完成了大量的勘察现场作业,为工程的按期开工和竣工创造了良好条件。

3、工程规模大,建构筑物种类较多,包括管理用房、水池、泵房、供水管线、道路、水坝、支档结构等,所面临的主要岩土工程问题差别较大,须用适宜的勘察工作内容满足不同的勘察要求。均按照专业规范要求进行勘察和评价,对于此类基础埋深较浅的建(构)筑物,以人工探井为主要勘探手段,准确查明岩土工程条件,提出了适宜的地基基础方案。

4、文物保护区域—水电站北侧边坡支挡设计   采用坡顶经修坡至设计标高(1172.0m)后,从坡底(1050.0m)按坡率1:1.5刷坡至坡顶,清除表面破碎岩石至稳定基岩面后,做拱形格构梁护坡。拱形格构梁用料为钢筋混凝土,节点处设置钢筋锚杆,格构梁中部可填入种植土,在坡面上做绿化种植。

5、一号蓄水池北侧边坡支挡设计  该区域采用阶梯式井字形锚索格构梁支挡方式,阶梯的尺寸为横向5m,竖向4m,即边坡坡率为1:1.25。在保证安全和施工质量的前提下,最大限度的满足景观种植的需求。   井字形锚索格构梁用料为钢筋混凝土,节点处设置锚索,垂直锚入山体。 阶梯式一方面可确保山体边坡的稳定性,另一方面绿化景观错落有致,层次感强。阶梯竖向的混凝土梁可被前排植物遮挡。

6、回填碾压区域边坡支挡设计  回填碾压区域是本次边坡支挡设计的重点和难点,一是边坡最大垂直高度已过百米,二是经过前期的爆破开挖,现状表面岩体较破碎,局部倾角小于开挖坡脚,边坡坡脚较陡,有局部台阶边坡垮塌的可能。本次回填材料选用天然级配卵石,结合土工格栅加筋的措施,分层回填碾压,碾压后的边坡坡率约为1:1.92-7.68。回填区域西侧坡口处设置双排挡土桩+锚索。坡底标高为1088m,桩顶标高为1102m,桩底标高为1068m。

施工期间的进行监测,位移、应力、沉降等指标评价,根据监测研究结果,评价现场即时的稳定性,预测下一工况发展趋势。根据不利的观测结果,如有必要修正事前设计参数,或做设计变更。在施工中,这种动态设计补充、完善是正常的、必要的,工程中常常根据施工过程中的观测结果,积极修改、调正设计。采用动态设计法,就是当出现与原预计相悖的情况或变化较大时,应根据现状,修正原定的设计。当然,如果地质勘察准确、设计方案圆满,没有出现意外的情况,则是我们追求的目标。

整个“树上山”燕南裸露荒山绿化项目建设场地范围广,岩土工程条件复杂,对工程造成较大影响,工期紧、质量要求高,交叉施工是本工程最大特点,对勘察及高边坡设计工作的后期服务提出了极高的要求。在项目实施期间,技术人员进行后期服务工作,做到随叫随到,及时解决工程中出现的各种岩土问题,重要节点和关键时期均安排24小时值班,做好后期服务工作,得到了施工单位和项目业主的高度评价。